Definición - Introducción de biofisica PDF

Preview

Summary

Introducción de biofisica...

Description

DEFINICIÓN Física biológica: parte de la ciencia que estudia los procesos biológicos desde el punto de vista de la física. Estudia las leyes de la física. Física médica es enfocada en las aplicaciones médicas de los agentes físicos. Ambas pueden englobar con el termino BIOFÍSICA HISTORIA Aristóteles: padre de la kinesiología, realizo un estudio geométrico del movimiento y acción muscular. LA FÍSICA CONTINUA SU DESARROLLO CON LA YATROFICA (Física medica) NACIMIENTO DE LA BIOFÍSICA Mediados del siglo XIX por Ferdinand von Helmholtz, considerado padre de biofísica FÍSICA MEDICA Estudia las aplicaciones y los posibles efectos sobre el organismo de los agentes físicos tanto naturales como artificiales. 1895 Willen Einthoven registró los potenciales eléctricos del corazón. Desarrollo el sistema de registro de derivaciones bipolares, conocido como triángulo de Einthoven. CAMPOS DE BIOFÍSICA 1. Aspectos físicos de los procesos biológicos. Especialmente, los fisiológicos. 2. Efectos biológicos de los agentes físicos (corriente eléctrica, radiación, calor, etc.) 3. Utilización de los principios físicos y agentes físicos como medio de diagnóstico. 4. Utilización de agentes físicos como medio terapéutico.

2. Coloides hidrofóbicos: son los que se mantienen dispersos por repulsión. Cargas eléctricas de superfície. Propiedades de los coloides:  Carga eléctrica y formación de micelas.  Propiedad anfipatica  Generación de presión osmótica.  Gelificación.  Efecto tyndall SOLUCIONES Son mezclas homogéneas, formadas por una sola fase, aunque estén formadas por 2 o + sustancias.  Se considera una sola fase debido: solubilidad de los componentes, implica que reaccionan entre sí.  Homogeneidad es permanente.  Tamaño de los elementos disueltos es tan pequeño que no da lugar a una superficie de separación Propiedades de las soluciones:  ↓ punto de congelación al ↑ la concentración.  ↑ punto de ebullición al ↑ la concentración  ↑ presión osmótica en proporción directa con la concentración de la solución. CLASIFICACIÓN DE OSTWALD Dispersiones gruesas: diámetro > 100 nm. Dispersiones coloidales: diámentreo de 1 nm a 100 nm. Soluciones verdaderas o cristaloides: solutos con un diámetro < 1 nm.   

SISTEMA DISPERSOS Y SOLUCIONES Sistema disperso: mezclas heterogéneas. Formado por 2 fases, una continua o dispersante y otra discontinua o dispersa. Son: dispersiones gruesas o suspensiones y las dispersiones coloidales. Dispersiones gruesas: se denomina suspensiones, tiene homogeneidad por breve tiempo si se agitan. SEDIMENTACIÓN DE PARTÍCULAS DISPERSAS Depende del balance de 3 grandes fuerzas: 1. La fuerza de la gravedad 2. La fuerza de flotación 3. La fuerza de fricción. (compuesta por: densidad, viscosidad del medio y volumen de la partícula). COLOIDES Son dispersiones en que las partículas dispersas son agregados moleculares, insolubles, con propiedades intermedias entre las suspensiones y las soluciones. Tipos de coloides: 1. Coloides hidrofílicos: se mantienen dispersos debido a la presencia de grupos polares que se unen al agua.

  



Molaridad de las soluciones: es el número de moles/litro de solución. Osmolaridad: es el número de osmoles/litro de solución. Composición porcentual: "glucosa al 5% significa que cada 100 gr de solución 5 gr son el solvente. Mol: un mol de una sustancia es una cantidad en gramos igual a su peso molecular. Osmol: unidad que se expresa la cantidad de partículas osmóticamente activas. Equivalente: un equivalente eléctrico es una cantidad que contiene el mismo numero de cargas eléctricas que un mol de hidrógeno. Numero de Avogadro: volúmenes iguales de dos gases diferentes contienen el mismo numero de moléculas. 6,02 x 10²³

EQUILIBRIO DONNAN Es un estado de equilibrio que se observa a los lados de una membrana selectiva cuando en uno de los lados existe un ion difusible, se debe a que los iones no difusibles, de mayor tamaño y carácter polivalente, no acompañan la distribución. En consecuencia, éstos no pueden alcanzar el equilibrio químico a través de la membrana. Ya que los iones no difusibles no se pueden moverse, son los iones difusibles que deben distribuirse que se llegue a un estado estable de equilibrio de fuerzas.

TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANAS Proceso en el cual partículas pasan a través de la membrana celular utilizando macromoléculas proteicas a manera de vehículos TRANSPORTE PASIVO 1. Difusión simple: es un proceso espontáneo, va de una región con ↑ concentración a una de ↓ concentración. A FAVOR DEL GRADIENTE. 2. Difusión facilitada: utiliza el transportador sin ningún gasto de energía. Ocurre a favor de gradiente. A través de una membrana permeable. 3. Osmosis: Es el paso de agua entre dos compartimientos, del que tiene ↑ concentración al de ↓ concentración. A través de una membrana semipermeable. 4. Presión osmótica: es la fuerza que tiene una solución o dispersión para causar osmosis hacia el comportamiento en el cual se encuentra. TRANSPORTE ATIVO PRIMARIO  Es el transporte de moléculas o iones por medio de proteínas transportadoras, CON gasto de energía, en CONTRA del gradiente.  Utiliza 43% de la energía total del organismo.  BOMBA DE SODIO Y POTASIO: o La proteína ATPasa transporta al espacio EXTRACELULAR 3 IONES DE SODIO, e INGRESA al espacio INTRACELULAR 2 iones de POTASIO. TRANSPORTE ATIVO SECUNDARIO:  Utiliza la energía almacenada a consecuencia de un TAP. Pasaje de sustancias que no son solubles o con poca permeabilidad.  Cotransporte: el TA de un ion crea un gradiente eléctrico que facilita el transporte simultaneo, en el mismo sentido y sin gasto de energía adicional.  Contratransporte: energía que genera un ion al difundir a través de la membrana, es utilizada para transportar otras moléculas hacia la dirección opuesta. POTENCIALES DE MEMBRANA Y DE ACCIÓN  

 

 

Ion: partícula con carga eléctrica. Canal iónico: es una proteína de membrana a veces específica que transporta iones y otras moléculas pequeñas a través de la membrana por difusión pasiva o facilitada, sin uso de energía. Polaridad: es la capacidad de un cuerpo de tener dos polos con características distintas. Impulso nervioso: es el transporte de información a través de los nervios, y por medio de sustancias. Potencial de reposo: estado en donde no se transmiten impulsos por las neuronas. Potencial de acción: transmisión de impulso a través de la neurona cambiando las



concentraciones intracelulares y extracelulares de ciertos iones. Potencial de membrana: es el voltaje que le dan a la membrana las concentraciones de los iones en ambos lados de ella

ELEMENTOS DE ANATOMÍA NEURONAL Neurona: unidad básica del sistema nervioso. Encargada de: recibir y analizar estímulos provenientes del medio. Elaborar y transmitir respuestas a tales estímulos. Dendritas: sinapsis con los axones de otras neuronas. Soma: cuerpo celular central. Axón: prolongación larga. SINAPSIS Es la unión de 2 neuronas para transmitir información de una a otra. Tipos: química y eléctrica. Elementos comunes de todas las sinapsis: 1. Componente presinaptico 2. Hendidura sinaptica 3. Componente postsinaptico CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS NERVIOSAS  Morfologica: o Mielinicas. o Amielinicas.  Funcional: o Sensitivas o aferentes: impulso hacia el SNC. o Motoras o eferentes: desde el SNC. CLASIFICACIÓN FISIOLÓGICA DE LAS FIBRAS NERVIOSAS:  Fibras tipo A: son mielínicas somáticas, velocidad de conducción es de 15 a 120 m/s.  Fibras tipo B: son mielínicas vegetativas (SNA), velocidad de conducción es de 3 a 20 m/s.  Fibras tipo C: son las fibras amielínicas, velocidad de conducción es de 0,5 a 2 m/s. POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Es cuando una célula excitable no es afectada por ningún estimulo. Es la diferencia de potencial que existe entre el interior y el exterior de una célula.  Musculo cardiaco ventricular: -95mV.  Fibra nerviosa y Fibra muscular -90mV.  Fibras de Purkinje: -85mV.  Soma de la neurona: -70mV.  Musculo liso: -55 a -60mV.  Células del nódulo sinoauricular: -55 a -60mV. El potencial eléctrico a través de la membrana del axón se mide con micro electrodos conectados a un osciloscopio.  Osciloscopio: es un instrumento que permite observar en una pantalla los potenciales de acción del musculo y el nervio, y cualquier

fenómeno que pueda traducirse en diferencia de potencial. POTENCIAL DE ACCIÓN Es el cambio rápido y transitorio del potencial de membrana llegándose a la inversión del potencial. Una positividad interna y una negatividad externa. Cada potencial de acción es una despolarización de suficiente magnitud.  Despolarización: cualquier cambio en el potencial de reposo, llevando el potencial hacia cero.  Hiperpolarización: es el cambio de potencial haciéndose más negativo.  Umbral de excitación: la magnitud mínima que debe tener la despolarización para convertirse en potencial de acción.  Potencial umbral: si el potencial de reposo es de -90mV, un cambio de +20mV se establecerá cuando el potencial de membrana llegue a -70mV. El potencial de acción depende del potencial eléctrico neuronal, que, a su vez, es posible por las diferencias en la concentración iónica a cada lado de la membrana. En los axones, las diferencias críticas de concentración involucran iones potasio (K+) e iones sodio (Na+). Despolarización: se abren los canales de Na+ voltaje dependientes. Repolarización: se inactivan los canales de Na+ y se abren los de K+ PARTES DEL POTENCIAL DE ACCIÓN 1. Despolarización lenta: se debe al ingreso de sodio por estímulo. 2. Despolarización rápida: se debe a la apertura de canales de sodio mediado por voltaje. Esto ocurre cuando se alcanza el potencial umbral. 3. Repolarización: se obtiene mediante la salida de potasio. PERIODO REFRACTORIO El periodo de tiempo en el cual la fibra o célula excitable no puede volver a generar un potencial de acción.

Si es absoluta, sin importar la intensidad del estímulo, se denomina período refractorio absoluto o período refractorio efectivo. Si en el periodo de tiempo se puede generar un nuevo potencial de acción con la condición de que el estímulo tenga una intensidad mayor que el umbral. ESTADOS DE LOS CANALES IÓNICOS 1. Abiertos 2. Inactivados, lo cual quiere decir que no responderán a un nuevo estímulo; 3. En reposo, están cerrados pero disponibles. PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN 1. Se propaga en todas direcciones 2. La amplitud del potencial de acción se mantiene, no disminuye (propagación sin decremento). 3. La propagación es del tipo todo o nada. 4. La despolarización va seguida de la repolarización en el mismo sentido. LEY DE TODO O NADA  Una vez aplicado un estímulo a una fibra muscular o nerviosa, la despolarización recorre toda la fibra o no lo hace en absoluto. Se cumple en: fibras nerviosas, fibras musculares esqueléticas, músculo cardíaco y unidad motora.  Conducción continua: en las fibras amielínicas el cambio de potencial en el lado interno de la membrana se va propagando por vecindad, después de generarse un potencial de acción en cada punto.  Conducción saltatoria: en las fibras mielínicas, el dipolo mencionado antes no puede ser perpendicular, pues la mielina es eléctricamente impermeable. Llegan a un nódulo de Ranvier, recorre la fibra con mayor velocidad. Solamente en los nódulos se producen potenciales de acción con flujo de dirección perpendicular a la membrana....