SEMINARIO DISCIPLINAR BIOFISICA 1º PARTE: TERMODINÁMICA APLICADA AL SER VIVO
Docentes Responsables: Dra M. Rasia, Dra G. Hernández, Dra G. Bazzoni. Introducción:
“En los seres vivos se desarrollan procesos complejos tales como la regulación de la temperatura, intercambio térmico y de materia y diversos equilibrios fisiológicos, que involucran aspectos termodinámicos. Esto hace necesario la aplicación de conceptos termodinámicos para una mejor comprensión de los procesos biológicos”.
Objetivos:
Comprender que en todo proceso biológico hay transformaciones energéticas.
Conceptualizar sistema, entorno y proceso. Aplicar la clasificación de los sistemas.
Identificar las formas de energía más comunes.
Aplicar el primero y segundo principios de la termodinámica a la Biología.
Comprender los conceptos de Energía interna, Energía libre y Entropía y cómo se modifican en procesos biológicos.
Actividades previas al Seminario
Lectura del siguiente material bibliográfico:
- Termodinámica aplicada al ser vivo. Dra M. Rasia, Dra G. Hernández, Dra G. Bazzoni (mat. Bibliográfico incorporado al cuaderno del alumno de la U. P. 1)
Complete la siguiente guía y estúdiela para participar del laboratorio:
1. Conceptualice energía, calor, trabajo. Establezca las unidades de cada uno y la equivalencia entre calor y trabajo.
2. Profundice sobre sistema, su definición, clasificación y entorno. 3. Centrándose en el concepto de proceso:
-profundice energía interna y temperatura.
f) Niño
2. Defina Energía y de ejemplos de distintas formas de energía
3. A qué es igual la variación de energía interna? Escriba su expresión matemática
Dos cuerpos de un mismo material y masa, tienen distinta temperatura. ¿Tienen ambos igual energía interna? ¿Por qué?
4. Un niño con síndrome febril es sumergido por su madre en un baño de agua a 20 °C ¿Qué formas de energía intercambia con el entorno? ¿Se modifica su energía interna? ¿Por qué?
5. Un niño de 8 años que juega fútbol durante 20 minutos consume 1,26 lt de O2/minuto y
realiza 0,66 Kcal/minuto de trabajo.
a) Calcule la variación de energía interna durante este ejercicio físico si un litro de O2
produce 4,8 Kcal.
2º PARTE: ANALISIS TERMODINÁMICO DEL PROCESO DE ALIMENTACIÓN (ACTIVIDAD ORGANIZADA POR LAS CÁTEDRAS DE BIOLOGÍA Y FÍSICA BIOLÓGICA.
Docentes responsables: Bioq. Dominighini Alicia, Bioq.Dottavio María Elena Cátedra de Física Biológica.
Prof. Lic. María del Carmen Gayol, Prof. Dra. María Cristina Tarrés. Cátedra de Biología.
Introducción:
Ya hemos comprendido que todos los seres vivos requieren de una entrada permanente de energía para mantener su alto nivel de organización. Los seres humanos- consumidores omnívoros- requieren alimentos que les provean energía y materiales indispensables para sus procesos metabólicos.
Las necesidades de energía son diferentes de acuerdo con distintos factores como la edad, el sexo, el metabolismo basal, la actividad física y la temperatura ambiente, entre otros
En los adolescentes las necesidades nutricionales estarán satisfechas cuando la ingesta de macro y micronutrientes sea la adecuada para sostener un crecimiento y un desarrollo normales. Deberá recordarse que en la alimentación interactúan aspectos biológicos, psicológicos y sociales
Objetivos:
-Relacionar el balance energético con las distintas etapas del proceso de crecimiento de los/las adolescente
-Relacionar la ingesta calórica y los requerimientos diarios de los nutrientes esenciales con el sexo
-Relacionar las exigencias calóricas con las exigencias metabólicas y la actividad física. -Comprender las transformaciones energéticas que ocurren en los procesos metabólicos. -Aplicar el primero y segundo principio de la Termodinámica al proceso de alimentación. -Analizar el balance energético en las distintas franjas etarias.
Análisis de los siguientes casos: a) CASO I;
Matías se trasladó hace un año a nuestra ciudad para poder cursar sus estudios universitarios. Se mantiene con el dinero que le envían sus padres. No es afecto a los deportes y camina poco. Lo que le interesa de las comidas es que “le calme el hambre”. Tiene 19 años, pesa 82 kg y mide 1.78 m de altura y 21 cm de circunferencia de muñeca. Consume habitualmente, por día, lo siguiente:
300 g de arroz hervido 200 g de mortadela 400 g de pan francés
1.5 litro de mate con 50 g de azúcar 200g de vainillas
500 cm3 de cerveza
Con los resultados obtenidos en la primera reunión con la cátedra de Biología: Valor calórico total real (VCTr) = 3.130,6 kcal/día
Valor calórico total teórico (VCTt) = 2.401 kcal/día a) Analice el balance energético de ese día.
b) ¿Qué principio de la termodinámica aplicó para realizar el análisis?
c) Si el exceso de energía lo almacena sólo como tejido adiposo, cuánto peso ganará Matías. (Se necesitan 9 kcal para sintetizar 1 g de tejido adiposo).
d) Teniendo en cuenta la edad de Matías, puede suponer que la energía calórica consumida en exceso se almacena sólo como tejido adiposo.
e) Si tiene la posibilidad de realizar una actividad física que requiere 20 kcal/min, durante cuánto tiempo deberá realizarla para consumir la energía en exceso que incorporó ese día.
f) ¿Cómo se modifica la Energía interna de Matías si no realiza ninguna actividad física? g) En la síntesis de lípidos, analice cómo se modifica S, F, ∆S y ∆F en dicho proceso y
en el universo.
h) Según la ∆F cómo se clasifica el proceso de síntesis de lípidos.
i) Según lo analizado, en qué estado termodinámico se encuentran los seres vivos.
b) CASO II
Marina, una adolescente de 16 años, cursa el Nivel Secundario y entrena 5 veces por semana en un grupo de gimnasia deportiva (gasto energético= 14,6 kcal/min.) Durante los
entrenamientos consume abundante agua. Le interesa mucho su imagen y evita ingerir todo alimento que “pueda engordarla”.
Pesa 51 kg, mide 1.69 m de altura y la circunferencia de su muñeca es de 15 cm. Consume habitualmente, por día, lo siguiente:
1 litro de yogur bajas calorías 50 g de galletitas de agua 2 tazas de sopa de verdura 500cm3 de té con edulcorante 2 manzanas (300g)
300g de pollo a la parrilla 200g de lechuga
Con los resultados obtenidos en la primera reunión con la cátedra de Biología: VCTr = 1.461,50 kcal/día
VCTt = 2.583 kcal/día
a) Analice el balance energético de ese día.
b) Analice cómo se modifica la Energía interna y la ∆Ei de Marina ese día c) ¿Cómo clasifica esa dieta según el balance energético?
d) Si ese día realizó gimnasia durante una hora, analice si la ingesta de hidratos de carbono (HC consumidos=160,15g) le aportó la energía necesaria para realizar dicha actividad. Aporte energético de los HC= 4kcal/g
e) Analice si esta dieta es la adecuada para un adolescente. Justifique ACTIVIDADES POST- LABORATORIO:
Basándose en las actividades desarrolladas en los dos laboratorios, analice los otros casos
* CASO III
Silvina tiene 19 años, pesa 53 kg, mide 1.68 m y la circunferencia de su muñeca mide 12 cm. Es sedentaria.
* CASO IV
Alejandra ayuda a su madre en la producción de pastas y tartas caseras que venden en la rotisería del barrio. La actividad le exige estar varias horas de pie en la cocina, muy templada, por lo que bebe abundante agua.
Los fines de semana elige el reposo o actividades sedentarias.
Tiene 20 años, mide 1.64 de altura y 20 cm de circunferencia de muñeca; pesa 68 kg. Por practicidad y economía sus comidas se basan en productos que elaboran.
Consume habitualmente, por día: 500 g de ravioles con salsa de tomate 4 porciones de pizza de jamón y queso 300g de pan criollo con 50g de miel 300 ml de leche chocolatada entera 200 ml de café
VCTr = 2787,4 kcal/día VCTt = 2.236 kcal/día
