biofisica1

1. INTRODUCCION
A LA BIOFISICA
Dr. Jonatán Joshua Orozco
Gonzales
MEDICO - CIRUJANO
“UNICEN”

2. DEFINICION
 Rama de la biología que busca explicar fenómenos
biológicos con los principios y métodos de la física.
 Es una ciencia reduccionista: Aspira a una explicación
científica predecible de los fenómenos observados.
 Su fin adolece las misma limitaciones, y por tanto el
mismo enfoque, que la física:
 Principios determinísticos en lo Macroscópico
(Biomecánica).
 Principios estocásticos en lo Microscópico (Molecular).

3. CIENCIA:
En latín cinister que significa “Conocimiento”. Es un conjunto de
conocimientos.
“ Ciencia es el conjunto de conocimientos sistematizados que se
encarga de estudiar cualquier campo”.
ALQUIMISTA:
Científico, brujo, mago, buscadores de oro, trataban de encontrar
la fuente de la eterna juventud. Alquimista viene del griego
Khumus que significa ciencia.

4. Physic: naturaleza.
Es la ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos
naturales en los que no hay cambios en la composición
de la materia.
Solo hay 2 tipos de física:
Clásica Física Moderna
Newton 1900 Einstein

5. Clásica (Newton)
Solo hay 2 tipos de física: -- 1900
Moderna (Einstein)
Acústica (estudia los fenómenos
relacionados con El sonido)
Óptica (estudia los fenómenos
relacionados con La luz)
RAMAS DE LA FISICA: Termodinámica (estudia los fenómenos
relacionados con la temperatura de los
cuerpos y las relaciones entre calor y
trabajo)
Magnetismo (estudia las fuerzas de
atracción y repulsión entre cargas)
Electricidad (estudia el flujo de los
electrones) estática
Mecánica dinámica y cinemática

7. RAMAS DE LA BIOFISICA
1. Biomecánica.
2. Bioelectricidad.
3. Bioenergética.
4. Bioacústica.
5. Biofotónica.
6. Radiobiología.

8. Física
- Sistemas simples
- Pocos parámetros para
su caracterización
- Resaltan los aspectos
cuantitativos
- Alto grado de
formalización
matemática
- Deductiva (de principios
generales)
- Gran capacidad predictiva
Biología
- Sistemas complejos (seres
vivos)
- Muchos parámetros para
su caracterización
- Más descriptiva
- Lenguaje mucho menos
formal que el matemático
- Poco deductiva
- Depende del marco evolutivo
Relación de la Física con la Biología
La Física es una ciencia cuyo objetivo es el estudio de la naturaleza del
mundo material y de sus interacciones.
La Biología es una ciencia cuyo objetivo es el estudio de los fenómenos
y procesos relacionados con la vida.
La finalidad de las dos ciencias es la misma: entender e interpretar los
fenómenos naturales en términos de hipótesis que puedan ser confrontadas
con la observación o el experimento.

9. Los seres vivos forman parte del mundo físico
Afectados por las mismas leyes generales que rigen el comportamiento de
cualquier sistema físico; por ejemplo, la gravedad, la tensión superficial, los
intercambios de energía con el entorno, el movimiento de los fluidos, las
interacciones electromagnéticas, etc.
Física Biología
Nivel básico
El funcionamiento de los seres
vivos y su acomodación al medio
están condicionados por las leyes
generales de la Física.
Nivel instrumental
La utilización de instrumentos que
se basan en fenómenos físicos
permite observar ciertas
características de los seres vivos.
Nuestro objetivo es proporcionar el desarrollo de conceptos y leyes
físicas básicas para aplicarlos a fenómenos de interés en Biología.

10. ORIGEN Y EVOLUCIÓN
DEL UNIVERSO-VIDA
 La ciencia intenta explicar el origen del Universo con
diversas teorías.
 Existen cuatro teorías fundamentales que explican el
origen del Universo.
 La teoría del Big Bang
 La teoría Inflacionaria
 La teoría del estado estacionario
 La teoría del universo oscilante.

11. VIDA, UNIVERSO Y CONOCIMIENTO HUMANO
¿Qué tiene que ver la BIOLOGÍA (y la ASTROBIOLOGÍA) con la COSMOLOGÍA?
BIOS
Vida
LOGOS
Estudio, Significado
COSMOS
Universo ordenado
Seres inteligentes y concientes
formulan preguntas sobre:
El origen y la evolución de la Vida, es decir,
los procesos que han transformado
la materia en Vida y Conciencia
El origen y la evolución del Universo
como realidad física de la que somos parte
La vida surge como producto de determinadas condiciones ambientales y climáticas, se adapta a ellas, evoluciona y se
transforma.
Por lo tanto existe una relación muy estricta entre la VIDA, con sus manifestaciones y comportamientos, y el AMBIENTE.
Nuestro ambiente es la Tierra, que, a su vez, es parte de un universo mucho más grande con el que interacciona
y en el que podrían existir otras formas de vida.
La Vida, terrestre o extraterrestre que sea, es parte del Cosmos,
por lo que todas las preguntas desembocan en las fatídicas 3:
¿De dónde vinimos?
¿Quiénes somos?
¿Adónde vamos?
Estas son las eternas preguntas de la Humanidad
sobre el sentido último de la Existencia u Orden supremo de las Cosas.
Del medioambiente terrestre al medioambiente cosmológico
Para buscar vida, hay que saber dónde buscarla, en otras palabras, hay que conocer su medioambiente que,
a gran escala, es el Universo mismo.
Para entender el por qué buscamos vida, hay que conocer la historia que nos ha llevado
a la formulación de nuestro actual modelo de Universo.

12. “Toda la materia, el
tiempo y el espacio
estuvieron
originalmente
condensados en un
punto de altìsima
densidad desde
donde, tras una
tremenda explosiòn,
iniciò su expansiòn”

13.  Después la masa hizo una explosión. Se
formaron partículas de materia y antimateria
que siguieron expandiéndose y liberando
grandes cantidades de energía cuando
chocaban

14.  Después del Big Bang se formaron grandes
nubes de materia que poco a poco las
partículas fueron atraídas por la gravedad y
formaron conjuntos más grandes

15.  Muchos de estos conjuntos crecieron y sus
centros se hicieron densos y calientes, con
reacciones Termonucleares que abastecen de
luz a estos cuerpos

16.  Descubrió que había
millones de galaxias en el
Universo y que estas se
alejan de nosotros a
velocidades enormes,
esto comprueba que el
Universo se esta
expandiendo.
 Además dice que la
razón entre la distancia y
la velocidad de una
galaxia es constante.
(Constante de Hubble)

17. Trataron de medir ondas de
radio débiles provenientes
de nuestra galaxia y
descubrieron una enorme
cantidad de radiaciones que
venían de todas partes del
cielo.
Estas radiaciones provenían
de un gas que debería estar
a una temperatura de 3ºK.
Ambos recibieron el Premio
Nóbel de Física por la
detección de la “Microonda
Còsmica”.

18.  El Universo no es un lugar tranquilo sino que un espacio
sometido a una violenta actividad, formado de:
-Galaxias enteras que continùan
explotando y liberando energìa
inimaginable.
-Ciertas estrellas de gran tamaño
estallan y se convierten en Super-
nova, irradiando energìa y restos
còsmicos que forman nuevas estrellas y
planetas.
-En el centro de las Galaxias existen los Agu-
jeros Negros que son millones de nùcleos de
alta densidad que atraen la LUZ y en su interior
se producen nuevas explosiones.

19. Tras el Big Bang la temperatura
de la materia era tremendamente
elevada. A medida que se
enfriaba se iban formando los
átomos de Hidrógeno y de Helio

20. La materia original es el
Hidrògeno:
Deuterio (1+,1n)
Tritio (1+,2n)

21. Durante el Big-Bang las reacciones nucleares
convirtieron el 20% del H en Helio(2+,2n) y las primeras
estrellas se formaron por la mezcla del 80% de H y el
20% en Helio.
Cuando las galaxias estaban formadas se produjeron
reacciones nucleares y dieron origen a átomos más
pesados como es el Carbono y Oxígeno.

22.  La combustión del Hidrógeno aumenta la
Temperatura y la estrella se encuentra en
Evolución.
 Cuánto mayor es la estrella, más rápido
consume su Hidrógeno y la fusión nuclear
comienza a declinar. En el interior de la
estrella se producen una serie de
acontecimientos que provoca que la estrella
se expanda y emite luz y en ese punto se
llama Gigante Roja

23.  La temperatura interna es tan grande, continúa
su expansión y comienza la fusión del Helio
 Las estrellas de mediano tamaño que no
alcanzaron a expanderse, se contraen y se
enfrían transformándose en Enanas Blancas, y
este sería el fin de su Evolución.
 Aquellas estrellas que continuaron su contracción
siguieron incrementando su temperatura y
provocaron la fusión del Carbono.
 Este proceso continúa hasta el núcleo de la
estrella y se produce la combustión del Hierro y
llega un momento que la estrella se colapsa,
aumentó tanto su temperatura y explotó dando
lugar a una Supernova y aquí se forman los
elementos más pesados

24. El Universo podría continuar su
expansión hasta alcanzar la nada
absoluta o bien iniciar un nuevo
proceso de condensación hacia un
nuevo BIG-BANG.

25.  Los científicos sostienen que el Sistema Solar se
originó hace cerca de 5.000 a 10.000 millones de
años.
 En el extremo de un cúmulo inmenso de estrellas que
formaban una galaxia en forma de espiral, se empezó
a condensar una nube pequeña de materia,
enriquecida con elementos pesados de viejas
estrellas.
.

26. En el centro de la nube se formó
una estrella amarilla enana que la
conocemos como el SOL.
Alrededor del Sol comenzaron
a girar una nube de partículas,
como una gigantesca rueda y se
formaron los planetas

27. Jùpiter, Saturno,
Urano y Neptuno son
llamados planetas
exteriores o
Gigantes Gaseosos y
estàn compuestos de
Metano y Amonìaco.
Neptuno
Saturno
UranoJúpiter

28.  Júpiter es 2 veces y
medio superior al resto
de los planetas juntos.
 Júpiter y Saturno tiene 17
satélites cada uno.
Saturno
Júpiter

29. Mercurio, Venus, Tierra y Marte
son llamados Planetas Interiores
Mercurio Venus Tierra Marte

30.  De los 4 planetas interiores:
Mercurio y Venus , son los
más cercanos al Sol y se
calentaron demasiado.
Mientras que Marte se enfrió
en un invierno perpetuo

31. Plutón es el noveno planeta,
pero algunos lo consideran un
asteroide o una luna de Neptuno

32.  El Tercer Planeta permaneció en una órbita
que recibe la intensidad justa de luz solar
que permitió que el agua existiera en forma
líquida y esta es la Tierra

33. El futuro del Sistema Solar depende
probablemente de la evoluciòn del Sol.
Si las Teorías actuales son correctas, el Sol
mantendría su tamaño y temperatura
aproximadamente 5.000 millones de años atrás.
Para ese entonces el Hidrógeno se habrá
quemado, sus fuentes de energía se agotarán y
empezará su enfriamiento evolucionando a una
estrella blanca
y finalmente a una estrella negra y los planetas
se habrán convertido en cuerpos muy helados.

34. TEORIA DEL BING BANG
 La teoria de bing Bang o gran explosion sucedio entre
12.000 a 15.000 millones de años, supone que, toda
la materia del Universo estaba concentrada en una
zona extraordinariamente pequeña del espacio,
misma que explotó. La materia salió impulsada con
gran energía en todas las direcciones. Una gran
explosión iniciada en un punto de materia en el vacío,
en este punto se concentraba toda la materia, la
energía, el espacio y el tiempo. No había ni "fuera"
ni "antes

35. LA TEORÍA INFLACIONARIA
 La teoría inflacionaria de Alan Guth explica los primeros
instantes del Universo. Se basa en estudios sobre
campos gravitatorios fortísimos, como los que hay
cerca de un agujero negro.
 Esta teoría supone que una fuerza única se dividió en las
cuatro que ahora conocemos (fuerzas: gravitatoria,
electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil),
provocando el origen del universo. El empuje inicial duró
un tiempo prácticamente inapreciable, pero fue tan
violenta que, a pesar de que la atracción de la gravedad
frena las galaxias, el Universo todavía crece.

36. ORIGEN DE LA VIDA
 Hace 3.800 millones de años, nuestro planeta presenció el
surgimiento de la vida a partir de materiales inertes. Seguro que
alguna vez te lo has preguntado… ¿qué es estar vivo? ¿Qué
distingue a los seres vivos de los seres no vivos?
 Una definición inicial, simple y que excluye totalmente a los seres
inertes podría ser la siguiente:
 Los seres vivos se caracterizan porque se pueden reproducir y auto
mantenerse.
 Un ser vivo cumple diversas características: es Originado por uno o
varios progenitores, intercambia materia y energía con el medio que
le rodea (come, respira, elimina residuos…), es capaz de
reproducirse, y finalmente, morir.
 Los seres vivos están hechos de materia orgánica. ¿De dónde salió la
materia orgánica para construir el primer ser vivo?

37.  Se calcula que la vida apareció en nuestro planeta hace
aproximadamente 3.800 millones de años. Se cree que la
atmósfera de la Tierra, en aquella época, contenía
principalmente vapor de agua y gases como el amoníaco, el
hidrógeno y el metano.
 En 1953, el científico Stanley Miller, realizó un famoso
experimento en la que mezcló los mismos componentes de
aquella atmósfera primitiva y los sometió a descargas eléctricas,
simulando las frecuentes tormentas eléctricas de aquella época.
Dispuso un aparato de Tesla que producía pequeñas cargas
eléctricas en el interior de un sistema cerrado que contenía
metano, amoniaco, vapor de agua y un poco de hidrógeno
gaseoso. Se formaron diversas moléculas orgánicas entre las
que se destacaron cetonas, aldehídos y ácidos, pero lo más
importante de todo fue que se sintetizaron aminoácidos. Esta
teoría dio apoyo experimental a la idea de Oparin de que las
condiciones y las moléculas inorgánicas simples de la atmósfera
primitiva del planeta tenían realmente la capacidad de
combinarse para formar moléculas orgánicas de los seres vivos.

38.  La humanidad de hoy siempre ha deseado
conocer el srcen de la vida, planteándose así uno
de los problemas más difíciles de contestar para
la biología actual. La Historia ha dado varias
explicaciones que han sido descartadas y algunas
de ellas, se mantienen en la actualidad. Estas
explicaciones se establecen en cuatro categorías:
 Creacionismo
 Generación espontánea
 Origen cósmico
 Biogénesis