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SECCIÓN SECUNDARIA
Secundo A
Nombre: Mariana Bautista
Materia: Física
Tema:¿Cuál es la relación entre física y
nutrición?
Fecha: 22-06-15
Contenido
Introducción................................................................................................................................3
Nutrición. ....................................................................................................................................4
CALORÍA UNIDAD DE ENERGÍA EN LA ALIMENTACIÓN.................................................6
Nutrición y energía.....................................................................................................................8
¿Y CÓMO ES QUE SE RELACIONALA ELECTRICIDAD CON EL CUERPO HUMANO?11
Energía calorífica...................................................................................................................14
Energía metabólica...........................................................................................................15
Conclusión..............................................................................................................................16
Anexos .....................................................................................................................................17
Bibliografía ...............................................................................................................................18
Introducción
La mayoría de las veces al oír nutrición lo asociamos rápidamente con la alimentación
que tenemos o simplemente el plato de buen comer, pero hay una manera en que la
deberíamos de apreciar la nutrición y es con la física, pero tenemos que conocer
cómo es que se relaciona la física con la nutrición.
Desde la procreación del planeta y la transformación del mismo hace millones de años
se ha visto la estrecha interrelación entre los infinitos fenómenos naturales que se
llevan a cabo a través de su fas. Es por ello que es imposible pensar que la
transformación de algo no va a afectar la composición de otro elemento o sistema. Es
por ello que el ser humano desde su aparición en la tierra fue dando se cuenta que
todo el la tierra tiene interrelación.
Las diferentes ciencias no pueden escaparse a esta interacción que desde hace siglos
se lleva acabo y que también desde hace siglos el ser humano a ido descubriendo la
relación entre todas ellas. No podía ser la excepción entre una ciencia médica tan
impórtate que es la nutrición y una ciencia científica tan influyente como es la física.
Todos sabemos que la nutrición es el proceso por el cual el ser humano cubre las
necesidades básicas de nutrientes para la célula y de energía para la realización de
sus funciones todo está a base del proceso básico que es la ingesta de alimentos. es
importante recalcar que los nutrientes una vez que se introducen en el organismo son
desdoblados en su forma elemental otra ves de reacciones químicas para poder
proveer el organismo de elementos básico como aminoacidos, fosfolipidos, minerales
y vitaminas entre otros pero esto no sería suficiente si no fuera acompañada de la
formación de energía. Energía necesaria para que el organismo en si (aparatos y
sistemas) realicen sus funciones asignadas pero lo más importante la energía llega
hasta la unidad fundamental del organismo que es la célula misma formándose esta
en diferentes tipos como es calórica, metabólica, eléctrica, entre otras.
Es por ello que no podríamos entender los diferentes procesos de la nutrición sin el
conocimiento de la transformación de energía que nos enseña la física.
Nutrición.
La nutrición es un complejo sistema de mecanismos físicos y químicos integrados de
forma interactiva con todas las demás funciones del organismo.
Los seres vivos necesitan energía para realizar sus funciones y en el ser humano, la
nutrición, es el modo más básico de lograrlo. No debemos olvidar que las células de
todos los sistemas del organismo necesitan energía.
En el rendimiento de una persona activa influyen diversos factores, entre otros, el
entrenamiento, la genética y la alimentación. Éste último es un factor muy importante
a la hora de mejorar el éxito en un deporte, hasta tal punto que el tiempo de
entrenamiento y de preparación puede verse afectados por una incorrecta
alimentación.
La dieta de una persona activa debe cubrir las demandas energéticas de la actividad
realizada, para mantener un peso corporal adecuado. La ingesta de calorías de una
persona sedentaria debe abarcar la cantidad suficiente de éstas, para poder realizar
actividades diarias como son vestirse, peinarse, estudiar, trabajar, etc. Pero una
persona que realiza actividad física necesita un aporte de calorías acorde a la
frecuencia, a la intensidad y a la duración de la misma.
El concepto de energía se aplica en la nutrición en lo que refiere al consumo de
alimentos y la cantidad que el ser humano requiere para vivir. A pesar de parecer dos
cosas elementales, esto implica que el ser humano es un transformador de tipos de
energía que funciona en forma permanente o constante.
Desde el punto de vista físico, la energía no se produce ni se pierde, solo se
transforma de una forma a otra. Por ejemplo: Un automóvil utiliza combustibles para
transformarlos en movimiento. El movimiento entonces es realizar un trabajo, recorrer
una distancia efectuando cierto esfuerzo. Un elevador utiliza electricidad para subir
una cierta carga.
En física existen diversas formas de medir la energía; pero la más común es el 'Joule';
el que representa las unidades de [kg.m2 / seg2].
La caloría nació como unidad de "calor" cuando se creía que el calor era una sustancia
que había que cuantificar dado que se podía entregar en forma de "calor" o de un
trabajo mecánico. Entonces, una caloría era la cantidad de calor necesaria para
aumentar la temperatura de un gramo de agua un grado centígrado. Luego, se pudo
establecer que una caloría eran 4,1868 Joule. Por lo tanto, 2000 Kcal eran 8373600
Joule.
Sabiendo que una persona requiere diariamente un promedio de 2000 kilocalorías,
deducimos que consume 8.369,8 Kilojulios lo que es decir 8,3 MegaJoules. Energía
equivalente a la requerida para mantener encendida una bombilla de 100 Watts
durante 23 horas y 15 minutos.
En definitiva, el cuerpo humano, como todo los organismos vivientes, se alimenta
(ingiere combustible) para efectuar un trabajo durante un período de tiempo (trabajar
durante un día) y la energía que transforma diariamente se mide en kilocalorías (las
que mucha gente para evitar el uso permanente del subfijo kilo llama directamente
calorías).
Volviendo entonces a la nutrición, toda nuestra actividad (inclusive la de abastecernos
de energía, también conocida como comer), implica que transformemos algún tipo de
energía en otro.
La utilización diaria de energía se divide básicamente en tres partes:
● La primera que es el índice metabólico de reposo y es la energía básica que
necesita el organismo para las actividades elementales de todos los días; a
saber: mantener su temperatura, respirar, circular nuestra sangre, digerir,
alimentarnos, pensar, hablar, etcétera.
● La segunda es la necesaria para la actividad física que desarrollemos sea
deporte, trabajo o estar en la casa; y es conocida como factor de actividad.
● La tercera es el factor de injuria; y se aplica en los casos en que existen
enfermedades, operaciones o periodos de recuperación de alguna operación
o enfermedad.
La eficiencia con que una persona convierte la energía de reserva de su organismo
en otra depende siempre de cada organismo. Estas corresponden a la masa corporal,
edad, sexo, estados biológicos (embarazo), efecto térmico del ejercicio, y el cambio
inducido por la propia ingestión de los alimentos.
Las reservas (baterías) de energía del organismo, son en mayor parte las grasas y en
menor parte los carbohidratos, representando en una persona en óptimo estado físico
un 15% y un 0,5% del peso total de la persona respectivamente. Por eso, cuando una
persona esta excedida en peso, la energía acumulada o de sobra es un exceso de
tejido graso.
CALORÍA UNIDAD DE ENERGÍA EN LA ALIMENTACIÓN
Las calorías son la unidad de medida que se usa principalmente para saber la
cantidad de energía que nos aportan los alimentos, se puede abreviar como "cal". En
pocas palabras es la unidad de medida para expresar la cantidad de calor o energía,
como la energía provoca calor, de aquí el nombre de "caloría".
Es posible diferenciar entre dos clases específicas de calorías: la caloría-gramo (cal)
es aquella energía calorífica que es necesaria para subir en 1ºC la temperatura de 1
gramo de H2O; la caloría-kilogramo o kilocaloría (kcal o Cal), por otra parte, es la
energía calorífica requerida para que la temperatura de 1 kilogramo de H2O aumente
en 1ºC.
Aunque el Joule o Julio (J), otro tipo de unidad científica para medir energía, es más
aceptada por el Sistema Internacional de Unidades, aún permanece el uso de la
caloría para expresar el poder energético de los alimentos. Una caloría equivale a
4.19 J.
Las calorías de los alimentos se miden por calorimetría, al calentarse un alimento se
mide el calor que se aplica y la energía que se libera, las calorías se expresan en
kcal/100 g de alimento. Este resultado es lo que determina el valor energético de los
alimentos.
Esta unidad de energía es muy importante para explicar el funcionamiento del proceso
alimenticio. Los seres vivos necesitan de energía para vivir y esta energía se obtiene
a partir de la comida. La alimentación, por lo tanto, es la fuente de energía más
relevante para los organismos vivos, con ella nuestro cuerpo realiza las funciones
más vitales como respirar, movernos, pensar, etc., a lo que se le denomina
metabolismo basal. También se requiere de energía para el crecimiento y renovación
celular en diversos tejidos u órganos, para realizar actividad física o ejercicio y en
situaciones estresantes, como una enfermedad o una intervención quirúrgica.
La energía obtenida a partir de los nutrientes que se encuentran en los alimentos se
convierte en calorías o, con mayor precisión, en kilocalorías (es decir, en miles de
calorías). Los principales nutrientes energéticos que consumimos en la comida son
los azúcares o carbohidratos, las proteínas y los lípidos o grasas, que aportan a
nuestro cuerpo las calorías necesarias para el metabolismo.
Las legumbres (frijol, haba, lentejas, garbanzos), cereales (maíz, arroz, trigo), frutas
y algunas verduras y hortalizas son alimentos ricos en carbohidratos, 1 gramo de
éstos produce 4 calorías. La carne, pescado, mariscos, leche y huevos son alimentos
ricos en proteínas y un gramo de éstas produce también 4 calorías. Las grasas son
los nutrientes que más calorías aportan, 1 g produce 9 calorías y son contenidas en
la mantequilla, margarina, aceite, frutos secos, cordero, cerdo, embutidos, pescado
azul, productos lácteos, pan y pasteles.
La necesidad básica y elemental para el mantenimiento mínimo del metabolismo en
un adulto es de unas 1000 calorías, pero, a partir de allí, todo dependerá de la
actividad física y mental de cada individuo (el cerebro es un ávido consumidor de
calorías, cosa que no debe olvidarse en quienes efectúan tareas fundamentalmente
intelectuales). Para la mayoría de niños en edad escolar, se recomienda una ingesta
entre 1600 y 2500 calorías al día, independientemente del género y la edad, las
personas que son activas y se mueven mucho necesitan más calorías que las que
tienen hábitos más sedentarios (es decir, son muy poco activas).
Todos los nutrientes que ingerimos se almacenan en el hígado, que es el encargado
de transformarlos en calorías para poder mantener el calor del cuerpo y realizar todas
nuestras actividades cotidianas. Aquellos nutrientes que no se gastan, el hígado los
almacenará en forma de grasa y los distribuirá por nuestro cuerpo en algunas zonas
específicas. Es por esta razón que se dice que las grasas engordan, sin embargo
cuando el organismo lo requiera, éstas pueden ser utilizadas, cuando esto ocurre se
dice que se "queman" las calorías.
Para no sufrir desequilibrios ni en peso ni en nutrientes, hay que ingerir estas calorías
de una forma determinada. Los carbohidratos deberían representar el 50% de la
energía total, las grasas no deben suponer más del 35% y las proteínas tanto de
origen animal como vegetal deben aportar el 15%.
Nutrición y energía
El mundo orgánico que nos rodea está en continuo movimiento y transformación. Si
recordamos los conocimientos adquiridos en Física, sabremos que todo movimiento
necesita energía para llevarse a cabo; por tanto, los seres vivos no escapamos a ese
principio: necesitamos la energía para poder desarrollarnos y reproducirnos,
movimientos básicos de todo
Organismo vivo.
Podríamos preguntarnos cómo los organismos adquieren la energía que necesitan
para vivir. Pues, a través del fenómeno de la nutrición, el cual permite obtener
primordialmente la energía química contenida en los enlaces de distintos compuestos
químicos del ambiente.
Con estas sustancias energéticas y con otras que intervienen en la formación de
estructuras, los organismos pueden sintetizar sus propias sustancias, reparar daños
sufridos, crecer y reproducirse.
Entonces podríamos también preguntarnos: ¿Todos los organismos se nutren de
igual forma? ¿Cuál es la fuente primaria de energía que usan en la alimentación?
Sobre la base de este criterio, existen organismos autótrofos y heterótrofos. Los
autótrofos sintetizan sus propias sustancias a partir de elementos inorgánicos, tales
como luz, minerales del suelo, dióxido de carbono (CO2), agua (H2O), de ahí que no
dependan de otros organismos para su nutrición.
Dentro de los organismos autótrofos, la diferencia radica principalmente en la fuente
de energía que utilizan: pueden emplear la luz del Sol (plantas verdes u otros
organismos que posean clorofila), por lo que son llamados foto sintetizadores o foto
tróficos; o la oxidación de sustancias inorgánicas (bacterias sulfurosas, férricas,
nitrificantes, etc.); estos últimos reciben el nombre de quimio sintetizadores o quimio
tróficos.
Todos los organismos autótrofos foto sintetizadores utilizan la luz solar como fuente
de energía gracias a la clorofila, pigmento que absorbe y convierte una parte
determinada del espectro de la energía luminosa de la luz solar en energía química,
a través de varios procesos intermedios: degradación del agua en oxígeno e
hidrógeno, eliminación del oxígeno en su forma molecular (O2) y la unión del agua
con el CO2, con la posterior formación de carbohidratos. Estos compuestos se
almacenan para sintetizar, en el momento requerido, proteínas y otras sustancias,
utilizando para ello las sales inorgánicas obtenidas del ambiente El grupo de los
organismos autótrofos quimio sintetizadores, no tan abundante, emplea la energía
liberada por la oxidación de determinadas sustancias inorgánicas, entre las que se
encuentran los compuestos de azufre, hierro, nitrógeno, y también el oxígeno. La
energía obtenida de estas transformaciones químicas la utiliza igualmente para
sintetizar compuestos orgánicos, a partir del CO2 y el agua que obtienen del medio
en que viven
Existen también organismos heterótrofos parásitos. Estos viven sobre el cuerpo de
otros organismos o dentro de ellos, ya sean plantas o animales, de los cuales toman
directamente las sustancias nutritivas que necesitan, sin causarles la muerte
inmediata. Estos organismos, a los que parasitan y de los cuales se alimentan, se
denominan huéspedes u hospederos.
La división entre organismos autótrofos y heterótrofos no es tan absoluta como a
primera vista pudiera parecer. Existen ciertos organismos que pueden realizar al
mismo tiempo ambos tipos de nutrición, como ocurre en algunos flagelados verdes,
como la euglena, y en las plantas carnívoras o insectívoras.
Puede afirmarse entonces que la nutrición y la energía tienen mucho en común, y que
gracias a este importantísimo proceso todos los seres vivos pueden desempeñar su
papel dentro del ciclo de la naturaleza y permitir la incorporación, transformación y
utilización eficiente de la energía.
Gastos energéticos.
La energía se define como la capacidad para trabajar en distintas funciones. En el
estudio de la nutrición, se refiere a la manera en la que el cuerpo utiliza la energía
localizada en las uniones químicas dentro de los alimentos. En el organismo, la
energía se libera mediante el metabolismo de los alimentos, los cuales deben
suministrarse regularmente para satisfacer las necesidades energéticas para la
supervivencia del cuerpo. Si bien, a la larga, toda la energía aparece en forma de
calor, el cual se disipa hacia la atmósfera, los procesos únicos que ocurren dentro de
las células hacen posible primero su uso para todas las tareas que se requieren para
mantener la vida. Entre estos procesos se encuentran reacciones químicas que llevan
a cabo la GUP síntesis y mantenimiento de los tejidos corporales, conducción
eléctrica de la actividad nerviosa, el trabajo mecánico del esfuerzo muscular y la
producción de calor para mantener la temperatura corporal.
La electricidad se encuentra prácticamente presente en todas partes, por mencionar
algunos ejemplos de la vida cotidiana: en el hogar al alimentar una lámpara, qué tal
en la conversión de energía eléctrica a mecánica con una gama de equipos que
facilitan las labores del hogar como son las licuadoras, lavadora, la bomba de agua o
el refrigerador, sólo por mencionar algunas aplicaciones.
¿Y CÓMO ES QUE SE RELACIONA LA ELECTRICIDAD CON EL CUERPO
HUMANO?
El cuerpo humano en su estado de homeostasis o equilibrio requiere básicamente de
tres componentes para su óptimo funcionamiento: oxígeno, sangre y glucosa. El
oxígeno es tomado del medio ambiente y procesado a través del sistema respiratorio;
el ser humano requiere del 21% de oxígeno para realizar las funciones básicas.
La sangre, suministrada a todo el organismo a través del corazón (un adulto registra
de 60 a 80 latidos por minuto), transporta los nutrientes necesarios. Y finalmente la
glucosa aporta la energía tomada de los nutrientes de los alimentos.
El cerebro es el encargado de administrar las funciones de muchos órganos, aparatos
y sistemas del cuerpo, todo ello a través de la sinapsis. La palabra sinapsis viene de
sinapteína, que Sir Charles Scott Sherrington y colaboradores formaron con las
palabras griegas sin- que significa “juntos”, y hapteína, es decir “con firmeza”. Y que
de manera general permite la unión especializada de las neuronas, a través de los
impulsos eléctricos que se originan de una descarga química.
Haciendo una analogía del cuerpo humano con la electricidad, el cuerpo humano por
un lado actúa como conductor al permitir el impulso eléctrico o paso de la corriente
eléctrica que se define como el flujo de electrones a través de un conductor en función
al tiempo que tiene como unidad de medida el Amper; asimismo, el cuerpo humano
actúa como una resistencia eléctrica, como la oposición al paso de dicha corriente
cuya unidad de medida es el Ohm y que además, en caso de una descarga eléctrica,
dicha corriente buscaría el menor camino de resistencia en el cuerpo (tejido, piel,
músculos, etcétera), teniéndose por lo regular una salida en extremidades como son
los brazos y pies, etcétera.
Aunque el cuerpo humano actúa como conductor al permitir el impulso eléctrico o
paso de la corriente eléctrica, también lo hace como una resistencia eléctrica.
Y hablando de descargas eléctricas o choque eléctrico ¿Cuáles son los efectos de la
electricidad sobre el cuerpo humano?
Los efectos son diversos, desde un simple cosquilleo hasta efectos fatales, los cuales
dependen del tiempo de exposición, la magnitud de la corriente, el tipo de corriente
que puede ser de tipo alterno o directo, condiciones de salud, estado físico del
accidentado, entre otros.
Cosquilleo que puede al principio de la exposición causar una sensación placentera;
asimismo otro efecto es el dolor y la contracción muscular, donde los músculos se
tensan como cuando un trabajador toca los conductores eléctricos y que comúnmente
se dice que “quedó pegado”, este fenómeno se da en la exposición con corriente
alterna, como la que existe en los hogares o casa-habitación.
En el caso de una exposición con corriente continua el efecto es contrario, es decir
tiende a aventar a la víctima, generando un posible trauma; cuando la persona se
desmaya por el trauma u otra razón, la lengua –al considerarse un músculo- pierde
su tonalidad y tiende irse hacia atrás, lo que provocaría una obstrucción de la vía
aérea, generándose un posible paro respiratorio.
Asimismo, cuando la corriente eléctrica alterna pasa por el corazón, ésta provoca un
desorden desde el punto de vista eléctrico. Imagínese una gráfica de dicha corriente
alterna con su característica: la forma de onda senoidal, pasando por un ciclo positivo,
negativo, y como común denominador de pasar por cero como parte de esta
alternancia. Al llegar esta corriente o choque eléctrico esa forma de onda se
distorsiona generando un caos, y si el corazón –como ya se mencionó- trabaja con
esos impulsos eléctricos a través de la sinapsis, físicamente el corazón no tendría la
capacidadde bombear sangre adecuadamente, por el caos provocado por la corriente
externa, produciéndose una fibrilación ventricular.
Asimismo, en el caso de estar expuesta la víctima a una corriente directa, que viaja
en una sola dirección, ya sea en el ciclo positivo o negativo, la lesión provocada en el
corazón generaría una arritmia cardiaca, y en consecuencia una lesión llamada
asistolia, que se caracteriza por la ausencia de la actividad eléctrica en el corazón.
De lo anterior, desde el punto de vista cuantitativo o de magnitudes, se puede resumir
lo siguiente en las curvas de seguridad, de acuerdo a la normativa de la Comisión
Electrotécnica Internacional (IEC, por sus siglas en inglés). Ver gráfica 1.
Energía calorífica
La capacidad calorífica o capacidad térmica de un cuerpo es el cociente entre la
cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso
cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma más rigurosa,
es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una determinada sustancia
en una unidad de temperatura.1 Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho
cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede
interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya
que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de
materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema
particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será
mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende
además de la temperatura y de la presión.
La capacidad calorífica (capacidad térmica) no debe ser confundida con la capacidad
calorífica específica (capacidad térmica específica) o calor específico, el cual es la
propiedad que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para almacenar calor»,2 y es
el cociente entre la capacidad calorífica y la masa del objeto. El calor específico es
una propiedad característica de las sustancias y depende de las mismas variables
que la capacidad calorífica
Energía metabólica
Energía metabólica: es aquella generada por los organismos vivos gracias a
procesos químicos de oxidación como producto de los alimentos que ingieren.
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que realizan las células para
obtener energía, y sintetizar compuestos.
Las reacciones metabólicas pueden ser de dos tipos:
● Anabólicas, en donde la célula a partir de los nutrientes que incorpora del
medio externo, construye sus propias moléculas y para esto consume
energía, son reacciones endergónicas.
● Catabólicas, en donde la célula degrada sustancias (glucosa) y obtiene
energía (reacciones exergónicas), que utiliza para cumplir con sus
funciones celulares tales como:
● Síntesis de compuestos orgánicos (moléculas ricas en energía
químicaformadas por moléculas menores).
●
● Transporte de sustancias: las células han de transportar sustancias
por las membranas y dentro de la célula.
●
● Movimientos: muchas células son móviles por orgánulos
especializados (cilios y flagelos), por contracciones (musculares y
otras) o por crecimiento interior del citoesqueleto (microtúbulos).
● Reproducirse y continuar la vida.
Ya que la vida es una competencia para una mejor utilización de los recursos
energéticos; una célula puede considerarse como un sistema complejo de
transformaciones energéticas, en donde las reacciones, catabólicas y
anabólicas se asocian, la energía liberada en una reacción es utilizada por la
otra; en donde las células sintetizan moléculas portadoras de energía (ATP) que
son capaces de capturar la energía de las reacciones exergónicas y las llevan a
las reacciones endergónicas, y en donde las células regulan las reacciones
químicas por medio de catalizadores biológicos: ENZIMAS.
Conclusión
En conclusión la nutrición está relacionada con la física gracias a que la energía es
la capacidad para realizar trabajo. El hombre, para vivir, para llevar a cabo todas sus
funciones, necesita un aporte continuo de energía: para el funcionamiento del
corazón, del sistema nervioso, para realizar el trabajo muscular, para desarrollar una
actividad física, para los procesos biosintéticos relacionados con el crecimiento,
reproducción y reparación de tejidos y también para mantener la temperatura corporal
y para esto necesita a la nutrición.
Su interrelación es gracias a la transformación de energía que se lleva acabo al
ingerir alimentos y al metabolismo, haciendo que haya energía metabólica y de ahí se
pase y se transforme en energía calorífica la cual ayuda a tener una temperatura
equilibrada, estable y por último que se convierta a energía eléctrica la cual está
relacionada con el cerebro
Anexos
Bibliografía
1° http://www.zonadiet.com/nutricion/energia.htm
2° https://educacionfisicaplus.wordpress.com/2012/11/12/nutricion-y-actividad-fisica/
3°http://www.sabermas.umich.mx/archivo/secciones-anteriores/la-ciencia-en-pocas-
palabras/95-numero-12/188-caloria-unidad-de-energia-en-la-alimentacion.html
4° http://unpanutricion.blogspot.mx/2012/12/energia-y-su-relacion-con-el-
organismo.html
5°
http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia24/HTML/Articulo14.htm
6° http://www.natureduca.com/anat_nutric_energia2.php

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Examen final fisica1

  • 1. SECCIÓN SECUNDARIA Secundo A Nombre: Mariana Bautista Materia: Física Tema:¿Cuál es la relación entre física y nutrición? Fecha: 22-06-15
  • 2. Contenido Introducción................................................................................................................................3 Nutrición. ....................................................................................................................................4 CALORÍA UNIDAD DE ENERGÍA EN LA ALIMENTACIÓN.................................................6 Nutrición y energía.....................................................................................................................8 ¿Y CÓMO ES QUE SE RELACIONALA ELECTRICIDAD CON EL CUERPO HUMANO?11 Energía calorífica...................................................................................................................14 Energía metabólica...........................................................................................................15 Conclusión..............................................................................................................................16 Anexos .....................................................................................................................................17 Bibliografía ...............................................................................................................................18
  • 3. Introducción La mayoría de las veces al oír nutrición lo asociamos rápidamente con la alimentación que tenemos o simplemente el plato de buen comer, pero hay una manera en que la deberíamos de apreciar la nutrición y es con la física, pero tenemos que conocer cómo es que se relaciona la física con la nutrición. Desde la procreación del planeta y la transformación del mismo hace millones de años se ha visto la estrecha interrelación entre los infinitos fenómenos naturales que se llevan a cabo a través de su fas. Es por ello que es imposible pensar que la transformación de algo no va a afectar la composición de otro elemento o sistema. Es por ello que el ser humano desde su aparición en la tierra fue dando se cuenta que todo el la tierra tiene interrelación. Las diferentes ciencias no pueden escaparse a esta interacción que desde hace siglos se lleva acabo y que también desde hace siglos el ser humano a ido descubriendo la relación entre todas ellas. No podía ser la excepción entre una ciencia médica tan impórtate que es la nutrición y una ciencia científica tan influyente como es la física. Todos sabemos que la nutrición es el proceso por el cual el ser humano cubre las necesidades básicas de nutrientes para la célula y de energía para la realización de sus funciones todo está a base del proceso básico que es la ingesta de alimentos. es importante recalcar que los nutrientes una vez que se introducen en el organismo son desdoblados en su forma elemental otra ves de reacciones químicas para poder proveer el organismo de elementos básico como aminoacidos, fosfolipidos, minerales y vitaminas entre otros pero esto no sería suficiente si no fuera acompañada de la formación de energía. Energía necesaria para que el organismo en si (aparatos y sistemas) realicen sus funciones asignadas pero lo más importante la energía llega hasta la unidad fundamental del organismo que es la célula misma formándose esta en diferentes tipos como es calórica, metabólica, eléctrica, entre otras. Es por ello que no podríamos entender los diferentes procesos de la nutrición sin el conocimiento de la transformación de energía que nos enseña la física.
  • 4. Nutrición. La nutrición es un complejo sistema de mecanismos físicos y químicos integrados de forma interactiva con todas las demás funciones del organismo. Los seres vivos necesitan energía para realizar sus funciones y en el ser humano, la nutrición, es el modo más básico de lograrlo. No debemos olvidar que las células de todos los sistemas del organismo necesitan energía. En el rendimiento de una persona activa influyen diversos factores, entre otros, el entrenamiento, la genética y la alimentación. Éste último es un factor muy importante a la hora de mejorar el éxito en un deporte, hasta tal punto que el tiempo de entrenamiento y de preparación puede verse afectados por una incorrecta alimentación. La dieta de una persona activa debe cubrir las demandas energéticas de la actividad realizada, para mantener un peso corporal adecuado. La ingesta de calorías de una persona sedentaria debe abarcar la cantidad suficiente de éstas, para poder realizar actividades diarias como son vestirse, peinarse, estudiar, trabajar, etc. Pero una persona que realiza actividad física necesita un aporte de calorías acorde a la frecuencia, a la intensidad y a la duración de la misma. El concepto de energía se aplica en la nutrición en lo que refiere al consumo de alimentos y la cantidad que el ser humano requiere para vivir. A pesar de parecer dos cosas elementales, esto implica que el ser humano es un transformador de tipos de energía que funciona en forma permanente o constante. Desde el punto de vista físico, la energía no se produce ni se pierde, solo se transforma de una forma a otra. Por ejemplo: Un automóvil utiliza combustibles para transformarlos en movimiento. El movimiento entonces es realizar un trabajo, recorrer una distancia efectuando cierto esfuerzo. Un elevador utiliza electricidad para subir una cierta carga. En física existen diversas formas de medir la energía; pero la más común es el 'Joule'; el que representa las unidades de [kg.m2 / seg2]. La caloría nació como unidad de "calor" cuando se creía que el calor era una sustancia que había que cuantificar dado que se podía entregar en forma de "calor" o de un trabajo mecánico. Entonces, una caloría era la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de un gramo de agua un grado centígrado. Luego, se pudo
  • 5. establecer que una caloría eran 4,1868 Joule. Por lo tanto, 2000 Kcal eran 8373600 Joule. Sabiendo que una persona requiere diariamente un promedio de 2000 kilocalorías, deducimos que consume 8.369,8 Kilojulios lo que es decir 8,3 MegaJoules. Energía equivalente a la requerida para mantener encendida una bombilla de 100 Watts durante 23 horas y 15 minutos. En definitiva, el cuerpo humano, como todo los organismos vivientes, se alimenta (ingiere combustible) para efectuar un trabajo durante un período de tiempo (trabajar durante un día) y la energía que transforma diariamente se mide en kilocalorías (las que mucha gente para evitar el uso permanente del subfijo kilo llama directamente calorías). Volviendo entonces a la nutrición, toda nuestra actividad (inclusive la de abastecernos de energía, también conocida como comer), implica que transformemos algún tipo de energía en otro. La utilización diaria de energía se divide básicamente en tres partes: ● La primera que es el índice metabólico de reposo y es la energía básica que necesita el organismo para las actividades elementales de todos los días; a saber: mantener su temperatura, respirar, circular nuestra sangre, digerir, alimentarnos, pensar, hablar, etcétera. ● La segunda es la necesaria para la actividad física que desarrollemos sea deporte, trabajo o estar en la casa; y es conocida como factor de actividad. ● La tercera es el factor de injuria; y se aplica en los casos en que existen enfermedades, operaciones o periodos de recuperación de alguna operación o enfermedad. La eficiencia con que una persona convierte la energía de reserva de su organismo en otra depende siempre de cada organismo. Estas corresponden a la masa corporal, edad, sexo, estados biológicos (embarazo), efecto térmico del ejercicio, y el cambio inducido por la propia ingestión de los alimentos. Las reservas (baterías) de energía del organismo, son en mayor parte las grasas y en menor parte los carbohidratos, representando en una persona en óptimo estado físico un 15% y un 0,5% del peso total de la persona respectivamente. Por eso, cuando una persona esta excedida en peso, la energía acumulada o de sobra es un exceso de tejido graso.
  • 6. CALORÍA UNIDAD DE ENERGÍA EN LA ALIMENTACIÓN Las calorías son la unidad de medida que se usa principalmente para saber la cantidad de energía que nos aportan los alimentos, se puede abreviar como "cal". En pocas palabras es la unidad de medida para expresar la cantidad de calor o energía, como la energía provoca calor, de aquí el nombre de "caloría". Es posible diferenciar entre dos clases específicas de calorías: la caloría-gramo (cal) es aquella energía calorífica que es necesaria para subir en 1ºC la temperatura de 1 gramo de H2O; la caloría-kilogramo o kilocaloría (kcal o Cal), por otra parte, es la energía calorífica requerida para que la temperatura de 1 kilogramo de H2O aumente en 1ºC. Aunque el Joule o Julio (J), otro tipo de unidad científica para medir energía, es más aceptada por el Sistema Internacional de Unidades, aún permanece el uso de la caloría para expresar el poder energético de los alimentos. Una caloría equivale a 4.19 J. Las calorías de los alimentos se miden por calorimetría, al calentarse un alimento se mide el calor que se aplica y la energía que se libera, las calorías se expresan en kcal/100 g de alimento. Este resultado es lo que determina el valor energético de los alimentos. Esta unidad de energía es muy importante para explicar el funcionamiento del proceso alimenticio. Los seres vivos necesitan de energía para vivir y esta energía se obtiene a partir de la comida. La alimentación, por lo tanto, es la fuente de energía más relevante para los organismos vivos, con ella nuestro cuerpo realiza las funciones más vitales como respirar, movernos, pensar, etc., a lo que se le denomina metabolismo basal. También se requiere de energía para el crecimiento y renovación celular en diversos tejidos u órganos, para realizar actividad física o ejercicio y en situaciones estresantes, como una enfermedad o una intervención quirúrgica. La energía obtenida a partir de los nutrientes que se encuentran en los alimentos se convierte en calorías o, con mayor precisión, en kilocalorías (es decir, en miles de calorías). Los principales nutrientes energéticos que consumimos en la comida son
  • 7. los azúcares o carbohidratos, las proteínas y los lípidos o grasas, que aportan a nuestro cuerpo las calorías necesarias para el metabolismo. Las legumbres (frijol, haba, lentejas, garbanzos), cereales (maíz, arroz, trigo), frutas y algunas verduras y hortalizas son alimentos ricos en carbohidratos, 1 gramo de éstos produce 4 calorías. La carne, pescado, mariscos, leche y huevos son alimentos ricos en proteínas y un gramo de éstas produce también 4 calorías. Las grasas son los nutrientes que más calorías aportan, 1 g produce 9 calorías y son contenidas en la mantequilla, margarina, aceite, frutos secos, cordero, cerdo, embutidos, pescado azul, productos lácteos, pan y pasteles. La necesidad básica y elemental para el mantenimiento mínimo del metabolismo en un adulto es de unas 1000 calorías, pero, a partir de allí, todo dependerá de la actividad física y mental de cada individuo (el cerebro es un ávido consumidor de calorías, cosa que no debe olvidarse en quienes efectúan tareas fundamentalmente intelectuales). Para la mayoría de niños en edad escolar, se recomienda una ingesta entre 1600 y 2500 calorías al día, independientemente del género y la edad, las personas que son activas y se mueven mucho necesitan más calorías que las que tienen hábitos más sedentarios (es decir, son muy poco activas). Todos los nutrientes que ingerimos se almacenan en el hígado, que es el encargado de transformarlos en calorías para poder mantener el calor del cuerpo y realizar todas nuestras actividades cotidianas. Aquellos nutrientes que no se gastan, el hígado los almacenará en forma de grasa y los distribuirá por nuestro cuerpo en algunas zonas específicas. Es por esta razón que se dice que las grasas engordan, sin embargo cuando el organismo lo requiera, éstas pueden ser utilizadas, cuando esto ocurre se dice que se "queman" las calorías. Para no sufrir desequilibrios ni en peso ni en nutrientes, hay que ingerir estas calorías de una forma determinada. Los carbohidratos deberían representar el 50% de la energía total, las grasas no deben suponer más del 35% y las proteínas tanto de origen animal como vegetal deben aportar el 15%.
  • 8. Nutrición y energía El mundo orgánico que nos rodea está en continuo movimiento y transformación. Si recordamos los conocimientos adquiridos en Física, sabremos que todo movimiento necesita energía para llevarse a cabo; por tanto, los seres vivos no escapamos a ese principio: necesitamos la energía para poder desarrollarnos y reproducirnos, movimientos básicos de todo Organismo vivo. Podríamos preguntarnos cómo los organismos adquieren la energía que necesitan para vivir. Pues, a través del fenómeno de la nutrición, el cual permite obtener primordialmente la energía química contenida en los enlaces de distintos compuestos químicos del ambiente. Con estas sustancias energéticas y con otras que intervienen en la formación de estructuras, los organismos pueden sintetizar sus propias sustancias, reparar daños sufridos, crecer y reproducirse. Entonces podríamos también preguntarnos: ¿Todos los organismos se nutren de igual forma? ¿Cuál es la fuente primaria de energía que usan en la alimentación? Sobre la base de este criterio, existen organismos autótrofos y heterótrofos. Los autótrofos sintetizan sus propias sustancias a partir de elementos inorgánicos, tales como luz, minerales del suelo, dióxido de carbono (CO2), agua (H2O), de ahí que no dependan de otros organismos para su nutrición. Dentro de los organismos autótrofos, la diferencia radica principalmente en la fuente de energía que utilizan: pueden emplear la luz del Sol (plantas verdes u otros organismos que posean clorofila), por lo que son llamados foto sintetizadores o foto tróficos; o la oxidación de sustancias inorgánicas (bacterias sulfurosas, férricas, nitrificantes, etc.); estos últimos reciben el nombre de quimio sintetizadores o quimio tróficos. Todos los organismos autótrofos foto sintetizadores utilizan la luz solar como fuente de energía gracias a la clorofila, pigmento que absorbe y convierte una parte determinada del espectro de la energía luminosa de la luz solar en energía química, a través de varios procesos intermedios: degradación del agua en oxígeno e hidrógeno, eliminación del oxígeno en su forma molecular (O2) y la unión del agua con el CO2, con la posterior formación de carbohidratos. Estos compuestos se
  • 9. almacenan para sintetizar, en el momento requerido, proteínas y otras sustancias, utilizando para ello las sales inorgánicas obtenidas del ambiente El grupo de los organismos autótrofos quimio sintetizadores, no tan abundante, emplea la energía liberada por la oxidación de determinadas sustancias inorgánicas, entre las que se encuentran los compuestos de azufre, hierro, nitrógeno, y también el oxígeno. La energía obtenida de estas transformaciones químicas la utiliza igualmente para sintetizar compuestos orgánicos, a partir del CO2 y el agua que obtienen del medio en que viven Existen también organismos heterótrofos parásitos. Estos viven sobre el cuerpo de otros organismos o dentro de ellos, ya sean plantas o animales, de los cuales toman directamente las sustancias nutritivas que necesitan, sin causarles la muerte inmediata. Estos organismos, a los que parasitan y de los cuales se alimentan, se denominan huéspedes u hospederos. La división entre organismos autótrofos y heterótrofos no es tan absoluta como a primera vista pudiera parecer. Existen ciertos organismos que pueden realizar al mismo tiempo ambos tipos de nutrición, como ocurre en algunos flagelados verdes, como la euglena, y en las plantas carnívoras o insectívoras. Puede afirmarse entonces que la nutrición y la energía tienen mucho en común, y que gracias a este importantísimo proceso todos los seres vivos pueden desempeñar su papel dentro del ciclo de la naturaleza y permitir la incorporación, transformación y utilización eficiente de la energía. Gastos energéticos. La energía se define como la capacidad para trabajar en distintas funciones. En el estudio de la nutrición, se refiere a la manera en la que el cuerpo utiliza la energía localizada en las uniones químicas dentro de los alimentos. En el organismo, la energía se libera mediante el metabolismo de los alimentos, los cuales deben suministrarse regularmente para satisfacer las necesidades energéticas para la supervivencia del cuerpo. Si bien, a la larga, toda la energía aparece en forma de calor, el cual se disipa hacia la atmósfera, los procesos únicos que ocurren dentro de las células hacen posible primero su uso para todas las tareas que se requieren para mantener la vida. Entre estos procesos se encuentran reacciones químicas que llevan
  • 10. a cabo la GUP síntesis y mantenimiento de los tejidos corporales, conducción eléctrica de la actividad nerviosa, el trabajo mecánico del esfuerzo muscular y la producción de calor para mantener la temperatura corporal. La electricidad se encuentra prácticamente presente en todas partes, por mencionar algunos ejemplos de la vida cotidiana: en el hogar al alimentar una lámpara, qué tal en la conversión de energía eléctrica a mecánica con una gama de equipos que facilitan las labores del hogar como son las licuadoras, lavadora, la bomba de agua o el refrigerador, sólo por mencionar algunas aplicaciones.
  • 11. ¿Y CÓMO ES QUE SE RELACIONA LA ELECTRICIDAD CON EL CUERPO HUMANO? El cuerpo humano en su estado de homeostasis o equilibrio requiere básicamente de tres componentes para su óptimo funcionamiento: oxígeno, sangre y glucosa. El oxígeno es tomado del medio ambiente y procesado a través del sistema respiratorio; el ser humano requiere del 21% de oxígeno para realizar las funciones básicas. La sangre, suministrada a todo el organismo a través del corazón (un adulto registra de 60 a 80 latidos por minuto), transporta los nutrientes necesarios. Y finalmente la glucosa aporta la energía tomada de los nutrientes de los alimentos. El cerebro es el encargado de administrar las funciones de muchos órganos, aparatos y sistemas del cuerpo, todo ello a través de la sinapsis. La palabra sinapsis viene de sinapteína, que Sir Charles Scott Sherrington y colaboradores formaron con las palabras griegas sin- que significa “juntos”, y hapteína, es decir “con firmeza”. Y que de manera general permite la unión especializada de las neuronas, a través de los impulsos eléctricos que se originan de una descarga química. Haciendo una analogía del cuerpo humano con la electricidad, el cuerpo humano por un lado actúa como conductor al permitir el impulso eléctrico o paso de la corriente eléctrica que se define como el flujo de electrones a través de un conductor en función al tiempo que tiene como unidad de medida el Amper; asimismo, el cuerpo humano actúa como una resistencia eléctrica, como la oposición al paso de dicha corriente cuya unidad de medida es el Ohm y que además, en caso de una descarga eléctrica, dicha corriente buscaría el menor camino de resistencia en el cuerpo (tejido, piel, músculos, etcétera), teniéndose por lo regular una salida en extremidades como son los brazos y pies, etcétera. Aunque el cuerpo humano actúa como conductor al permitir el impulso eléctrico o paso de la corriente eléctrica, también lo hace como una resistencia eléctrica. Y hablando de descargas eléctricas o choque eléctrico ¿Cuáles son los efectos de la electricidad sobre el cuerpo humano? Los efectos son diversos, desde un simple cosquilleo hasta efectos fatales, los cuales dependen del tiempo de exposición, la magnitud de la corriente, el tipo de corriente que puede ser de tipo alterno o directo, condiciones de salud, estado físico del accidentado, entre otros. Cosquilleo que puede al principio de la exposición causar una sensación placentera; asimismo otro efecto es el dolor y la contracción muscular, donde los músculos se
  • 12. tensan como cuando un trabajador toca los conductores eléctricos y que comúnmente se dice que “quedó pegado”, este fenómeno se da en la exposición con corriente alterna, como la que existe en los hogares o casa-habitación. En el caso de una exposición con corriente continua el efecto es contrario, es decir tiende a aventar a la víctima, generando un posible trauma; cuando la persona se desmaya por el trauma u otra razón, la lengua –al considerarse un músculo- pierde su tonalidad y tiende irse hacia atrás, lo que provocaría una obstrucción de la vía aérea, generándose un posible paro respiratorio. Asimismo, cuando la corriente eléctrica alterna pasa por el corazón, ésta provoca un desorden desde el punto de vista eléctrico. Imagínese una gráfica de dicha corriente alterna con su característica: la forma de onda senoidal, pasando por un ciclo positivo, negativo, y como común denominador de pasar por cero como parte de esta alternancia. Al llegar esta corriente o choque eléctrico esa forma de onda se distorsiona generando un caos, y si el corazón –como ya se mencionó- trabaja con esos impulsos eléctricos a través de la sinapsis, físicamente el corazón no tendría la capacidadde bombear sangre adecuadamente, por el caos provocado por la corriente externa, produciéndose una fibrilación ventricular. Asimismo, en el caso de estar expuesta la víctima a una corriente directa, que viaja en una sola dirección, ya sea en el ciclo positivo o negativo, la lesión provocada en el corazón generaría una arritmia cardiaca, y en consecuencia una lesión llamada asistolia, que se caracteriza por la ausencia de la actividad eléctrica en el corazón. De lo anterior, desde el punto de vista cuantitativo o de magnitudes, se puede resumir lo siguiente en las curvas de seguridad, de acuerdo a la normativa de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC, por sus siglas en inglés). Ver gráfica 1.
  • 13.
  • 14. Energía calorífica La capacidad calorífica o capacidad térmica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma más rigurosa, es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura.1 Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión. La capacidad calorífica (capacidad térmica) no debe ser confundida con la capacidad calorífica específica (capacidad térmica específica) o calor específico, el cual es la propiedad que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para almacenar calor»,2 y es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa del objeto. El calor específico es una propiedad característica de las sustancias y depende de las mismas variables que la capacidad calorífica
  • 15. Energía metabólica Energía metabólica: es aquella generada por los organismos vivos gracias a procesos químicos de oxidación como producto de los alimentos que ingieren. El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que realizan las células para obtener energía, y sintetizar compuestos. Las reacciones metabólicas pueden ser de dos tipos: ● Anabólicas, en donde la célula a partir de los nutrientes que incorpora del medio externo, construye sus propias moléculas y para esto consume energía, son reacciones endergónicas. ● Catabólicas, en donde la célula degrada sustancias (glucosa) y obtiene energía (reacciones exergónicas), que utiliza para cumplir con sus funciones celulares tales como: ● Síntesis de compuestos orgánicos (moléculas ricas en energía químicaformadas por moléculas menores). ● ● Transporte de sustancias: las células han de transportar sustancias por las membranas y dentro de la célula. ● ● Movimientos: muchas células son móviles por orgánulos especializados (cilios y flagelos), por contracciones (musculares y otras) o por crecimiento interior del citoesqueleto (microtúbulos). ● Reproducirse y continuar la vida. Ya que la vida es una competencia para una mejor utilización de los recursos energéticos; una célula puede considerarse como un sistema complejo de transformaciones energéticas, en donde las reacciones, catabólicas y anabólicas se asocian, la energía liberada en una reacción es utilizada por la otra; en donde las células sintetizan moléculas portadoras de energía (ATP) que son capaces de capturar la energía de las reacciones exergónicas y las llevan a las reacciones endergónicas, y en donde las células regulan las reacciones químicas por medio de catalizadores biológicos: ENZIMAS.
  • 16. Conclusión En conclusión la nutrición está relacionada con la física gracias a que la energía es la capacidad para realizar trabajo. El hombre, para vivir, para llevar a cabo todas sus funciones, necesita un aporte continuo de energía: para el funcionamiento del corazón, del sistema nervioso, para realizar el trabajo muscular, para desarrollar una actividad física, para los procesos biosintéticos relacionados con el crecimiento, reproducción y reparación de tejidos y también para mantener la temperatura corporal y para esto necesita a la nutrición. Su interrelación es gracias a la transformación de energía que se lleva acabo al ingerir alimentos y al metabolismo, haciendo que haya energía metabólica y de ahí se pase y se transforme en energía calorífica la cual ayuda a tener una temperatura equilibrada, estable y por último que se convierta a energía eléctrica la cual está relacionada con el cerebro
  • 18. Bibliografía 1° http://www.zonadiet.com/nutricion/energia.htm 2° https://educacionfisicaplus.wordpress.com/2012/11/12/nutricion-y-actividad-fisica/ 3°http://www.sabermas.umich.mx/archivo/secciones-anteriores/la-ciencia-en-pocas- palabras/95-numero-12/188-caloria-unidad-de-energia-en-la-alimentacion.html 4° http://unpanutricion.blogspot.mx/2012/12/energia-y-su-relacion-con-el- organismo.html 5° http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia24/HTML/Articulo14.htm 6° http://www.natureduca.com/anat_nutric_energia2.php