Clasificación de los Nutrientes.

Los nutrientes se clasifican en función de la cantidad en la que se encuentran en los alimentos (macronutrientes y micronutrientes), la función específica de cada uno (plásticos, energéticos y reguladores), del grado de energía (calorías) que proporcionan al ser metabolizados (utilizados) por el organismo (calóricos y acalóricos), y de la capacidad del organismo para fabricarlos (no esenciales) o dependencia del exterior para su correcta asimilación para el organismo (esenciales).

Diariamente se necesitan unos 50 nutrientes en cantidades determinadas, encargados de suministrar los materiales necesarios para la construcción, mantenimiento, reparación, mantenimiento y regulación del organismo.

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Estrategias Metabólicas de los Seres Vivos

Existen dos principios importantes en el metabolismo; El metabolismo puede dividirse en tres categorías principales:

• Catabolismo: Procesos relacionados con la degradación de las sustancias complejas.

• Anabolismo: Procesos relativos fundamentalmente a la síntesis de moléculas orgánicas complejas.

• Anfibolicas: Doble función (catabólica y anabólica).

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Procesos de Alimentación

En el sistema digestivo ocurre una serie de procesos que modifican el alimento que ingresa al organismo. Mediante esos procesos, el alimento se transforma física y químicamente.

Los alimentos, en su mayoría formados por moléculas complejas, se transforman o degradan en otras más sencillas y pequeñas, condición de importancia para su absorción.

Dentro del sistema digestivo, la secuencia de procesos que transforman los alimentos es la siguiente:

INGESTIÓN: proceso de incorporación de alimentos a través de la boca.

DIGESTIÓN: serie de procesos que ocurre en diversos órganos del sistema digestivo y que transforman los alimentos. Comprende dos tipos de transformaciones:

• Transformación física: fragmenta los alimentos en porciones más pequeñas a través de la masticación en la boca y de los movimientos peristálticos a lo largo del  tubo digestivo.
• Transformación química: En la boca, estómago e intestino delgado las enzimas digestivas desdoblan el alimento transformándolo en moléculas más sencillas.

ABSORCIÓN: los nutrientes representados por  moléculas sencillas pasan del sistema digestivo a la sangre para ser distribuidos a todo el cuerpo.

EGESTIÓN: es el proceso a través del cual se expulsan los desechos de la digestión como materia fecal hacia el exterior.

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NUTRICIÓN                        

Proceso fisiológico por el cual los alimentos ingeridos, se transforman y se asimilan. Es un acto involuntario

PRINCIPALES NUTRIENTES:

Nutriente es un producto químico procedente del exterior de la célula y que ésta necesita para realizar sus funciones vitales. Éste es tomado por la célula y transformado en constituyente celular a través de un proceso metabólico de biosíntesis llamado anabolismo o bien es degradado para la obtención de otras moléculas y de energía.

Los nutrientes son cualquier elemento o compuesto químico necesario para el metabolismo de un ser vivo. Es decir, los nutrientes son algunas de las sustancias contenidas en los alimentos que participan activamente en las reacciones metabólicas para mantener las funciones del organismo.

Los seres vivos que no tienen capacidad fotosintética, como los animales, los hongos y muchos protoctistas, se alimentan de plantas y de otros animales, ya sea vivos o en descomposición. Para estos seres, los nutrimentos son los compuestos orgánicos e inorgánicos contenidos en los alimentos y que, de acuerdo con su naturaleza química, se clasifican en los siguientes tipos de sustancias:

• Proteínas.
• Glúcidos.
• Lípidos.
• Vitaminas
• Sales minerales.

• Vitaminas: Las vitaminas son indispensables para promover reacciones vitales metabólicas, de mantenimiento y de defensa. Intervienen en el proceso de crecimiento y recuperación.

• Proteínas: Las proteínas tienen como función principal formar las estructuras de los seres vivos, los huesos, los músculos, la piel, el pelo, las uñas.

• Hidratos de carbono: Los hidratos de carbono proveen de energía y favorecen la acción de las proteínas.  Son sustancias orgánicas que contienen hidrógeno y oxígeno en la misma proporción del agua. Este grupo de compuestos está formado principalmente por azucares y almidones. Producen energía inmediata para el cuerpo.

• Grasas insaturadas: son liquidas a temperatura ambiente y comúnmente se les conoce como aceites. Pueden ser, por ejemplo aceites de oliva, girasol, maíz. Son las más beneficiosas para el cuerpo humano por sus efectos sobre los lípidos plásticos y algunas contienen ácidos grasos que son nutrientes esenciales, ya que el organismo no puede fabricarlo y el único modo de conseguirlo es mediante ingestión directa.

• Grasas saturadas: Formadas mayoritariamente por ácidos grasos saturados. Aparecen por ejemplo en el tocino, en el sebo, en las mantecas de cacao o cacahuete, etc. Este tipo de grasas es sólida y a temperatura ambiente. Las grasas formadas por ácidos grasos de cadena larga se consideran que elevan los niveles plasmáticos de colesterol asociado a las lipoproteínas LD.

• Minerales: Los minerales ayudan a formar nuevos tejidos; suponen un 6% del paso total de un individuo y se localizan, en su mayoría, en el esqueleto, en forma de fosfatos calcicos. Los minerales son por lo menos, tan importantes como las vitaminas para lograr el mantenimiento del cuerpo en perfecto estado de salud. Pero como el organismo no puede fabricarlos, debe utilizar las fuentes exteriores de los mismos como son los alimentos, los suplementos nutritivos, la respiración y la absorción a través de la piel.

• Agua: El agua participa en la digestión, en la lubricación de las articulaciones, en la regulación de la temperatura corporal y es el medio de transporte del organismo. Cerca del 72% de la masa libre de grasa del cuerpo humano está hecha de agua. Para su adecuado funcionamiento nuestro cuerpo.

Sobrepeso: Dieta Hipocalórica 

Desnutrición: Dieta Hipercalórica

Hipertensión Arterial: Dieta Hiposódica

Leyes Termodinámicas

El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son las leyes de la termodinámica, que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas físicos en forma de calor o trabajo. También se postula la existencia de una magnitud llamada entropía, que puede ser definida para cualquier sistema.

Las Leyes Termodinámicas pueden expresarse de la siguiente manera:

Ley Cero de la Termodinámica:

A esta ley se le llama de "equilibrio térmico". El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura.

Esta ley dice "Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura". Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición cero.

Un ejemplo de la aplicación de esta ley lo tenemos en los conocidos termómetros.

Primera Ley de la Termodinámica:

Esta primera ley, y la más importante de todas, también conocida como principio de conservación de la energía, dice: "La energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse de un tipo de energía en otro".

La primera ley de la termodinámica da una definición precisa del calor, y lo identifica como una forma de energía. Puede convertirse en trabajo mecánico y almacenarse, pero no es una sustancia material.

Experimentalmente se demostró que el calor, que originalmente se medía en unidades llamadas calorías, y el trabajo o energía, medidos en julios, eran completamente equivalentes. Una caloría equivale a 4,186 julios.

Segunda Ley de la Termodinámica:

La segunda ley dice que "solamente se puede realizar un trabajo mediante el paso del calor de un cuerpo con mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura". Al respecto, siempre se observa que el calor pasa espontáneamente de los cuerpos calientes a los fríos hasta quedar a la misma temperatura.

La segunda ley de la termodinámica da además, una definición precisa de una propiedad llamada entropía (fracción de energía de un sistema que no es posible convertir en trabajo).

Para entenderla, la entropía puede considerarse como una medida de lo próximo o no que se halla un sistema al equilibrio; también puede considerarse como una medida del desorden (espacial y térmico) del sistema.

Pues bien, esta segunda ley afirma que "la entropía, o sea, el desorden, de un sistema aislado nunca puede decrecer. Por tanto, cuando un sistema aislado alcanza una configuración de máxima entropía, ya no puede experimentar cambios: ha alcanzado el equilibrio".

Como la entropía nunca puede disminuir, la naturaleza parece pues "preferir"’ el desorden y el caos. Puede demostrarse que el segundo principio implica que, si no se realiza trabajo, es imposible transferir calor desde una región de temperatura más baja a una región de temperatura más alta.

Tercera Ley de la Termodinámica:

El tercer principio de la termodinámica afirma que "el cero absoluto no puede alcanzarse por ningún procedimiento que conste de un número finito de pasos. Es posible acercarse indefinidamente al cero absoluto, pero nunca se puede llegar a él".

Es importante recordar que los principios o leyes de la Termodinámica son sólo generalizaciones estadísticas, válidas siempre para los sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel cuántico.

Asimismo, cabe destacar que el primer principio, el de conservación de la energía, es una de las más sólidas y universales de las leyes de la naturaleza descubiertas hasta ahora por la ciencia.

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Fenómenos Homeostáticos de regulación del cuerpo humano

TEMPERATURA

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La temperatura corporal depende de las condiciones de temperatura ambiental y de actividad física, ya que de la energía total liberada durante el metabolismo se emplea aproximadamente una quinta parte en el trabajo y lo demás se libera en forma de calor; este calor debe ser disipado para mantener las condiciones de temperatura adecuadas en el cuerpo humano. Hay dos tipos de temperaturas, la temperatura central (núcleo: cerebro, grandes vasos, vísceras, músculo profundo, sangre) se mantiene constante.

                                                                      

La temperatura periférica (piel, mucosas, músculos, extremidades, etc.) es variable. La temperatura normal del cuerpo de una persona varía dependiendo de su género, su actividad reciente, el consumo de alimentos y líquidos, la hora del día y, en las mujeres, de la fase del ciclo menstrual en la que se encuentren.

Proceso mediante el cual un grupo de seres vivos denominados homeotermos mantienen su temperatura corporal dentro de unos límites, independientemente de la temperatura ambiental. El proceso consume energía química procedente de los alimentos ya que estos organismos tienen mecanismos para producir calor en ambientes fríos o para ceder calor en ambientes cálidos, conocidos en su conjunto como termorregulación. Estos mecanismos están situados en el hipotálamo, la piel, el aparato respiratorio, etc.

RADIACIÓN TÉRMICA O CALORÍFICA
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Se denomina radiación térmica o radiación calorífica a la emitida por un cuerpo debido a su temperatura. Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética, siendo su intensidad dependiente de la temperatura y de la longitud de onda considerada. En lo que respecta a la transferencia de calor la radiación relevante es la comprendida en el rango de longitudes de onda de 0,1µm a 100µm, abarcando por tanto parte de la región ultravioleta, la visible y la infrarroja del espectro electromagnético.

La materia en un estado condensado (sólido o líquido) emite un espectro de radiación continuo. La frecuencia de onda emitida por radiación térmica es una función de densidad de probabilidad que depende solo de la temperatura.

EVAPORACIÓN

La evaporación es un proceso físico en el que un líquido y un sólido se convierten gradualmente en gas. Considerando que en este proceso el agua se calienta al absorber energía calórica del sol tomando en cuenta que esta, la fuente de energía del sol y que esto permite culminar la fase. La energía necesaria para que un gramo de agua se convierta en vapor es de 540 calorías a 100 ºC valor conocido cómo calor de evaporación. Al ocurrir la evaporación la temperatura del aire baja.

SUDOR
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Es la producción y evaporación de un fluido, que consiste principalmente de agua, así como una cantidad más pequeña de cloruro de sodio (el componente principal de la "sal de mesa"), a través de las glándulas sudoríparas de la piel de los mamíferos. El sudor también contiene los productos químicos u odorantes 2-metilfenol (o-cresol) y 4-metilfenol (p-cresol).

En los humanos, la sudoración es principalmente un medio de termorregulación, aunque se haya propuesto que los componentes del sudor del macho pueden actuar como feromonas. La evaporación del sudor en la superficie de la piel tiene un efecto refrescante debido al calor latente de la evaporación del agua. De ahí que, en ambientes calurosos, o cuando los músculos del individuo se calientan debido al esfuerzo, se produzca más sudor. La sudoración aumenta con el nerviosismo y las náuseas, y disminuye con el frío. Los animales con pocas glándulas sudoríparas, como los perros, llevan a cabo una regulación de temperatura similar mediante el jadeo, que evapora el agua de la mucosa húmeda de la cavidad bucal y la faringe. Los primates y los caballos tienen axilas, que sudan de manera similar a las de los humanos. 

Reacciones Químicas: Endotérmicas y Exotérmicas

Reacciones Químicas: Endotérmicas y Exotérmicas

• Reacción Endotérmica: 

La reacción endotérmica es una reacción química que absorbe energía. Casi todas las reacciones químicas implican la ruptura y formación de los enlaces que unen los átomos. Normalmente, la ruptura de enlaces requiere un aporte de energía, mientras que la formación de enlaces nuevos desprende energía. Si la energía desprendida en la formación de enlaces es menor que la requerida para la ruptura, entonces se necesita un aporte energético, en general en forma de calor, para obtener los productos. Algunas reacciones endotérmicas necesitan más energía de la que puede obtenerse por absorción de calor de los alrededores a temperatura ambiente. Por ejemplo, para transformar el carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono es necesario calentar. Cuando en una reacción endotérmica una sustancia absorbe calor, su entalpía aumenta (la entalpía es una medida de la energía intercambiada entre una sustancia y su entorno).

• Reacción Exotérmica:

Son reacciones químicas que desprenden energía. Por ejemplo, la reacción de neutralización de ácido clorhídrico con hidróxido de sodio desprende calor, y a medida que se forman los productos, cloruro de sodio (sal) y agua, la disolución se calienta. Las reacciones exotérmicas se han utilizado durante miles de años, por ejemplo, en la quema de combustibles. Cuando se quema carbón tienen lugar varias reacciones, pero el resultado global es que los átomos de carbono del carbón se combinan con el oxígeno del aire para formar dióxido de carbono gas, mientras que los átomos de hidrógeno reaccionan con el oxígeno para producir vapor de agua. La redistribución de los enlaces químicos desprende gran cantidad de energía en forma de calor, luz y sonido. Aunque para la ruptura de los enlaces entre el carbono y el hidrógeno se requiere energía calorífica, ésta es mucho menor que la que se desprende cuando estos dos elementos se combinan con el oxígeno. Esto hace que la reacción global sea exotérmica.

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Fenómenos Termodinámicos: Entalpía y Entropía

Entalpía

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Es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema intercambia con su entorno.

Entropía

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La entropía (simbolizada como S) es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία) y significa evolución o transformación.

Mecanismos de Propagación del Calor

El calor es una de las múltiples formas en que se manifiesta la energía, y la transferencia de calor es el proceso mediante el cual se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos o entre diferentes partes de un cuerpo que estén a temperaturas desiguales.

La transferencia de calor ocurre mediante convección, radiación y conducción. Estas tres formas pueden producirse a la vez, aunque por lo regular predomina una de ellas.

• Conducción

En los sólidos el calor se transfiere por conducción. Si calentamos el extremo de una varilla metálica, después de cierto tiempo percibimos que la temperatura del otro extremo asciende, o sea, el calor se transmitió hasta el extremo opuesto por conducción. Se cree que esta forma de transferencia de calor se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura entre dos puntos del objeto. Esta teoría explica, especialmente en el caso de los metales, por qué los buenos conductores del calor. La plata, el oro y el cobre conducen bien el calor, o sea, tienen conductividades térmicas elevadas, pero la madera, el vidrio y el amianto tienen conductividades cientos e incluso miles de veces menores y se conocen como aislantes térmicos.

• Convección

Si provocamos una diferencia de temperatura dentro de una masa líquida o gaseosa se producirá un movimiento del fluido que transfiere calor por convección de la parte más caliente hacia la menos caliente. Esta transferencia cesará cuando toda la masa del fluido haya alcanzado igual temperatura. A este movimiento contribuye la diferencia de densidad del fluido, ya que cuando una porción de este se calienta su densidad suele disminuir y asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende con lo que con lo que se inicia el movimiento circulatorio que permite la homogenización de la temperatura. Por eso los acondicionadores y refrigeradores de aire deben instalarse cerca del techo y los radiadores de calor a poca altura del piso de la habitación. Las corrientes de convección hacen que una sustancia tan mala conductora como el agua se calienta relativamente rápido. Estas también originan las brisas marinas, ya que al incidir los rayos del sol sobre la tierra, esta se calienta más rápido que los océanos y mares, ello hace que el aire sobre la superficie de la tierra se caliente más rápido, ascienda y el aire sobre la superficie del mar ocupe su lugar.

• Radiación

La propagación del calor por radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino pueden estar separadas aún por el vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con las ondas electromagnéticas. La radiación transfiere calor por radiación electromagnética (en especial infrarroja) y es el principal mecanismo mediante el cual el Sol calienta a la Tierra. En las montañas, cuando el sol asciende por el horizonte, se percibe el calor tan pronto como el sol se hace visible. A este calor, se le denomina calor radiante y está constituido por ondas electromagnéticas con longitud de onda un poco mayor que la del espectro visible y que también viajan a la velocidad luz. A estas se les denomina rayos infrarrojos y son invisibles al ojo humano. Un ejemplo común de la propagación del calor por radiación lo constituyen las hogueras utilizadas como medio de calefacción en los hogares. Contrario a la creencia generalizada, el calor que llega a la habitación desde la chimenea es casi todo en forma de radiación infrarroja emitida por las llamas, brazas y paredes calientes.

Temperatura y Escalas Termométricas

La temperatura es un concepto que involucra valores positivos y negativos, la asociamos al concepto "fiebre" cuando estamos enfermos, pero la verdad que mucho más amplio. Está presente en nuestra vida cotidiana y no nos damos cuenta. Usted puede enumerar, fácilmente tres situaciones donde se esté presente la temperatura.

Para medir la temperatura existe un instrumento llamado termómetro. Este instrumento está formado por un capilar muy fino en el interior de un tubo de vidrio, ambos extremos están cerrados y en uno de ellos se estrecha y el capilar tiene un bulbo con mercurio, el cual se dilata al más mínimo cambio de temperatura.

Existen tres escalas termométricas conocidas y estas son:

• Escala Celsius o Centígrada: Es la más usada, toma como referencia el punto de fusión del agua para indicar la temperatura mínima, es decir 0 ºC, y considera el punto de ebullición del agua para indicar la temperatura más alta, o sea 100 ºC. Es una escala que considera valores negativos para la temperatura, siendo el valor más bajo de -273 ºC.

• Escala Fahrenheit o Anglosajona: Es una escala que tiene 180º de diferencia entre el valor mínima y el máximo del termómetro. También relaciona los puntos de fusión y ebullición del agua para indicar los valores de temperatura. El valor mínimo es a los 32 ºF y el máximo a los 212 ºF. Al igual que la escala Celsius, tiene valores negativos de temperatura.

• Escala Kelvin o Absoluta: Es una escala que no tiene valores negativos. El punto de fusión del agua en esta escala es a los 273 ºK y el punto de ebullición es a los 373 ºK y la mínima temperatura es 0º K que para la escala Centígrada resulta ser a los -273 ºK.