viernes, 7 de junio de 2013

EL CEREBRO, la médula espinal, los ventrículos cerebrales, los vasos nerviosos y los músculos que podemos mover a voluntad están formados por células. Se trata de pequeñas sociedades de sistemas químicos que interactúan unos con otros para ayudarse y comunicarse. Si el cerebro y el riñón son diferentes es porque sus células son diferentes. La evolución celular, desde las bacterias hasta las células nerviosas (neuronas), ha provocado la aparición de "bloques" funcionales al interior de cada miembro. Así, las neuronas son células que, a diferencia de todas las otras células del organismo (a excepción de los óvulos), han perdido la capacidad de dividirse, de formar otras neuronas. En cambio, han desarrollado su capacidad de expresión de moléculas ligadas a la comunicación, de sustancias que median la interconversión de energías eléctrica y química. Hablemos un poco de las principales células que constituyen el sistema nervioso, al menos desde el punto de vista neurológico: las neuronas y la glía. LAS NEURONAS A pesar de que existe gran variedad de tipos neuronales (por su tamaño, forma y organización), las células nerviosas comparten una serie de características generales. Estas células conducen señales a través del axón, una prolongación que se extiende desde el cuerpo de la neurona hacia afuera, y reciben información a través de las dendritas, otras ramas de la célula que se dirigen hacia el soma o cuerpo neuronal. La capacidad del axón para conducir impulsos nerviosos aumenta significativamente por la mielina, capa formada por células especializadas que producen una membrana adiposa que envuelve al axón varias veces, en forma concéntrica. La mielina de estas membranas protege el impulso nervioso de las interferencias del medio, disminuyendo la pérdida de corriente eléctrica y aumentando la velocidad con la que ésta se conduce por la fibra nerviosa. En el sistema nervioso las neuronas se organizan por medio de cúmulos de células en sitios relativamente circunscritos. Esta acumulación de cuerpos neuronales, a diferencia del aspecto que tienen los haces de fibras, constituye la sustancia gris (que en el tejido fresco es más bien rosa grisáceo) y se organiza frecuentemente en núcleos. Las áreas de fibras o tractos nerviosos, particularmente mielinizados, constituyen la sustancia blanca. En la actualidad podemos distinguir mucho mejor estos grupos de cuerpos neuronales (los núcleos, de los que hablamos antes), gracias a tinciones especiales y al uso de anticuerpos que nos señalan su posición en las diferentes partes de la célula. Esta técnica, llamada inmunocitoquímica, ha servido para identificar subgrupos de neuronas, al interior de núcleos de sustancia gris. Además de marcar las neuronas con anticuerpos, se pueden estudiar teñidas con colorantes de plata que nos muestran toda la arquitectura de la célula. De hecho, estas técnicas de plata (llamadas de impregnación argéntica) fueron las que permitieron estudiar en detalle el sistema nervioso. Como vimos, los trabajos de Golgi en Italia, y de Santiago Ramón y Cajal en España, a finales del siglo pasado y principios de éste, significaron un avance cualitativo en el estudio del sistema nervioso. Nunca antes el hombre se había asomado tan profundamente al interior de su materia pensante. Actualmente, la microscopía electrónica nos ofrece paisajes cerebrales a una escala mucho más pequeña, para darnos cuenta de que la complejidad ya aparente a nivel celular, se acrecienta a nivel subcelular. Una de las propiedades fundamentales del tejido nervioso es la excitabilidad. Tanto la producción del impulso nervioso como su conducción a través de los nervios o de las fibras musculares se deben a las características especiales de la membrana neuronal. En particular, a su capacidad de filtrar en forma selectiva las pequeñas moléculas cargadas que existen en el medio: los iones. Las células excitables tienen la propiedad de poder mantener diferentes concentraciones de iones a uno y otro lado de su membrana plasmática. Gracias a esta diferencia de concentración iónica existe una diferencia de potencial (es decir, de voltaje) a ambos lados de esta membrana. Esta diferencia de potencial está dada por una acumulación de iones de sodio (Na+) en el exterior de la célula y de iones de potasio (K+) en el interior. Si ponemos un electrodo en el exterior de la neurona y otro en el interior, veremos que el interior de la célula es más negativo [aproximadamente -70 milivoltios (mV)] en relación con el exterior. (Hablaremos más en detalle de estos mecanismos iónicos en el capítulo IV, sección "La transmisión neurohumoral".) LA GLÍA Se trata de, al menos, la otra mitad de las células del sistema nervioso. La glía agrupa a por lo menos tres familias principales de células (los astrocitos, la microglia y la oligodendroglia), y es la encargada de "sostener" a las neuronas, no sólo desde el punto de vista espacial, sino también metabólico, endocrino e inmunológico. La glía también tiene relación con el desarrollo cerebral. Se ha visto que existen células gliales que orientan a los axones en su camino hacia el establecimiento de conexiones a larga distancia. Estas células proveen al axón de sustancias de adhesión celular y de factores tróficos, que le sirven a la terminación nerviosa para aumentar su superficie en direcciones específicas, para así ir avanzando hacia su blanco. Estas señales son críticas para el establecimiento de los circuitos funcionales que organizan más tarde secuencias complejas de reacciones. Si no, ¿cómo podría una neurona localizada en la corteza cerebral saber a qué motoneurona, en la médula espinal, debe conectarse? Aquí estamos hablando de distancias enormes, en relación con el tamaño de la neurona, que se deben recorrer en busca de un blanco preciso. También nos referimos a una programación genética que se encuentra en la base del cableado original del sistema nervioso, de las interconexiones con las que nacemos y que esculpimos a lo largo de la vida en nuestra interacción con el medio. Estos cambios se ubican tanto a nivel de las neuronas como al de la glía. Las células gliales, que no han mostrado aún su complejidad real, se especializan tanto como las neuronas. Las técnicas inmunocitoquímicas muestran que los astrocitos de un núcleo nervioso dado no son los mismos que los de otro, aun situados en la vecindad delvbotones sinápticos.

EL CEREBRO, la médula espinal, los ventrículos cerebrales, los vasos nerviosos y los músculos que podemos mover a voluntad están formados por células. Se trata de pequeñas sociedades de sistemas químicos que interactúan unos con otros para ayudarse y comunicarse. Si el cerebro y el riñón son diferentes es porque sus células son diferentes. La evolución celular, desde las bacterias hasta las células nerviosas (neuronas), ha provocado la aparición de "bloques" funcionales al interior de cada miembro. Así, las neuronas son células que, a diferencia de todas las otras células del organismo (a excepción de los óvulos), han perdido la capacidad de dividirse, de formar otras neuronas. En cambio, han desarrollado su capacidad de expresión de moléculas ligadas a la comunicación, de sustancias que median la interconversión de energías eléctrica y química.
Hablemos un poco de las principales células que constituyen el sistema nervioso, al menos desde el punto de vista neurológico: las neuronas y la glía.
LAS NEURONAS
A pesar de que existe gran variedad de tipos neuronales (por su tamaño, forma y organización), las células nerviosas comparten una serie de características generales.
Estas células conducen señales a través del axón, una prolongación que se extiende desde el cuerpo de la neurona hacia afuera, y reciben información a través de las dendritas, otras ramas de la célula que se dirigen hacia el soma o cuerpo neuronal. La capacidad del axón para conducir impulsos nerviosos aumenta significativamente por la mielina, capa formada por células especializadas que producen una membrana adiposa que envuelve al axón varias veces, en forma concéntrica. La mielina de estas membranas protege el impulso nervioso de las interferencias del medio, disminuyendo la pérdida de corriente eléctrica y aumentando la velocidad con la que ésta se conduce por la fibra nerviosa. En el sistema nervioso las neuronas se organizan por medio de cúmulos de células en sitios relativamente circunscritos. Esta acumulación de cuerpos neuronales, a diferencia del aspecto que tienen los haces de fibras, constituye la sustancia gris (que en el tejido fresco es más bien rosa grisáceo) y se organiza frecuentemente en núcleos. Las áreas de fibras o tractos nerviosos, particularmente mielinizados, constituyen la sustancia blanca.
En la actualidad podemos distinguir mucho mejor estos grupos de cuerpos neuronales (los núcleos, de los que hablamos antes), gracias a tinciones especiales y al uso de anticuerpos que nos señalan su posición en las diferentes partes de la célula. Esta técnica, llamada inmunocitoquímica, ha servido para identificar subgrupos de neuronas, al interior de núcleos de sustancia gris.
Además de marcar las neuronas con anticuerpos, se pueden estudiar teñidas con colorantes de plata que nos muestran toda la arquitectura de la célula. De hecho, estas técnicas de plata (llamadas de impregnación argéntica) fueron las que permitieron estudiar en detalle el sistema nervioso. Como vimos, los trabajos de Golgi en Italia, y de Santiago Ramón y Cajal en España, a finales del siglo pasado y principios de éste, significaron un avance cualitativo en el estudio del sistema nervioso. Nunca antes el hombre se había asomado tan profundamente al interior de su materia pensante.
Actualmente, la microscopía electrónica nos ofrece paisajes cerebrales a una escala mucho más pequeña, para darnos cuenta de que la complejidad ya aparente a nivel celular, se acrecienta a nivel subcelular.
Una de las propiedades fundamentales del tejido nervioso es la excitabilidad. Tanto la producción del impulso nervioso como su conducción a través de los nervios o de las fibras musculares se deben a las características especiales de la membrana neuronal. En particular, a su capacidad de filtrar en forma selectiva las pequeñas moléculas cargadas que existen en el medio: los iones. Las células excitables tienen la propiedad de poder mantener diferentes concentraciones de iones a uno y otro lado de su membrana plasmática. Gracias a esta diferencia de concentración iónica existe una diferencia de potencial (es decir, de voltaje) a ambos lados de esta membrana. Esta diferencia de potencial está dada por una acumulación de iones de sodio (Na+) en el exterior de la célula y de iones de potasio (K+) en el interior. Si ponemos un electrodo en el exterior de la neurona y otro en el interior, veremos que el interior de la célula es más negativo [aproximadamente -70 milivoltios (mV)] en relación con el exterior. (Hablaremos más en detalle de estos mecanismos iónicos en el capítulo IV, sección "La transmisión neurohumoral".)
LA GLÍA
Se trata de, al menos, la otra mitad de las células del sistema nervioso. La glía agrupa a por lo menos tres familias principales de células (los astrocitos, la microglia y la oligodendroglia), y es la encargada de "sostener" a las neuronas, no sólo desde el punto de vista espacial, sino también metabólico, endocrino e inmunológico.
La glía también tiene relación con el desarrollo cerebral. Se ha visto que existen células gliales que orientan a los axones en su camino hacia el establecimiento de conexiones a larga distancia. Estas células proveen al axón de sustancias de adhesión celular y de factores tróficos, que le sirven a la terminación nerviosa para aumentar su superficie en direcciones específicas, para así ir avanzando hacia su blanco. Estas señales son críticas para el establecimiento de los circuitos funcionales que organizan más tarde secuencias complejas de reacciones. Si no, ¿cómo podría una neurona localizada en la corteza cerebral saber a qué motoneurona, en la médula espinal, debe conectarse? Aquí estamos hablando de distancias enormes, en relación con el tamaño de la neurona, que se deben recorrer en busca de un blanco preciso. También nos referimos a una programación genética que se encuentra en la base del cableado original del sistema nervioso, de las interconexiones con las que nacemos y que esculpimos a lo largo de la vida en nuestra interacción con el medio. Estos cambios se ubican tanto a nivel de las neuronas como al de la glía. Las células gliales, que no han mostrado aún su complejidad real, se especializan tanto como las neuronas. Las técnicas inmunocitoquímicas muestran que los astrocitos de un núcleo nervioso dado no son los mismos que los de otro, aun situados en la vecindad del sitio.
FIGURA III.I. Esquema de una neurona. Se ilustran las principales partes de una neurona: el cuerpo celular o soma, las dendritas, que reciben la información desde otras neuronas, el axón, por donde el impulso nervioso viaja hacia otras células. El axón de esta neurona en particular está mielinizado. La mielina está formada por células gliales que envuelven el axón para favorecer la conducción de la señal nerviosa. El axón se ramifica hacia terminales o botones sinápticos.


Por otra parte, existen células gliales que forman parte de la BHE. Algunos astrocitos emiten prolongaciones que envuelven los vasos sanguíneos (pies gliales) casi completamente. De esta manera, una sustancia que se quiera introducir al sistema nervioso tendrá que atravesar no sólo la barrera capilar (formada por las células endoteliales) sino también la membrana astrocitaria. Finalmente, los pies gliales tienen capacidades contráctiles que les permiten establecer un paso de regulación del flujo sanguíneo cerebral a este nivel.
Las células gliales tienen también la capacidad de controlar la composición del medio extracelular. Las sustancias metabólicamente activas o los productos de este metabolismo no se acumulan en este espacio extracelular porque la glía se encarga de procesar estos productos. Lo mismo en el caso de los iones, hormonas, drogas, etcétera.
FIGURA III.2. Tipos de células gliales. Las células gliales, que no se consideran nerviosas, son más numerosas que las neuronas. A diferencia de ellas, se dividen de acuerdo con sus funciones, y en parte, por su morfología. Existen dos familias principales de astrocitos (por su forma estrellada): los fibrosos y los protoplásmicos. La microglia forma parte del sistema de defensa del cerebro, con funciones inmunológicas, mientras que la oligodendroglia interviene en la formación de vainas de mielina; por lo tanto, son predominantes en la sustancia blanca.

miércoles, 5 de junio de 2013

TEMA 8. Atmosfera.

La atmósfera es la capa de gas que rodea a un cuerpo celeste . Los gases son atraídos por la gravedad del cuerpo, y se mantienen en ella si la gravedad es suficiente y la temperatura de la atmósfera es baja. Algunos planetas están formados principalmente por gases, por lo que tienen atmósferas muy profundas.








TEMA 8. El sol, fuente de energia.

Las fuentes de energía son elaboraciones naturales más o menos complejas de las que el ser humano puede extraer energía para realizar un determinado trabajo u obtener alguna utilidad. Por ejemplo el viento, el agua y el sol, entre otros.
Desde la prehistoria, cuando la humanidad descubrió el fuego para calentarse y asar los alimentos, pasando por la Edad Media en la que construía molinos de viento para moler el trigo, hasta la época moderna en la que se puede obtener energía eléctrica fisionando el átomo, el hombre ha buscado incesantemente fuentes de energía de las que sacar algún provecho para nuestros días, que han sido los combustibles fósiles; por un lado el carbón para alimentar las máquinas de vapor industriales y de tracción ferrocarril así como los hogares, y por otro, el petróleo y sus derivados en la industria y el transporte (principalmente el automóvil), si bien éstas convivieron con aprovechamientos a menor escala de la energía eólica, hidráulica y la biomasa. Dicho modelo de desarrollo, sin embargo, está abocado al agotamiento de los recursos fósiles, sin posible reposición, pues serían necesarios períodos de millones de años para su formación.
La búsqueda de fuentes de energía inagotables y el intento de los países industrializados de fortalecer sus economías nacionales reduciendo su dependencia de los combustibles fósiles, concentrados en territorios extranjeros tras la explotación y casi agotamiento de los recursos propios, les llevó a la adopción de la energía nuclear y en aquellos con suficientes recursos hídricos, al aprovechamiento hidráulico intensivo de sus cursos de agua.
A finales del siglo XX se comenzó a cuestionar el modelo energético imperante por dos motivos:
  • Los problemas medioambientales suscitados por la combustión de combustibles fósiles, como los episodios de esmog de grandes urbes como Londres o Los Ángeles, o el calentamiento global del planeta.
Las energías limpias son aquellas que reducen drásticamente los impactos ambientales producidos, entre las que cabe citar el aprovechamiento de:
  • La energía solar, el sol produce luz y calor. Todos los seres vivos necesitan luz solar para vivir. Y en la actualidad se utiliza la luz y el calor del sol para producir energía eléctrica, sobre todo en las viviendas.
  • La energía eólica, antiguamente se usaba para mover los objetos, por ejemplo, los barcos de vela. Actualmente lo utilizamos para producir electricidad. En las centrales eólicas el viento mueve las aspas de los molinos y este movimiento se transforma en electricidad.
  • Los rios y lagos: energía hidráulica
  • Los mares y océanos: energía mareomotriz
  • El calor de la Tierra : energía geotérmica
  • La energía del núcleo de los átomos radioactivos: energía nuclear
  • La materia orgánica: biomasa.
  • Los combustibles: energía química, los combustibles son materiales que pueden arder. La leña, el carbón y el gas natural son combustibles. Estos poseen energía química: cuando arden se desprenden energía luminosa y calorífica. Esta energía puede transformarse en movimiento cuando los combustibles se utilizan por el funcionamiento de un motor.
Todas ellas renovables, excepto la energía nuclear, por ser su combustible principal, el uranio, un mineral.
Con respecto a las llamadas energías alternativas (eólica, solar, hidráulica, biomasa, mareomotriz y geotérmica), cabe señalar que su explotación a escala industrial, es fuertemente contestada incluso por grupos ecologistas, dado que los impactos medioambientales de estas instalaciones y las líneas de distribución de energía eléctrica que precisan pueden llegar a ser importantes, especialmente, si como ocurre con frecuencia (caso de la energía eólica) se ocupan espacios naturales que habían permanecido ajenos al hombre.
Las fuentes de energía pueden ser renovables y no renovables. Las renovables, como el Sol, permiten una explotación ilimitada, ya que la naturaleza las renueva constantemente. Las no renovables como el carbón, aprovechan recursos naturales cuyas reservas disminuyen con la explotación, lo que las convierte en fuentes de energía con poco futuro, ya que sus reservas se están viendo reducidas drásticamente.

TEMA 7. Contaminación e impacto ambiental.

Se entiende por impacto ambiental el efecto que produce una acción sobre el medio ambiente en sus distintos aspectos. El concepto puede extenderse, con poca utilidad, a los efectos de un fenómeno natural catastrófico.
Técnicamente, es la alteración de la línea de base, debido a la acción antrópica o a eventos naturales.
Las acciones humanas, son los principales motivos que han producido que un bien o recurso natural sufra cambios negativos. Ahora los recursos naturales se encuentran amenazados en todos los sentidos, el agua, el suelo, el aire son recursos que están siendo afectados por medidas o acciones sin previos estudios que permitan mitigar estos impactos, la minimización del impacto ambiental es un factor preponderante en cualquier estudio que se quiera hacer en un proyecto o acción a ejecutar, con esto se logrará que los efectos secundarios pueden ser positivos y, menos negativos. Otra cosa importante que tiene que ver con el impacto ambiental es la evaluación de impacto ambiental (EIA) es el análisis de las consecuencias predecibles de la acción; y la Declaración de Impacto Ambiental (DIA) es la comunicación previa, que las leyes ambientales exigen bajo ciertos supuestos, de las consecuencias ambientales predichas por la evaluación. Sin caer en el mero conservacionismo, podemos alcanzar resultados de preservación con éxito cuando de una acción tratemos de minimizar el impacto negativo y cambiarlo por aspectos positivos que involucren que el ser humano cumpla la interelación naturaleza-hombre, el medio ambiente no es de las futuras generaciones, es preocupación de todos en la actualidad, necesitamos conscientizar en cuidar los espacios verdes, respetar la biodiversidad. Es importante que en nuestras acciones se manejen con sustentabilidad.

Tipos de reaciones químicas.

Una reacción química, cambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual una o más sustancias (llamadas reactantes), por efecto de un factor energético, se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro de forma natural, o una cinta de magnesio al colocarla en una llama se convierte en óxido de magnesio, como un ejemplo de reacción inducida.
A la representación simbólica de las reacciones se les llama ecuaciones químicas.
Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga eléctrica y la masa total.

TEMA 7. Las reaciones químicas y su ajuste.

Las ecuaciones químicas son las representaciones de las reacciones químicas o transformaciones químicas, y constan de dos miembros; en el primero se indican las fórmulas de las sustancias iniciales, que se denominan reactivos, y en el segundo las de las sustancias que se obtienen, y se denominan productos. Los miembros se separan por una flecha (-->) para señalar el sentido de una reacción o dos flechas con los sentidos contrarios (<-->) para indicar que la reacción está en equilibrio, es decir, que coexisten sustancias reaccionantes y productos.
Como por ejemplo, en la combustión del metano se produce dióxido de carbono y agua. La ecuación que representa esta reacción es:
CH4 + O2 --> CO2 + H2O
Para que la ecuación cumpla con la ley de conservación de la masa es imprescindible que esté ajustada o igualada, es decir, que haya el mismo número de átomos en cada miembro de la ecuación. Se utilizan entonces unos números, los coeficientes estequiométricos, que se colocan delante de las fórmulas e indican el número relativo de moléculas.
CH4 + 2 O2 --> CO2 + 2 H2
En determinados casos hace falta especificar el estado físico: sólido (s), líquido (l), gas (g), o disolución acuosa (aq), en que se encuentran las sustancias en las condiciones de la reacción.
CH4(g) + 2 O2(g)  --> CO2(g) + 2 H2O(l) 
En las ecuaciones ajustadas podemos hacer dos lecturas: una microscópica, por ejemplo, una molécula de metano con dos moléculas de oxígeno produce una molécula de dióxido de carbono y dos de agua, esto es poco práctico aunque didáctico porque nunca vamos a trabajar con tan poca materia, más interesante es la lectura macroscópica, por ejemplo, un mol de metano con dos moles de oxígeno produce un mol de dióxido de carbono y dos moles de agua. Esto será particularmente útil cuando realicemos cálculos estequiométricos.
Si en la reacción intervienen ións, hay que igualar, además, eléctricamente, para que cumpla la ley de conservación de la carga. Como por ejemplo:
Zn + Ag+ --> Zn2+ + Ag 
Zn(s) + 2 Ag+(aq) --> Zn2+(aq) + 2 Ag(s) 
Método para ajustar ecuaciones químicas: el método más sencillo es el de tanteo, se contarán los átomos de cada elemento en reactivos y productos y se colocarán los coeficientes delante de las fórmulas para que los elementos queden igualados, debes dejar para ajustar al final los elementos que aparezcan en varias fórmulas en reactivos o productos. Ten en cuenta que al ajustar un elemento puedes desajustar otro, por tanto repasa todo al final. 
Un ejemplo: Combustión del propano
C3H8 + O2 --> CO2 + H2O
El oxígeno participa en más de un compuesto en productos, lo dejaremos para el final. Empezamos por el C, 3 carbonos en reactivos y 1 carbono en productos, necesitamos 3 moléculas de CO2 para ajustarlo.
C3H8 + O2 --> 3 CO2 + H2O
Seguimos con el H, 8 hidrógenos en reactivos y 2 hidrógenos en productos, necesitamos 4 moléculas de H2O para ajustarlo.
C3H8 + O2 --> 3 CO2 + 4 H2O
Sólo nos faltan los O, 2 oxígenos en reactivos y 3·2+4·1=10 en productos, necesitamos 5 moléculas de O2 en reactivos para ajustarlo.
C3H8 + 5 O2 --> 3 CO2 + 4 H2O
Ya está la ecuación ajustada, el coeficiente del propano es 1 aunque no se escriba, pero en los ejercicios sí lo tienes que escribir. Recuerda que lo que no puedes modificar son los coeficientes de cada elemento dentro de las moléculas, ya que cambiarías las sustancias, sólo podemos modificar el número de moléculas.

TEMA 7. Compuestos químicos.

En química, un compuesto es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica. Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en la razón de 2 a 1 (en número de átomos): H_2O.
En general, esta razón es debida a una propiedad intrínseca (ver valencia). Un compuesto está formado por moléculas o iones con enlaces estables y no obedece a una selección humana arbitraria. Por este motivo el bronce o el chocolate son denominadas mezclas o aleaciones, pero no compuestos.
Los elementos de un compuesto no se pueden dividir o separar por procesos físicos (decantación, filtración, destilación, etcétera), sino sólo mediante procesos químicos.