Catabolismo: Proceso de desintegración de compuestos complejos en otros más sencillos, hasta productos terminales.
Anabolismo: Proceso de síntesis que conduce a la formación de productos químicamente más complejos.
Energía: Capacidad de producir un trabajo. Cualquier tipo de energía puede transformarse en calor.
Termodinámica
Primer Principio de la Termodinámica: La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de un tipo a otro.
Magnitud Extensiva: Valor que depende de la cantidad de materia considerada.
Magnitud Intensiva: Valor que no depende de la cantidad de materia considerada.
Funciones Termodinámicas de Estado: Magnitudes para un sistema aislado que dependen únicamente de los estados inicial y final, no del camino recorrido.
Energía Interna: Incluye toda forma de energía que posee un sistema.
Segundo Principio de la Termodinámica: La energía se degrada; no es posible transformar completamente el calor en trabajo.
Proceso Reversible: Constituido por una sucesión de estados de equilibrio, permitiendo que el sistema se desplace en cualquier sentido con un cambio infinitesimal.
Proceso Irreversible: No cumple lo anterior; el sistema no puede desplazarse en un sentido como en el otro sin un cambio neto en el entorno.
Máquina Térmica: Dispositivo que absorbe calor de un foco caliente, transformando una parte en trabajo y cediendo el resto a un foco frío.
Entropía: Medida del desorden de un sistema. Al aumentar la temperatura, la entropía y el desorden crecen.
Tercer Principio de la Termodinámica: La entropía en el cero absoluto es nula para un sólido cristalino perfecto.
Termoquímica
Exoergónica: Reacción que libera energía.
Endoergónica: Reacción que absorbe energía.
Exotérmica: Reacción que desprende calor.
Endotérmica: Reacción que absorbe calor.
Ley de Hess: El efecto calórico de un sistema reaccionante depende solo de los estados inicial y final, no del camino intermedio.
Energía Libre de Gibbs (G): Función termodinámica de estado cuya disminución en un sistema mide el trabajo útil máximo que puede ser desarrollado por él a temperatura y presión constantes.
Velocidad de Reacción
Reacción de Primer Orden: Reacción cuya velocidad es proporcional a la concentración de una única sustancia.
Reacción de Orden Superior: Reacción en la que intervienen más de una sustancia en la determinación de la velocidad.
Reacción de Segundo Orden: Reacción cuya velocidad es proporcional al producto de las concentraciones de dos sustancias reaccionantes, o al cuadrado de la concentración de una única sustancia.
Reacción de Orden Cero: Reacción cuya velocidad es independiente de las concentraciones de las sustancias reaccionantes.
Energía de Activación (Ea): Suplemento de energía que debe comunicarse a las moléculas de los reactivos para que la reacción se desencadene.
Catalizadores: Sustancias que aumentan la velocidad de una reacción química sin consumirse en el proceso.
Ley de Acción de Masas (LAM): Principio que describe el estudio cuantitativo de los equilibrios químicos.
Principio de Le Châtelier: Cuando se modifica uno de los factores que condicionan un equilibrio (temperatura, presión, concentración), el sistema tiende a evolucionar en el sentido de contrarrestar la modificación impuesta. Por ejemplo, un aumento de temperatura favorece las reacciones endotérmicas y una disminución, las exotérmicas.
Ecuación de Michaelis-Menten: Ecuación que describe la cinética de las reacciones enzimáticas.
Estados de Agregación de la Materia
Leyes Fundamentales de los Gases
Teoría Cinética de los Gases: Teoría que explica las propiedades de los gases.
Ley de Boyle: El volumen y la presión de un gas son inversamente proporcionales a temperatura constante.
Ley de Gay-Lussac: Para una cierta masa de gas a presión constante, el volumen crece linealmente con la temperatura.
Solubilidad: Capacidad de una sustancia (soluto) de disolverse en otra (disolvente), formando una fase homogénea.
Absorción: Fijación de un gas en un líquido o en un sólido, distribuyéndose en toda su masa.
Adsorción: Fijación de un gas en la superficie de un sólido.
Difusión: Proceso por el cual una sustancia se mueve de una región de alta concentración a una de baja concentración, siendo la cantidad que difunde proporcional al gradiente de concentraciones.
Propiedades de los Líquidos
Vaporización: Paso de líquido a gas, con absorción de calor.
Presión de Vapor: Presión que ejercen las moléculas gaseosas vaporizadas en el vacío y en equilibrio con el líquido.
Evaporación: Vaporización del líquido a nivel de la superficie libre, cuando su presión de vapor es inferior a la presión externa.
Ebullición: Vaporización del líquido en toda su masa, cuando la presión de vapor iguala o supera a la presión externa.
Solidificación: Paso de líquido a sólido.
Viscosidad: Resistencia al deslizamiento de un fluido debido al rozamiento interno entre sus capas.
Cohesión: Fuerza de atracción entre moléculas de la misma sustancia, que tiende a minimizar la superficie.
Presión Máxima de Burbuja: Método utilizado para la medida de la tensión superficial.
Miscibilidad: Propiedad de dos líquidos de mezclarse homogéneamente entre sí.
*La tensión superficial del agua es una de las más altas.*
Isotropía: Propiedad de los líquidos de presentar las mismas propiedades (ópticas, eléctricas, mecánicas, etc.) en todas las direcciones.
Anisotropía: Propiedad de los sólidos de presentar propiedades diferentes según la dirección en que se midan.
Estado Vítreo o Amorfo: Estado aparentemente sólido pero con propiedades de líquido (estructura desordenada).
Estado Sólido
Plasticidad: Capacidad de un material sólido para deformarse permanentemente sin fracturarse.
Cuerpos Cristalinos: Sólidos cuyos átomos, moléculas o iones ocupan posiciones fijas y ordenadas, formando una red tridimensional.
Si los nudos del cristal están ocupados por moléculas, el cristal se denomina molecular.
Hidroxiapatita: Cristal hexagonal que constituye la parte sólida de los huesos y dientes.
Propiedades de las Disoluciones
Dispersiones: Sistemas en los que las partículas de una sustancia se interponen mecánicamente en el seno de otra.
Fase Dispersante: La fase continua y en mayor proporción.
Fase Dispersa: La fase discontinua y en menor proporción.
Clasificación de Dispersiones
Según el número de componentes: El número mínimo es dos (binaria), tres (ternaria); si son más, es múltiple.
Según el estado físico de los componentes: La fase dispersante y la dispersa pueden estar en cualquiera de los tres estados de la materia.
Según la naturaleza de las partículas dispersas: Pueden ser moléculas, átomos, iones o agregados.
Dispersiones Moleculares: Disoluciones de compuestos orgánicos (partículas de tamaño molecular).
Disoluciones Atómicas: Aleaciones de dos o más metales (partículas de tamaño atómico).
Disoluciones Iónicas: Sales disueltas en agua, y los ácidos y bases fuertes (partículas en forma de iones).
Dispersiones Groseras: Formadas por partículas visibles al microscopio, con poca capacidad de dispersión.
Disoluciones Coloidales: Formadas por partículas visibles al ultramicroscopio con luz lateral sobre fondo oscuro.
Disoluciones Verdaderas: Formadas por partículas tan pequeñas que no son visibles ni siquiera al microscopio electrónico.
Propiedades Coligativas: Propiedades de las disoluciones que dependen únicamente del número de partículas de soluto disueltas en una cantidad dada de disolvente, y no de la naturaleza química del soluto.
Descenso Relativo de la Presión de Vapor: Disminución de la presión de vapor de un disolvente cuando se le añade un soluto no volátil.
Elevación Ebulloscópica: Aumento del punto de ebullición de un disolvente cuando se le añade un soluto no volátil.
Descenso Crioscópico: Disminución del punto de congelación de un disolvente cuando se le añade un soluto no volátil. La temperatura de congelación de las disoluciones es más baja que la del disolvente puro.
Congelación: Proceso en el que la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del sólido.
Presión Osmótica: Es la propiedad coligativa más importante por sus aplicaciones biológicas.
Difusión: Proceso por el cual las moléculas de solutos, líquidos o gases tienden a alcanzar una distribución homogénea en todo el espacio disponible.
Difusión por Membranas: Tipo de difusión de gran importancia biológica.
Membrana Impermeable: Membrana que no puede ser atravesada ni por el disolvente ni por el soluto.
Membrana Semipermeable: Membrana que atraviesa libremente el agua (disolvente), pero no los solutos verdaderos.
Membranas Dialíticas: Membranas permeables al agua y a los solutos verdaderos, pero no a los solutos coloidales.
Membranas Permeables: Membranas que permiten el paso de agua, disoluciones verdaderas y coloidales, pero son impermeables a las dispersiones groseras.
Ósmosis: Difusión de líquidos a través de membranas semipermeables.
Presión Osmótica: Medida de la tendencia de una disolución a diluirse cuando está separada del disolvente puro por una membrana semipermeable.
Leyes de la Presión Osmótica
Para una disolución dada, la presión osmótica es proporcional a la temperatura absoluta.
A igualdad de temperatura, la presión osmótica es proporcional a la concentración molal de soluto.
La presión osmótica es independiente de la naturaleza del soluto y del disolvente, y depende solo de la concentración de partículas de soluto.
Disoluciones Isotónicas: Disoluciones que manifiestan la misma presión osmótica frente a una determinada membrana.
Técnica de Beckmann: Método para determinar con precisión la temperatura de congelación del disolvente puro y de la disolución.
Disociación Electrolítica
Solutos Orgánicos: Presentan valores de propiedades coligativas que corresponden a su concentración molar, como el mismo valor de temperatura de congelación y presión osmótica.
Sustancias Inorgánicas (Electrolitos): No cumplen los valores coligativos esperados, ya que a igualdad de molalidad dan diferentes valores debido a su disociación.
Electrólisis: Proceso de descomposición química de una sustancia por medio de la energía eléctrica.
Conductores de Primera Especie: Sustancias que conducen la corriente eléctrica sin alteración química (ej. metales).
Conductores de Segunda Especie (Electrolitos): Sustancias que conducen la corriente eléctrica en estado disuelto o fundido, sufriendo una transformación química al paso de la corriente. Sus moléculas se fraccionan en dos o más partes (iones), desplazándose en un campo eléctrico.
Los ácidos, bases y sales, al disolverse en un disolvente polar, se disocian en iones.
Características de los Ácidos: Sabor agrio (vinagre), desprendimiento de H+ con metales, enrojecimiento del papel azul de tornasol.
Características de las Bases: Sabor amargo (lejía), propiedades de azulear el papel rojo de tornasol, reaccionan con ácidos para formar sales.
Ácidos (según Brønsted-Lowry): Sustancias capaces de ceder protones (H+).
Bases (según Brønsted-Lowry): Sustancias capaces de captar protones (H+) o ceder iones hidroxilo (OH–) (según Arrhenius).
Una misma sustancia puede comportarse como ácido o como base, dependiendo de la reacción en la que intervenga (sustancias anfóteras).
Disolución Normal: Disolución que contiene un equivalente gramo de soluto por litro de disolución.
Movilidad Iónica: Velocidad absoluta de un ion cuando está sometido a un gradiente de potencial de un voltio por centímetro.
Actividad: Valor de la concentración aparente que debemos emplear para que un electrolito se ajuste a las leyes y fórmulas de las disoluciones ideales.
Fuerza Iónica: Medida de la intensidad del campo eléctrico generado por los iones en una disolución.
Electrolitos Débiles: Sustancias que se disocian solo parcialmente en disolución, por lo que sus disoluciones contienen moléculas neutras sin disociar. Presentan valores de propiedades coligativas que no corresponden a su concentración molar total, debido al aumento del número de partículas en disolución por la disociación.
Grado de Disociación (α): Fracción de moles de una sustancia que se disocia en iones.
Osmol: Cantidad de soluto cuya presión osmótica corresponde a la de un mol de una sustancia no disociable.
Electrolitos: Cada mol de un electrolito da origen a tantos osmoles como partículas (iones) se forman al disociarse la molécula.
Sueros Isotónicos: Disoluciones que tienen la misma osmolalidad real que el plasma sanguíneo.
Concepto y Medida del pH
Anfólitos (o Sustancias Anfóteras): Sustancias que pueden comportarse como ácido o como base.
Disolución Ácida: Concentración de iones hidronio (H3O+) mayor de 10-7 M (pH < 7).
Disolución Básica (Alcalina): Concentración de iones hidronio (H3O+) menor que 10-7 M (pH > 7).
Acidez Actual: Medida de la concentración efectiva de los iones H3O+ libres en una disolución.
Acidez Potencial: La diferencia entre la acidez total y la acidez actual.
Indicadores Ácido-Base: Sustancias (generalmente ácidos o bases débiles) que se caracterizan porque su molécula neutra y su forma ionizada tienen colores diferentes.
pK: Es un valor que, al igual que el pH, indica la fuerza de un ácido o una base, o la tendencia de una molécula a disociarse.
Zona de Viraje: Intervalo de pH en el cual se observa la variación de color de un indicador ácido-base.
Indicador Universal: Es una mezcla de varios indicadores que permite estimar el pH en un amplio rango de valores.
Regulación del pH. Amortiguadores
Disoluciones Amortiguadoras (Buffers): Disoluciones cuya concentración de iones hidronio (pH) apenas varía al añadir pequeñas cantidades de un ácido o una base fuerte. Son fundamentales en el estudio de la regulación del equilibrio ácido-base.
pK de un Ácido Débil: Valor de pH de un sistema amortiguador que resultaría al añadir una cantidad equimolar de una sal fuerte del mismo ácido.
Propiedades de los Amortiguadores
El pH de una disolución amortiguadora depende de la naturaleza del ácido débil que la integra.
El pH del sistema amortiguador depende de la proporción relativa entre la sal y el ácido, pero no de las concentraciones absolutas de estos componentes.
La modificación del pH resulta exigua hasta que uno de los componentes del sistema amortiguador está próximo a agotarse.
Capacidad Amortiguadora: Cantidad de ácido o base fuerte que puede ser neutralizada por una disolución amortiguadora, sufriendo un desplazamiento de pH de una unidad.
La capacidad amortiguadora está vinculada a dos factores:
Primero: Las concentraciones absolutas de los componentes del sistema.
Segundo: La proporción relativa entre las formas disociada y sin disociar.
Amortiguadores Fisiológicos: Conjunto de sistemas que condicionan el equilibrio ácido-base del medio interno de los organismos vivos.
Principio Isohídrico: Toda modificación impuesta a un sistema amortiguador repercute en los otros sistemas amortiguadores del organismo, diluyendo su efecto.
Amortiguadores Inorgánicos: Fosfatos (monoácidos y diácidos), ácido carbónico y bicarbonatos, amoníaco y sales amoniacales.
Amortiguadores Orgánicos: Proteínas ácidas y proteinatos, hemoglobina reducida, aminoácidos, ácidos y bases orgánicas, entre otros.
Sistema Ácido Carbónico/Bicarbonato: Capaz de amortiguar variaciones de la concentración de iones H+ en ambos sentidos.
Acidosis Metabólica: Condición en la que el cuerpo produce demasiado ácido o los riñones no pueden eliminar suficiente ácido.
Alcalosis Metabólica: Condición caracterizada por un exceso de compuestos básicos en el cuerpo.
Acidosis Respiratoria: Disminución del pH sanguíneo debido a un aumento en la concentración de CO2.
Acidosis Metabólica Compensada: Reducción del bicarbonato con un pH que se mantiene dentro del rango normal o ligeramente inferior, debido a mecanismos compensatorios.
Alcalosis Metabólica Compensada: pH normal con una concentración de ácido carbónico superior a lo normal, debido a mecanismos compensatorios.
Sistema Amoníaco/Sales Amoniacales: Actúa como amortiguador en zonas alcalinas de pH.
Sistema Aminoácidos y Proteínas: Actúan como amortiguadores debido a su carácter anfótero.
Punto Isoeléctrico (pI): pH para el cual la carga eléctrica neta de una molécula (ej. proteína o aminoácido) es cero.
Sistema Hemoglobina Reducida/Oxihemoglobinato: Amortiguador sanguíneo de gran importancia por su capacidad en el transporte y neutralización de los iones hidronio.
Coloides
Coloide: Es un sistema heterogéneo en el que las fases no se separan fácilmente por gravedad o filtración.
Propiedades de las Disoluciones Coloidales
Propiedades Ópticas: Dependen del tamaño de las partículas. A simple vista, presentan opalescencia y coloración azulada o violácea.
Efecto Tyndall: Fenómeno por el cual las partículas coloidales se hacen visibles al dispersar la luz que incide sobre ellas.
Movimiento Browniano: Movimiento continuo e irregular de las partículas coloidales, causado por los choques de las moléculas del disolvente contra las partículas de la fase dispersa.
La estabilidad de las disoluciones coloidales depende de la carga eléctrica y la hidratación de las partículas.
Emulsoides (Coloides Hidrófilos): Presentan afinidad por el disolvente. La tensión superficial de la disolución es menor que la del disolvente puro. Tienen mayor viscosidad que el disolvente puro y son muy estables.
Suspensoides (Coloides Hidrófobos): Presentan poca afinidad por el disolvente. Son poco estables y su dispersión se mantiene principalmente por la influencia de sus cargas eléctricas.
Solvatación: Formación de interacciones entre las moléculas de un disolvente y las moléculas o iones de un soluto.
Hidratación: Proceso de solvatación cuando el disolvente es el agua.
Efecto Protector de los Emulsoides: Cuando a un suspensoide se le añade un emulsoide, se requiere una mayor cantidad de sales para precipitar al suspensoide.
Coacervación: Deshidratación parcial de un emulsoide, por ejemplo, con alcohol, que lleva a la separación de fases.
Características de un Coacervado: Las partículas conservan su individualidad y permanecen separadas, y la hidratación de las partículas se reduce a un mínimo.
Gelificación: Proceso por el cual una disolución diluida (ej. de albúmina) se transforma en un gel, por ejemplo, por ebullición en un medio débilmente alcalino.
Fibrinógeno: Sustancia albuminoidea soluble, proteína plasmática que se transforma en un gel (fibrina) durante la coagulación sanguínea.
Imbibición: Proceso por el cual los emulsoides desecados absorben agua, se hidratan y aumentan de volumen.
Electroforesis: Técnica para la separación de moléculas según su movilidad en un campo eléctrico.
Cromatografía: Técnica que permite la separación de sustancias más o menos análogas, basándose en su desigual capacidad de ser retenidas por una fase estacionaria y ser arrastradas por una fase móvil.
Sustancias Hipsótonas: Sustancias que aumentan la tensión superficial (tienden a alejarse de la superficie).
Sustancias Batótonas: Sustancias que disminuyen la tensión superficial y se concentran preferentemente en la superficie.
Filtración por Gel (Cromatografía de Exclusión por Tamaño): Técnica utilizada para separar solutos verdaderos de solutos coloidales.
Ultracentrifugación: Técnica analítica aplicable a la separación y caracterización de solutos coloidales.
Fenómenos de Membrana
Presión Oncótica (o Presión Coloidosmótica): Presión osmótica generada por las proteínas plasmáticas, en la que influyen la carga eléctrica de las partículas y su grado de hidratación.
Equilibrio de Membrana (Equilibrio de Donnan): Fenómeno en el que la carga eléctrica de macromoléculas no difusibles a través de una membrana semipermeable modifica la distribución de los iones difusibles, estableciendo un equilibrio.
Tipos de Membrana
Permeable: Permite el paso del disolvente y del soluto.
Semipermeable: Solo permite el paso del disolvente.
Impermeable: Evita el paso de ambos (disolvente y soluto).
Dialítica: Permeable al agua y a los solutos verdaderos, pero no a los solutos coloidales.
Leyes Fundamentales del Equilibrio de Donnan
Primera Ley (Equilibrio Eléctrico): La suma de cationes es igual a la de aniones en cada uno de los compartimentos.
Segunda Ley: El producto de las concentraciones de los iones (anión y catión) de cualquier sal difusible es igual en los dos compartimentos.
Tercera Ley: La suma de cationes difusibles es mayor en el compartimento que contiene el anión coloidal no difusible.
Cuarta Ley: La suma total de iones es mayor en el compartimento del coloide iónico.
Transporte a Través de la Membrana
Difusión Pasiva: Paso de una sustancia a través de la membrana biológica a favor del gradiente de concentración, sin gasto de energía.
Difusión Facilitada: Implica proteínas de transporte que facilitan el paso del soluto a través de la membrana a favor del gradiente de concentración, sin gasto directo de energía.
Transporte Activo: Movimiento de las moléculas en dirección opuesta a un gradiente de concentración o electroquímico, con gasto de energía (siempre hay un aumento de energía libre).
Propiedades de la Membrana
Excitabilidad: Capacidad de una membrana de responder a cambios en el medio, generando una señal eléctrica.
Potencial de Acción: Estímulo que produce una despolarización en la membrana, volviéndola transitoriamente positiva. Este proceso abre los canales de sodio y potasio, haciendo la membrana permeable a estos iones.
Fenómenos Bioeléctricos
Transmisión Sináptica: Proceso esencial de conducción bioeléctrica a lo largo de las neuronas, donde los neurotransmisores se unen a receptores en la membrana postsináptica para funcionar como excitadores o inhibidores.
