Biofisica

Introducción

En física el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan. Muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como ley de Hooke, que fue el primero en expresarla. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente y la ley de Hooke ya no es válida.

El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad. La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada módulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad, están determinados por la estructura molecular del material.

La distancia entre las moléculas de un material no sometido a esfuerzo depende de un equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión. Cuando se aplica una fuerza externa que crea una tensión en el interior del material, las distancias moleculares cambian y el material se deforma. Si las moléculas están firmemente unidad entre sí, la deformación no será muy grande incluso con un esfuerzo elevado. En cambio, si las moléculas están poco unidas, una tensión relativamente pequeña causara una deformación grande. Por debajo del límite de elasticidad, cuando se deja de aplicar la fuerza, las moléculas vuelven a su posición de equilibrio y el material elástico recupera su forma original. Más allá del límite de elasticidad, la fuerza aplicada separa tanto las moléculas que no pueden volver a su posición de partida, y el material queda permanentemente deformado o se rompe. A nivel del cuerpo esta propiedad, la podemos apreciar a nivel de la piel, arterias, venas, tendones y músculos.

La elasticidad muscular es una característica mecánica del músculo. Puede considerarse como la capacidad que tiene el músculo para volver a su posición inicial después de haber sido estirado. La elasticidad de los músculos, se puede atribuir a elementos activos en serie o componente contráctil y componentes pasivos o conjuntivos. Todo músculo, tiene un límite natural para estirarse, si estiramos un músculo más allá de dicho límite se desgarraría. Esta capacidad de extensión o estiramiento depende de los ligamentos, tendones y cápsula articular de las articulaciones en cuestión.

Los objetivos para esta experiencia consisten en que los estudiantes del área de la salud comprendan el papel de la elastina y el colágeno, que intervienen en la elasticidad del tejido conjuntivo blando del cuerpo por consiguiente conocer el comportamiento de los cuerpos elásticos cuando se le aplica una fuerza deformadora y por tal demostrar experimentalmente si los resortes utilizados cumplen con la ley de Hooke.

Materiales y métodos

Inicialmente se determina la masa de cada una de las pesas y la porta pesa expresando dicho valor en newton (N).

Luego se mide la longitud inicial de cada resorte en estado de reposo expresando dicho valor en metros (m). Seguidamente se determina la longitud final del resorte cuando se le coloca individualmente cada una de las pesas.

Posteriormente se determina el estiramiento que ocasiona cada una de las pesas y la constante promedio del resorte.

Resultados

Preguntas

1.

2. Elastina: es una proteína del tejido conjuntivo con funciones estructurales que, a diferencia del colágeno que proporciona principalmente resistencia, confiere elasticidad a los tejidos. Se trata de un polímero con un peso molecular de 70 kDa con gran capacidad de expansión que recuerda ligeramente a una goma elástica. La elastina se encuentra presente en todos los vertebrados.1 La elastina es importante también en la capacidad de los cuerpos de los vertebrados para soportar esfuerzos, y aparece en mayores concentraciones donde se requiere almacenar energía elástica. Usualmente se considera que es un material elástico incompresible e isótropo. En los seres humanos, el gen que codifica la fabricación de la elastina es el gen ELN.

Está formada por una cadena de aminoácidos con dos regiones: una hidrofóbica constituida por los aminoácidos apolares valina, prolina y glicina, y otra hidrofílica con los aminoácidos lisina y alanina, formando estructuras de tipo hélice alfa. La región hidrofóbica es la que confiere la elasticidad característica a la elastina.

Su biosíntesis sigue la misma ruta que el colágeno; va desde el retículo endoplásmico, se dirige al aparato de Golgi y de ahí hasta las vesículas secretoras. No sufre tantas modificaciones postraduccionales como el colágeno, sin embargo, en la matriz extracelular se da un cambio importante. Allí es captada por las microfibrillas (constituidas por fibrilina 1 y fibrilina 2 básicamente) que se encuentran asociadas a la lisil-oxidasa. Esta enzima se encargara de hidroxilar la lisina a alisina (utilizando vitamina C como co-sustrato) permitiendo así el enlace entre los dominios alfa de la proteína (un proceso similar al entrecruzamiento del colágeno). Las redes de fibras de elastina se encuentran inicialmente en un estado "caótico". La tendencia a aumentar la entropía hará que, al aplicar fuerza sobre ellas, se dé un ordenamiento de dichas fibras alcanzando un buen grado de compactación.

En los mamíferos (y en los vertebrados en general), se puede encontrar predominantemente allí donde el tejido sufre repetidos ciclos de extensión-relajación. Ejemplos típicos son las arterias, ligamentos, pulmones y piel. Presenta unas sorprendentes cualidades elásticas, quizá la más llamativa sea su alta resistencia a la fatiga. Las fibras elásticas de las arterias humanas (especialmente del arco aórtico) sobreviven más de 60 años, soportando miles de millones de ciclos de extensión-relajación.

Colágeno: es una molécula proteica o

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