Fundamentos de biofisica PDF (1)

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FUNDAMENTOS DE BIOFÍSICA
CS BIOLOGICAS I
LICENCIATURA EN ENFERMERIA - UNNOBA
BIOFISICA
La Biofísica es “el estudio de los fenómenos biológicos mediante el uso de métodos y 
conceptos de la Física”. Por lo tanto, la Biofísica tiene un lugar muy importante en las 
Ciencias de la Salud, debido al enorme poder que tienen los métodos físicos para 
abordar los procesos de la vida que, en esencia, obedecen a los fenómenos físicos. La 
enseñanza de la Biofísica no es sólo una cuestión de una presentación de “temas 
biofísicos”, sino también una cuestión de actitud y responsabilidad frente a esos 
conocimientos. La Biofísica es la Física de la vida, donde la fisicoquímica y las 
matemáticas forman parte esencial de su lenguaje. La Biofísica permitirá a los 
estudiantes comprender en profundidad cómo funcionan los organismos vivos, se 
desarrollan, perciben las señales del medio ambiente, las procesan y responden a las 
mismas. La Biofísica es base esencial para poder comprender posteriormente la 
Anatomía y la Fisiología Humana.
LAS MAGNITUDES FÍSICAS Y SU 
MEDICIÓN
FUNDAMENTOS DE BIOFÍSICA – CS BIOLOGICAS I
LICENCIATURA EN ENFERMERIA - UNNOBA
¿QUÉ SE PUEDE MEDIR?
temperatura, velocidad, masa, tiempo, etc.
PROPIEDADES DE LA MATERIA
La “materia” se caracteriza por tener dos propiedades: MASA y VOLUMEN. La 
masa es la cantidad de materia de un cuerpo y se mide con un instrumento: la 
balanza.
El volumen es el espacio que ocupa la materia y se puede medir con distintos 
instrumentos como probetas, pipetas, jeringas u otros instrumentos volumétricos 
graduado. Tanto la masa como el volumen son propiedades que se pueden medir. Las 
propiedades que pueden medirse se denominan magnitudes.
MAGNITUD FÍSICA
Es toda propiedad de los cuerpos que se puede medir.
MEDIR
Es comparar la magnitud con otra similar, llamada unidad, para averiguar 
cuántas veces la contiene. Medir consiste en comparar un objeto o fenómeno 
cuya magnitud física se quiere medir con un patrón seleccionado para ver 
cuántas veces el patrón está contenido en esa magnitud
UNIDAD
Es una cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella 
cantidades de la misma especie. 
En casi todos los países del mundo, a partir de 1960, se usa un sistema de 
unidades conocido como Sistema Internacional de Unidades (SI). Este sistema 
consta de siete unidades básicas, que expresan magnitudes físicas. A partir de 
estas se determinan el resto de unidades (derivadas). Nuestro sistema métrico 
SI.ME.LA (Sistema Métrico Legal Argentino) adopta también estas siete 
unidades de base del SI.
TODA MEDIDA SE EXPRESA CON UNA CANTIDAD (NÚMERO), SEGUIDO DEL 
NOMBRE DE LA UNIDAD.
LA MEDICIÓN Y EL USO DE UNIDADES SON CARACTERÍSTICAS DE 
LAS MAGNITUDES
MAGNITUD FUNDAMENTAL
Es aquella que se define por sí misma y es independiente de las demás (masa, 
tiempo, longitud, etc.).
VER VIDEO SOLO HASTA MINUTO 2,50 
https://youtu.be/qFOTQ7yMtzk
https://youtu.be/qFOTQ7yMtzk
https://youtu.be/qFOTQ7yMtzk
MAGNITUD DERIVADA
Es aquella que se obtiene mediante expresiones matemáticas a partir de las 
magnitudes fundamentales (densidad, superficie, velocidad).
ACTIVIDAD (NO DEBE SER ENTREGADAS AL DOCENTE ES SOLO DE PRACTICA)
Elaboren un cuadro donde se analice, cuándo un ejemplo cotidiano (de su 
comunidad o región) es una magnitud fundamental y cuándo es una magnitud 
derivada. Por ejemplo: la distancia entre dos lugares, la velocidad de un 
vehículo, el volumen de una piedra.
NOTACIÓN CIENTÍFICA
CÓMO SE ORGANIZA LA MATERIA EN EL CUERPO 
HUMANO 
Podríamos decir que las partículas más pequeñas con identidad química y que 
constituyen toda la materia, son los átomos. A su vez, ellos forman moléculas 
pequeñas como la del agua o grandes (macromoléculas) como las proteínas. 
Las moléculas y macromoléculas forman células; éstas forman tejidos y así van 
constituyéndose sistemas cada vez más complejos hasta llegar a ser un cuerpo 
humano, por ejemplo. Si tuviéramos que medir el tamaño de una molécula 
necesitaríamos un instrumento como un microscopio electrónico. Si consideramos 
la molécula de agua su tamaño aproximado sería 9,65x10-8 milímetros, es 
decir 0,0000000965 milímetros Pero si tuviéramos que medir la altura de un 
ser humano necesitaríamos otro instrumento como un metro y si fuera un niño de 
6 años podríamos pensar en una altura de 1,20 metro.
NOTACIÓN CIENTÍFICA
En las ciencias es común que se trabaje con números muy grandes o muy chicos.
Por ejemplo: masa de la tierra = 5 980 000 000 000 000 000 000 000 kg 
masa del electrón = 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 911 kg 
número de Avogadro = 602 000 000 000 000 000 000 000 
partículas/mol velocidad de la luz = 299 790 000 m/s 
longitud de una célula típica = 0,000 050 m
longitud de onda de la luz amarilla = 0,000 000 589 m 
Para trabajar con ellas sin dificultades, se pueden agrupar las cifras en forma 
más compacta, expresando los lugares decimales como potencias de diez. Este 
modo de expresar los números se llama notación científica. Los números 
anteriores se expresan así en notación científica: 
masa de la tierra = 5,98 x 1024 kg 
masa del electrón = 9,11 x 10-31 kg 
número de Avogadro = 6,02 x1023 partículas/mol 
velocidad de la luz = 2,9979 x108 m/s 
longitud de una célula típica = 5 x10-5 m 
longitud de onda de la luz amarilla = 5,89 x 10-7 m
Lo que se hizo fue lo siguiente:
a) caso de números grandes; se corrió la coma decimal (que se encuentra 
después del último dígito y, como es habitual, está omitida) hacia la izquierda 
hasta que solo aparezca un dígito a la izquierda de la coma. Se contó el 
número de lugares que se desplazó la coma y este valor es el exponente de la 
potencia de diez correspondiente. 
b) caso de números pequeños; se corrió la coma hacia la derecha hasta que 
apareciera un dígito a la izquierda de la coma. Se contó el número de lugares 
desplazados y esta cifra dio el valor del exponente de la potencia de diez.
En síntesis, siempre se deja una cifra significativa antes de la coma, y se 
acompaña el número resultante con un factor 10 elevado al exponente que sea 
igual al número de lugares que se ha corrido la coma. Recuérdese que siempre 
que el factor 10 esté potenciado por un número negativo, es un número menor 
que 1 (e. g. 10-1 = 0,1). Como regla mnemotécnica, es bueno también recordar 
que la potencia a la que se eleva 10, representa el número de ceros de la 
cifra, de tal manera que 102 es el número 1 con dos ceros, en este caso, 100. El 
número 103 es 1 con tres ceros, o sea 1000 etc. Para valores menores que la 
unidad (1), el valor de la potencia es el número de posiciones de la cifra a la 
derecha de la coma, de forma tal que 2 x 10-2 = 0,02 (fíjense donde se ubica 
el número 2 respecto de la coma).
ESCRITURA
100 = 1
101 = 10
102 = 100
103 = 1 000
104 = 10 000
105 = 100 000
106 = 1 000 000
107 = 10 000 000
108 = 100 000 000
109 = 1 000 000 000
1010 = 10 000 000 000
1020 = 100 000 000 000 000 000 000
1030 = 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000
EJERCICIOS (NO DEBEN SER ENTREGADOS AL DOCENTE SON SOLO DE PRACTICA)
Escribir en notación científica los siguientes números: 
1) 1000 =
2) 10000 = 
3) 10000000 = 
4) 0,1 = 
5) 0,0001 = 
6) 2000 =
7) 240000 = 
8) 0,004 = 
9) 234 = 
10) 0,00444 =
PORCENTAJE
El cálculo de un porcentaje es muy utilizado en la vida diaria como por ejemplo 
calcular el 30% para el descuento de algún producto o para el interés que 
ocasiona la compra de un producto en cuotas. También lo usamos en el ámbito 
de las Ciencias de la Salud.
Definición Un porcentaje es una fracción con denominador igual a 100. Es 
decir .x %= x/100 Entonces cuando necesitamos calcular el porcentaje de una 
cantidad A dada, directamente multiplicamos la cantidad A por la fracción 
indicada en el porcentaje.
Ejemplo 1) En un alimento por cada 250 g contiene 35 g de proteína. ¿Qué 
porcentaje representala proteína? 250 g es el 100%, entonces:
o 250gs 100% 35gs x 100% 14%
35gs X 250gs
REGLA DE TRES
La regla de tres es una forma de resolución de problemas de proporcionalidad 
entre tres o más valores conocidos y una incógnita. SOLO NOS CENTRAREMOS 
EN LA SIMPLE DIRECTA.
https://youtu.be/7fRE_HCazrQ VER VIDEO
Regla de 
tres
Directa Inversa Mixta
https://youtu.be/7fRE_HCazrQ
REGLA DE TRES SIMPLE DIRECTA
YX
BA

   
A
BX
Y 
EJEMPLOS
Si necesito 2 litros de leche para el desayuno de 8 niños, ¿Cuántos litros de 
leche se necesita para 15?
Y

15
28   
75.3
8
30
8
215
Y
Respuesta necesito 3,75 litros de leche para 15 niños.
TAMBIÉN SE PUEDEN CALCULAR PORCENTAJES
De los 800 alumnos de un colegio, han ido de viaje 600 . ¿Qué porcentaje de 
alumnos ha ido de viaje?
Y

600
%100800   
%75
800
%100600
Y
Respuesta el porcentaje de alumnos que ha ido al viaje es del 75%.
FUNCIONES
La física, en su intento de describir los hechos de la naturaleza, utiliza las 
matemáticas como su lenguaje universal. Las funciones serán de particular 
interés dado que contienen la idea de “relación” o “dependencia” entre 
distintas variables, permitiendo relacionarlas. https://youtu.be/OVqE6g22nL4
VIDEO EJEMPLO DE CRECIMIENTO EXPONENCIAL DE GAMETOS.
Fundamentos teóricos
Llamaremos función de A en B a una relación "f" (o cualquier otra letra) que a 
cada elemento x de A le haga corresponder un único elemento y de B. Por este 
motivo, cuando hablemos de una función “y” que dependa de “x”, la 
denotaremos y = f(x). Este concepto de función lo podemos graficar, o 
representar de diversas maneras, tales como se muestra a continuación.
https://youtu.be/OVqE6g22nL4
Funciones. En la figura se muestran distintas formas de representar funciones, mediante una ecuación (a.), una 
tabla (b.) y un gráfico (c.).
Cuando se realizan distintas mediciones, y se busca explicar lo observado mediante 
alguna función, se usan particularmente con frecuencia las formas (b.) y (c.). Por 
ejemplo, los datos obtenidos en un experimento se presentan tabulados de modo que 
a cada valor de "x" de una variable independiente le corresponde un valor "y" de la 
variable dependiente (será independiente aquella variable a la que le podamos dar 
cualquier número, y será la variable dependiente aquella cuyo valor depende del 
valor de la variable independiente). También es usual graficar los valores obtenidos 
(c.) lo que facilita observar visualmente la función. Estos gráficos son también llamados 
“gráficos de dispersión”.
EJEMPLOS DE GRÁFICOS DE FUNCIONES 
ACTIVIDAD (NO DEBE SER ENTREGADA AL DOCENTE ES SOLO DE PRACTICA)
Una enfermera mide la presión sistólica de un niño desde su nacimiento hasta 
los 18 años. Obtuvo a lo largo del tiempo los siguientes resultados.
-Grafique la presión sistólica en función de la edad. 
UNIDADES DE MEDICIÓN
MATERIA
PROPIEDADES CUANTITATIVAS 
MEDICIONES CIENTIFICAS
UNIDADES (SI)
MASA HTTPS://YOUTU.BE/K_IXJUQZXMW
https://youtu.be/k_ixjuqZxmw
HTTPS://YOUTU.BE/FVLXSPXAKFI VIDEO UNIDADES DE LONGITUD 
https://youtu.be/FvLXSPXaKFI
VOLUMEN
PRESIÓN
TEMPERATURA HTTPS://YOUTU.BE/C394ZHRX0SU VIDEO 
https://youtu.be/c394zHrX0sU
EJEMPLO
Si un pronosticador del tiempo predice que durante el día la temperatura 
alcanzará 31ºC, calcule la temperatura predicha (a) en K; (b) en ºF.
a) En K
b) En F
KK 1 5.3 0 41 5.2 7 33 1 
  FF º8832563231
5
9

DOSIFICACIÓN
TABLA DE CONVERSIÓN https://youtu.be/FD9vMtZqk_4
KG HG DAG G DG CG MG
La Conversión de las dosis será como sigue:
Para convertir gramos a miligramos. Multiplique los gramos x 1000:
• 1 gramo = a 1000 mg.
• 10 gramos = a 10,000 mg.
Para convertir miligramos a gramos. Divida los miligramos entre 1000:
• 1000 mg. = 1 gramo.
• 10,000 mg. = 10 gramos.
VOLUMEN
Para convertir litros a mililitros. Multiplique los litros x 1000:
• 1 litro = a 1000 ml.
• 10 litros = 10,000 ml.
Para convertir mililitros a litros. Divida los mililitros entre 1000:
• 1000 ml. = 1 litro.
• 10,000 ml. = 10 litros.
https://youtu.be/FD9vMtZqk_4
RECORDAR
• 1cc = 1 ml
• 1cc= 20 gotas
• 1cc = 60 microgotas
• 1 litro = 1000 ml
• 1gramo (g) = 1.000 miligramos (mg)
• 1 hora = 60 minutos
• 20 gotas = 60 microgotas
• 1 mg = 1.000 microgramos (µg)
RECORDEMOS!!!!
Solución ?
Soluto ?
Solvente?
Concentración ?
DILUCIÓN DE MEDICAMENTOS
DILUCIÓN DE MEDICAMENTOS HTTPS://YOUTU.BE/OSUOQY7D8JY
Es el procedimiento mediante el cual se obtienen, concentraciones y dosis 
requeridas de medicamentos a través de fórmulas matemáticas.
Cálculo para la Dilución de Medicamentos
• Se hará con la regla de tres.
• La regla de tres es el procedimiento que se realiza para obtener la 
dosificación indicada en forma exacta, aún en cantidades muy pequeñas y 
así evitar reacciones adversas por concentración del fármaco.
https://youtu.be/OSUoQy7d8jY
EJEMPLO
Ámpolla de Gentamicina de 80 mg. Con diluyente de 2 ml. Indicación Médica 20 mg de 
Gentamicina cada 8 horas.
1- Anote la dosis del medicamento en su presentación original en el extremo superior izquierdo 
y el extremo derecho la cantidad de diluyente que va a utilizar
80 mg. - 2ml.
2- En la parte inferior anote la dosis de medicamento indicado 20 mg. Teniendo cuidado de 
colocar miligramos de bajo de miligramos (Nota anotar de manera que queden siempre 
alineados los conceptos miligramos con miligramos mililitros con mililitros, etc.).
80 mg. - 2 ml.
20 mg.
3- Y en el otro extremo colocar una X que será la incógnita a despejar en este caso 
corresponde a los mililitros a aplicar:
80 mg. - 2 ml.
4- Multiplicar la cantidad colocada en el extremo inferior izquierdo de la formula (20 mg.) por el extremo 
superior derecho (2 ml.)
80 mg. - 2 ml.
20 mg. - X
El resultado es 40 lo divido x 80
5- La cantidad obtenida corresponde a la X:
80 mg. - 2 ml.
20 mg. - X
X = 0.5 ml.
6- En este caso administraremos ½ ml. ó 0.5 ml. de Gentamicina diluida que equivale a 20 mg. de Gentamicina.
POR PESO
Para realizar el cálculo de dosis de un fármaco se utiliza fundamentalmente 
regla de tres. Es importante fijarse que todos los valores de masa y peso estén 
en las mismas unidades para que no haya errores.
EJEMPLO 1
Se le debe administrar a un niño por vía oral ibuprofeno suspensión al 2%. La 
concentración que le indico el medico es de 0,5 ml/kg. Si el niño pesa 14 kilos 
¿Cuántos ml de le debe administrar?
1 kg 0,5ml 14kg x 0,5 ml 7 ml .
14 kg X 1kg 
EJEMPLO 2
El médico de guardia indica administrar metoclopramida 10 mg cada 8 horas 
vía endovenosa. Las ampollas de Reliveran vienen de 10mg/2ml.
¿Cuántos ml vamos a administrarle al paciente?
10 mg 2 ml 10mg x 2ml 2ml
10 mg X 10mg 
MASA-MASA
1 comprimido (1)
Medio comprimido (1/2)= 0,5
Un cuarto de comprimido (1/4) Tres cuarto de comprimido
(3/4)
EJEMPLO
El médico indico 5mg. de bisoprolol en comprimidos al paciente de la cama 
232 pero en farmacia solo hay en existencia bisoprolol de 10 mg. ¿Cuánto se 
le debe administrar al paciente?
10 m g 1 comprimido 5mg x 1compr. = 0,5 comprimido
5mg X 10mg
MASA/ LÍQUIDOS PARA LÍQUIDOS
1 gota = 0.05 mL
1 gota = 3 microgotas
EJEMPLO
El medico de guardia ordena la administración de 40 mg Lasix inyectable. La 
concentración de Lasix es de 20mg/2ml. ¿Cuántos ml debe inyectarle al 
paciente? 
20mg 2ml 40mg x 2 ml = 4 ml 
40mg X 20mg
EJERCICIOS DE DOSIFICACIÓN(NO DEBEN SER ENTREGADOS AL 
DOCENTE SON SOLO DE PRACTICA)
1) Tenemos una botella de Cefaclor etiquetada 125mg/5ml. Si se deben 
administrar 60mg. ¿Cuántos ml se precisan?
2) A un niño de 12 kg se le prescriben 15mg/kg de paracetamol vía oral 
cada 8 hs. ¿Cuántos mg de paracetamol se le administran al día?
3) El médico de guardia indica administrar 35.5 mg (e.v) de diclofenac sódico 
cada 8 horas. Forma de presentación del Diclofenac 75mg/3ml en ampollas.
¿Cuántos ml vamos a administrarle?
4) El médico de guardia indica administrar en bolo directo 4 mg de 
midazolam (e.v) (teniendo en cuenta que las ampollas vienen de 15 mg/ 3cc) 
¿Cuántos cc o ml de medicamento extrae para administrar al paciente?
5) A un paciente se le receta 7.5 mg de Bendrofluazida, ésta se encuentra 
disponible en comprimidos de 2.5 mg. ¿Cuántos comprimidos debe de tomar?
6) A un paciente se le ordenó 25 mg de una medicina intravenosa. La cual se 
encuentra en presentación de inyección IV de 50mg/5mL. ¿Cuántos mililitros se 
le debe administrar?
7) Un frasco de AMPICILINA inyectable de 1 g, lo disolvemos en 4 mL de agua 
destilada. Tenemos que inyectar 250 mg. ¿Cuántos mL vamos a inyectar?
8) A un paciente se le ordenó 1 mg de Diazepan, el cual se encuentra 
disponible en comprimidos de 2 mg. ¿Cuántos comprimidos se le dará?
TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA
La membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso 
de pequeñas moléculas siempre que sean LIPOFILAS a EXCEPCION DEL AGUA, 
regulando el paso de las no lipófilas. https://youtu.be/67wugSvpfrc video!!!!
https://youtu.be/67wugSvpfrc
El paso a través de la membrana se lleva a cabo bajo dos modalidades
TRANSPORTE PASIVO sin gasto de energía 
TRANSPORTE ACTIVO con gasto de energía
https://youtu.be/ccfHT7OSCY8 VER VIDEO!!
https://youtu.be/ccfHT7OSCY8
TRANSPORTE PASIVO
Es aquel en el cual NO SE GASTA ENERGIA. La sustancia se mueve de una zona 
de mayor concentración hacia otra donde se encuentra en menor cantidad, 
decir, a través de un GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN. Se distinguen 3 tipos 
DIFUSIÓN SIMPLE
DIFUCIÓN FACILITADA
OSMOSIS
DIFUSIÓN SIMPLE
En este transporte la partícula que se mueve (soluto) es apolar o hidrófoba. El 
soluto se transporta de manera directamente proporcional a su concentración.
DIFUSIÓN FACILITADA
Difusión donde el soluto que se mueve es ayudado por una proteína de 
membrana.
Hay dos tipos de transportadores (proteínas de membrana) 
a) PROTEINAS TRANSPORTADORAS O CARRIERS estas tienen un sitio especifico 
al cual se une el soluto provocando un cambio en la proteína, lo que permite su 
transporte a través de la membrana. TIENEN UN PUNTO DE SATURACIÓN.
b) CANALES PROTEICOS estos son verdaderos túneles llenos de agua, por 
donde transitan solutos.
OSMOSIS
Recordamos…
Cuando se comparan dos soluciones y tienen la misma concentración de solutos 
decimos que son SOLUCIONES ISOTONICAS.
Cuando se comparan dos soluciones y tienen diferente concentración de solutos 
las llamamos por separado 
SOLUCION HIPOTONICA que tiene menor concentración de solutos.
SOLUCION HIPERTONICA que tiene mayor de solutos.