FISIOLOGÍA HUMANA-994

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INTRODUCCIÓN
Calcio, fósforo y magnesio son elementos cuyas
fisiologías guardan una estrecha relación; una relación
que se inició hace millones de años, en los albores de esa
compleja combinación de azar, necesidad y tiempo que es
la evolución. El agua o mar primitivo donde comenzó la
vida sobre la Tierra debía poseer unas concentraciones de
potasio (K+), fosfatos (H2PO4
-/HPO4
2-) y magnesio
(Mg2+) muy superiores a las de calcio (Ca2+) y sodio
(Na+), de tal manera que la membrana plasmática de las
primeras células delimitó un microcosmos con esas carac-
terísticas iónicas.
Las peculiaridades fisicoquímicas del fosfato serían
claves para su selección como principal tampón intracelu-
lar, y sus ésteres como moléculas fijadoras y almacenado-
ras de energía biológica. La síntesis e hidrólisis de ATP
habría de ser la vía esencial para el depósito y transferen-
cia de energía ya en aquellas células. A su vez, las carac-
terísticas fisicoquímicas del Mg2+ lo convirtieron en un
cofactor esencial de numerosas reacciones enzimáticas,
entre ellas todas en las que se requiera o intervenga ATP.
Tras largos períodos de tiempo, la evolución geológi-
ca repercutió necesariamente sobre la biológica. Así, en el
agua fueron aumentando las concentraciones de Ca2+ y
Na+, a medida que disminuía la proporción de K+. Sin
embargo, el plasmolema habría permitido mantener el
medio iónico inicial y los sistemas enzimáticos intracelu-
lares adaptados a las bajas proporciones de Na+ y Ca2+. En
suma, para adaptarse a un medio que cambiaba, las células
primitivas debieron desarrollar canales iónicos y sistemas
de bombeo de iones que permitieran mantener la asimetría
de concentraciones de cationes mono- y divalentes a
ambos lados de la membrana plasmática. De tal manera, el
control de la excitación celular y la regulación de muchas
rutas metabólicas dependerán, respectivamente, del man-
tenimiento de una relación precisa entre las concentracio-
nes de K+/Na+ y Mg2+/Ca2+ a los dos lados de dicha
membrana (Tabla 76.1).
PAPEL FISIOLÓGICO Y HOMEOSTASIS
DEL CALCIO INTRACELULAR
Los conocimientos actuales sobre la trascendencia
fisiológica del calcio nacieron en un sencillo experimento
realizado en Londres en 1883. Cuando Sidney Ringer estu-
diaba la contracción del corazón de rana perfundido con
suero salino, observó que tal contracción era óptima si pre-
paraba dicho suero con agua del grifo; pero, si en su lugar
utilizaba agua destilada, las contracciones se debilitaban
progresivamente hasta que el corazón se detenía. Sorpren-
dentemente, cuando añadía sales de calcio al suero salino
preparado con agua destilada, las contracciones se mante-
nían como cuando lo elaboraba con agua corriente.
Cuantitativamente, el calcio es el quinto elemento más
abundante en nuestro organismo y, tras el Na+ y el K+, el
tercer catión más abundante en el espacio extracelular. En
su gran mayoría (99%) se halla en los huesos, como com-
ponente estructural de la hidroxiapatita y otros fosfatos de
calcio, y el 1% restante en tejidos no óseos (Tabla 76.2).
Precisamente, la concentración de calcio en el plasma y
demás tejidos no óseos depende en gran medida de su
intercambio con el localizado en el hueso. 
Ha de adelantarse que, aproximadamente, la mitad del
calcio plasmático se encuentra en forma iónica, Ca2+, y
que los flujos de este catión a través de las membranas
celulares tienen una enorme trascendencia fisiológica,
como ya atisbara Ringer a finales del siglo XIX.
La concentración de Ca2+ en suero (10–3 M) es unas
diez mil veces mayor que en el citosol celular (10–7 M), y
el mantenimiento de aquélla dentro de unos estrechos már-
genes actúa como una fuente regulada y continua de Ca2+
para los distintos compartimentos celulares. Mínimas osci-
laciones en la concentración de calcio citosólico, [Ca2+]c,
sirven para transmitir señales bioquímicas al interior celu-
lar, esencialmente a través de su combinación fugaz y
reversible con proteínas específicas. En la Tabla 76.3 se
resumen los procesos en los que el Ca2+ desempeña una
misión clave como mensajero tanto intracelular como
extracelular.
Las razones por las que al principio de la evolución el
Ca2+, y no otro ión, fue seleccionado como mensajero,
residen en sus características moleculares. Así, el Ca2+
C O N T R O L D E L M E TA B O L I S M O D E L C A L C I O , F Ó S F O R O Y M A G N E S I O 965
Tabla 76.1. Concentraciones de Ca2+, HPO4
2– y Mg2+ en el exterior e interior de la célula
Ca2+ HPO4
2– Mg2+
Líquido extracelular 1.1 � 10–3 M 1 � 10–4 M 5 � 10–4 M
Citosol 1 � 10–7 M 1 � 10–4 M 0.3 – 2.5 � 10–3 M
Mitocondria
fracción soluble 0.2 � 10–4 M 5 � 10–4 M 1 � 10–3 M
fracción no soluble 1.5 � 10–3 M 1 � 10–3 M 1 � 10–3 M
Tabla 76.2. Contenido y distribución del calcio, el fosfato 
y el magnesio en el cuerpo humano
Total corporal % en hueso % extraóseo
Calcio 1000-1200 g 98-99% 1-2%
Fosfato 600-650 g 80-85% 15-20%
Magnesio 22-25 g 60% 40%