BIOQUIMICA_EN_EL_ANALISIS_CLINICO

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BIOQUIMICA
ORIENTADA AL
ANALISIS CLINICO
Corresponde a las asignaturas 
BIOQUÍMICA Y ANALÍTICAS II Y III 
Luis Simes – Telma Brich
CARRERA DE TECNICO EN ANALISIS CLINICOS
FACULTAD DE MEDICINA – FUNDACION H.A.BARCELO
3
Bioquímica
Índice
PARTE I BIOQUIMICA ..........................................................................................................7
CAPÍTULO I ..............................................................................................................................11
La Química ...................................................................................................................................11
El reino de la Vida .........................................................................................................................11
Sistemas energéticos .....................................................................................................................17
Química orgánica ..........................................................................................................................18
Particularidades de los compuestos 
orgánicos e inorgánicos. ................................................................................................................19
Sistemas Buffer .............................................................................................................................32
CAPITULO 2 ..............................................................................................................................53
Funciones de la química orgánica .................................................................................................53
CAPITULO 3 - ...........................................................................................................................81
Glucidos ........................................................................................................................................81
CAPITULO 4 ..............................................................................................................................107
Lipidos ..........................................................................................................................................107
CAPITULO 4 ..............................................................................................................................135
Aminoácidos, peptidos y proteina .................................................................................................135
CAPITULO 5 ..............................................................................................................................165
Enzinas ..........................................................................................................................................165
CAPITULO 6 ..............................................................................................................................171
Acidos nucleicos ...........................................................................................................................171
CAPITULO 7 ..............................................................................................................................185
Funciones y Objetivos Del Laboratorio Clinico ...........................................................................185
Etapas del proceso de Laboratorio Clínico ...................................................................................186
Evaluación y selección de métodos ..............................................................................................186
Tecnicas De Analisis De Laboratorio............................................................................................188
Tecnicas Analiticas Fotometricas ..................................................................................................191
CAPITULO 8 ..............................................................................................................................203
Tecnicas Electroquimicas ..............................................................................................................203
Electroforesis ................................................................................................................................207
Cromatografía ...............................................................................................................................210
4
Luis E. Simes
CAPITULO 9 ..............................................................................................................................229
Medio Interno ................................................................................................................................229
Electrolitos ....................................................................................................................................230
Metodologia .................................................................................................................................231
Equilibrio Acidos Base (A-B) .......................................................................................................231
Disturbios Clínicos Simples Del Estado Acido Base ....................................................................236
CAPITULO 10 ............................................................................................................................241
Fsiologia y Función Renal ............................................................................................................241
Examen Físico ...............................................................................................................................243
Examen Químico ..........................................................................................................................244
Excreción De Los Productos Del Metabolismo Nitrogenado .......................................................246
Fisiopatología De La Función Renal ............................................................................................250
CAPITULO 11 .............................................................................................................................253
Metabolismo De Glucidos ............................................................................................................253
Insulina ..........................................................................................................................................254
Glucagón .......................................................................................................................................256
Alteraciones Del Metabolismo De Los Hidratos De Carbono - Diabetes Mellitus (DM) ............256
Técnicas De Análisis Para Valorar El Matabolismo De Los Glucidos .........................................258
CAPITULO 12 ............................................................................................................................265
Bioquimica De Los Lípidos ..........................................................................................................265
Metabolismo De Los Lípidos ........................................................................................................270
Interpretación clínica De La Alteración De Los Niveles De Lípidos Plasmaticos .......................272
Tecnicas Analíaticas ......................................................................................................................274
CAPITULO 13 ............................................................................................................................289
Enzimas .........................................................................................................................................289
Enzimología Diagnóstica ..............................................................................................................291
Mapa enzimáticotisular ................................................................................................................292
Determinación De Niveles Séricos De Enzimas ...........................................................................293
Enzimas Cardíacas ........................................................................................................................296
Enzimas Pancreaticas ....................................................................................................................301
Enzimas Hepaticas ........................................................................................................................303
CAPITULO 14 ............................................................................................................................311
Sistema Endocrino ........................................................................................................................311
Hormonas ......................................................................................................................................313
Receptores hormonales .................................................................................................................314
Hipotálamo ....................................................................................................................................316
Hipofisis ........................................................................................................................................317
5
Bioquímica
CAPITULO 15 ............................................................................................................................339
Liquidos De Derrame y LCR ........................................................................................................339
CAPITULO 16 ............................................................................................................................351
Control De Calidad Interno De Procedimientos Analíticos ..........................................................351
Capítulo 17. ..................................................................................................................................361
Especificaciones De Calidad Y Variabilidad Biológica (VB) .....................................................361
CAPITULO 18 ............................................................................................................................367
Validación De Resultados .............................................................................................................367
CAPITULO 19 ............................................................................................................................379
Sistema Informático En El Laboratorio Clínico ...........................................................................379
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Luis E. Simes
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Bioquímica
PARTE I 
BIOQUIMICA 
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Luis E. Simes
A Patricia, Antonella y Aldana
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Bioquímica
Este libro está destinado a los alumnos que cursan la Carrera de Técnico en Análisis Clínicos de nuestra Facultad. 
La primera parte se adapta a los contenidos mínimos de la asignatura Bioquímica. En razón de la fuerte co-
rrelación vertical de contenidos que se verifica con la Asignatura Análisis Clínicos II, es que se ha elaborado 
la segunda parte del texto en consonancia con el programa vigente, articulando sus temáticas coincidentes, 
aunque reorientadas desde la teoría hacia su aplicación. Mientras la primera parte se enfoca al desarrollo de 
los aspectos estructurales de la Bioquímica, necesarios para cimentar el conocimiento de los principales grupos 
bio-inorgánicos, orgánicos y biológicos comprometidos en este ámbito del saber, la segunda se propone el de-
sarrollo de aspectos fisiopatológicos, analíticos e instrumentales fuertemente vinculados con las habilidades y 
destrezas que el técnico debe adquirir y desarrollar. Finalmente, en orden a la articulación horizontal derivada 
del proceso analítico, se desarrollan los capítulos correspondientes a la etapa post-analítica, con la pretensión 
de consolidar el cierre adecuado de la gestión operativa del Laboratorio de Análisis Clínicos, atendiendo a 
las pautas de excelencia y calidad requeridos por las normas jurídicas, los principios éticos y el compromiso de 
cada gestor vinculado con las prácticas sanitarias, publicas y privadas atinentes a las responsabilidades y desa-
fíos del equipo de salud, del cual el técnico en Análisis Clínicos es un actor esencial.
Quiero en esta breve sinopsis agradecer a nuestro Rector, Prof. Dr. Héctor Alejandro Barceló y al Vicerrector, Lic. 
Axel Barceló, por apoyar esta edición bibliográfica como un símbolo concreto del cumplimiento de una meta 
de nuestra Institución Universitaria, cual es la de formar profesionales con capacitación académica de exce-
lencia con fuerte compromiso ético-profesional. Este libro humildemente pretende ser un pequeño engranaje 
que contribuya al sostenimiento y alcance de las metas y objetivos institucionales desarrollados exitosamente 
durante más de cuatro décadas.
Debo en estos párrafos reconocer el trabajo de producción de contenidos y amena redacción de los capítulos de 
Análisis Clínicos II y Análisis Clínicos III desarrollado por la Docente de esas asignaturas, Dra. Telma Brich, quien 
con gran dedicación y exacta rigurosidad se encargó de desplegar los mejores recursos para que el conocimien-
to fluya hacia los alumnos de manera clara y atractiva, y con el entusiasmo con el que asume el cotidiano 
desafío docente en nuestra universidad
En este texto tampoco podían faltar, como es habitual, los significativos aportes del Sr. Guido Breglia en el diseño 
gráfico de fórmulas y figuras y del Sr. Omar Breglia en la producción fotográfica, quienes no escatimaron esfuer-
zos a la hora de completar con éxito esta demandante tarea, con particular dedicación y esmero.
Además fue elocuente la colaboración brindada por la Sra. María Emilia Censi, alumna de la Escuela de Ayudan-
tes de nuestra Carrera, en el trabajo de corrección de textos de los capítulos de Bioquímica, trabajo al que se 
abocó con entusiasmo y eficiencia manifiesta.
Agradezco al editor de este libro, In. Jorge Sarmiento de Editorial Universitas, por la responsabilidad con que afron-
ta cada nueva edición, aportándonos su expertis en la materia, a la vez que brindando su particular orienta-
ción sobre las directrices necesarias para converger en un producto editorial de calidad.
Seguramente no ha estado a mi alcance evitar errores propios, por lo que gustoso agradeceré todas las sugerencias 
y correcciones, que de buena voluntad, el lector espontáneamente quiera hacernos llegar, a fin de poder ser 
salvadas en ediciones posteriores, y fundamentalmente para bien de nuestros estudiantes.
Mientras tanto espero que este libro ayude a que los alumnos y lectores, puedan avanzar, aunque sea en parte, 
hacia la consecución de sus metas.
Luis Simes
Buenos Aires, Febrero 2015
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Bioquímica
CAPÍTULO I
PARTICULARIDADES DE LA QUÍMICA ORGÁNICA 
LA QUÍMICA 
La química conforma una unidad. Como ciencia que estudia la materia, se rige por leyes invariables que in-
cluyen a todas las sustancias químicas. Sin embargo, la necesidad de organizar los conocimientos en el vasto 
campo del saber que abarca, llevó a hacer una primera división en ella: las químicas inorgánica y orgánica. 
Las leyes generales gobiernan todo el espectro de la química, pero sus particularidades estructurales y fun-
cionales permiten sustentar esa primera división práctica. Cuando alboreaba el siglo XIX, ya se sabía que 
las sustancias que constituían los compuestos vegetales y animales, poseían un elemento común en todas 
ellas: El Carbono. Por eso la Química Orgánica recibe también el nombre de Química del Carbono. Para al-
gunos, la química del Carbono resultaba asimilable a Química de la vida. La clásica definición de vida (nacer, 
crecer,reproducirse y morir) encuentra a la luz de los conocimientos actuales, dificultades para incorporar 
a todo los posibles mecanismos vitales insertos en esas características del “estar vivo”. El conjunto nacer, 
crecer, reproducirse y morir, no se cumple siempre en todas las especies incluidas en cada uno de los reinos 
vivos. Para encontrar una propiedad que pudiera conceptualizar el vitalismo, se propuso que un ser vivo era 
aquel que pudiera evidenciar procesos y mecanismos bioquímicos: poseer biomoléculas en su composición, 
participar en procesos metabólicos y manifestar intercambios energéticos, incursos todos ellos en procesos 
físicos, químicos y biológicos dinámicos; en síntesis, denotar procesos vitales activos, aunque no evidencien 
las cuatro etapas del nacer, crecer, reproducirse y morir. Algunas baterías no siguen estas cuatro etapas 
estrictamente y hay cristales inorgánicos que sí lo hacen. No obstante, aun después de lograda la primera 
síntesis de una sustancia orgánica1, gran parte del mundo científico de finales del Siglo XIX, siguió pensan-
do en la existencia de un fluido vital que animaba lo inanimado. Toda forma de vida tal como la conocemos, 
siempre muestra la presencia de carbono en su composición. Las nuevas experiencias y evidencias, alejaron 
rotundamente la teoría del fluido vital. La transición hacia el Siglo XX, trajo otros cambios paradigmáticos en 
la ciencia: el pasaje de la concepción del energetismo, ampliamente sostenida a la sazón por las sociedades 
científicas europeas, hacia el atomismo, las teorías de la Relatividad de Einstein que sorprendieron al mun-
do y la intrusión de la mecánica cuántica en un mundo de la ciencia física preconformada bajo el diseño del 
newtonismo, sacudieron intensamente preconceptos históricamente arraigados.
EL REINO DE LA VIDA
Luego de tratar de enfocar el concepto de vida, con el fin de involucrar a todos los organismos vivientes a 
pesar de las muy particulares diferencias que puedan existir entre ellos, se sintetiza en las dinámicas vitales 
que son abarcadas por el estudio de la Bioquímica.
La evolución ha evidenciado que ciertas estructuras esenciales se modifican poco, (se encuentran muy con-
servadas) ya que conllevan mecanismos fundamentales comunes en gran parte de los organismos, sean 
plantas, bacterias o animales, y un cambio sobre los mismos puede derivar en seres no viables.
1 1928. Friedrich Wöler sintetiza la urea.
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Luis E. Simes
Existen tres dominios muy marcados en la naturaleza:
a. Arqueobacterias
b. Eubacterias
c. Eucariotas
Desde el punto de vista evolutivo, las arqueobacterias son las estructuras más antiguas, pudiendo haber 
dado origen a los reinos de eubacterias y eucariotas. Por el hecho de haber sido descubiertas más reciente-
mente, las arqueobacterias son menos conocidas en sus procesos y estructuras. Constituyen formas de vida 
adaptadas a ambientes demandantes con alta salinidad, elevadas temperaturas, grandes presiones o pH 
extremos. Las eubacterias abarcan el gran dominio de microorganismos procariotas (gram positivos, gram 
negativos, ácido alcohol resistentes, ciano y flavobacterias, etc.). Los dominios de las arqueo y las eu bac-
terias parecen haber divergido muy tempranamente en la evolución, diferenciándose en sus mecanismos y 
adaptaciones al entorno.
Este enorme grupo de bacterias se particularizan en subgrupos que se relacionan con el desarrollo en am-
bientes con oxígeno o carentes de él (aerobios o anaerobios), por su fuente de energía, (foto o quimiotro-
fo, según utilicen compuestos químicos o luz solar u otras fuentes electromagnéticas), auto o heterótrofos 
según su aporte de carbono provenga del CO2 o de compuestos químicos. Éstos últimos pueden ser lito u 
organotrofos, según su fuente provenga de minerales o de compuestos orgánicos.
Núcleo No Procariota 
Si Eucariota 
Hábitat Ambientes extremos Arqueobacterias
Ambientes normales Eubacterias
N° células Una Unicelulares
Elevado Pluricelulares
Tamaño No visible a simple 
vista
Microscópicos y ultramicroscópi-
cos
Visibles para el ojo 
humano
Macroscópicos
Oxígeno
Si Aeróbicos
No Anaerobios estrictos
Parcial Facultativos
Fuente de 
Energía
Luz – Radiación 
Electromagnética
Fototrofo
Compuestos químicos
Quimiotro-
fos
CO2 Autotrofos
Compues-
tos quími-
cos
Hetero-
trofos
Inorgánicos Litotrofos
Orgánicos Organotrofos
Célula
Todas las estructuras agrupadas en los tres dominios mencionados, poseen una unidad funcio-
nal denominada célula. La célula se clasifica en dos grandes grupos, de acuerdo a la ausencia 
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Bioquímica
o presencia de núcleo: procariota y eucariota respectivamente. Además las estructuras vitales 
pueden ser uni o multicelulares de acuerdo a que se desenvuelvan aisladamente o que se inte-
gren en organizaciones supracelulares complejas. A pesar de la gran variedad de organismos 
existentes, la gran mayoría de ellos pertenecen al reino de los seres microscópicos. Están 
formados por una pequeñísima masa gelatinosa, rodeada por una membrana. Justamente esa 
es la mínima porción capaz de mostrar las características que definen a los fenómenos vitales. 
Estos representantes de la vida microscópica son los seres unicelulares como mencionamos, 
mientras que otras especies, mostrarán un agrupamiento celular en tejido. 
Las células muestran una organización estructural interna (miofibrillas del citoesqueleto y organelas) con 
subespecialización funcional. Esta organización implica tanto la presencia de organelas con funciones par-
ticulares y regulación de acciones necesarias para la sobrevida y un grado de actividad de sus membranas 
que las diferencian del mero concepto de envoltorio para cumplir muy activas funciones vitales.
Las células más simples poseen una membrana externa que envuelve al protoplasma (Procariotas).Otras, las 
eucariotas, más refinadas, exhiben un pequeño núcleo rodeado por una membrana semejante a la externa, 
denominada membrana nuclear. Las células vegetales además poseen por fuera de la membrana celular 
una estructura de mayor rigidez denominada pared celular. Según las teorías actuales la gran diversidad de 
células que existe, provienen de una única célula inicial. Considerando que la edad de la tierra es de 4.500 
millones de años, en 700 millones de años se dieron las condiciones para que algunas moléculas autorepli-
cantes de ácido ribonucleico, ARN, se rodearan de moléculas lipídicas que originaron la primera organiza-
ción articulada.
Las diferentes células cuentan con estructuras organizadas, más o menos símiles, asociaciones moleculares 
y supramoleculares, compuestos biológicos macro, unidades funcionales, enzimas, moléculas intermedia-
rias en los sistemas energéticos, además de sustancias inorgánicas, todas imprescindibles para el manteni-
miento de las funciones de supervivencia de cada célula.
La membrana plasmática es una doble capa lipídica, constituida por fosfolípidos que orientan sus colas no 
polares hacia el interior de esa doble capa. Además de los fosfolípidos incluye colesterol, proteínas de mem-
brana, glicolípidos que cumplen funciones de receptores, de señalización, etc. Los principales fosfolípidos 
son la fosfatidil colina, en la capa externa, y la fosfatidil etanol amina, la fosfatidil serina y el fosfatidil ino-
sitol, en la interna. La esfingomielina, y los glicolípidos, tienen una orientación preferente hacia el interior 
celular y, mientras que el colesterol muestra su presencia en ambas capas.
Las proteínas que integran la membrana tienen movilidad para poder cumplir con sus funciones, constituyen-
do un mosaico fluido2. Estas proteínas dotan a la membrana de una estructura tanto de sostén como funcio-
nal a través de proteínas integrales que recorren toda la membrana, y otras en menor proporción que aso-
man de la bicapa. Este movimiento es lateral, pero queda regulado por la estructura y la presencia de otras 
proteínas, conformando dominios y regiones. La estructura de bicapa fluida se mantienemerced a enlaces 
no covalentes que se establecen entre las moléculas en sus ambientes polares y no polares. Las interacciones 
de puente hidrógeno e iónicas actúan en los ambientes polares, mientras que las fuerzas de Van der Waals 
determinan interacciones polares o no polares, como las fuerzas de London en ambientes hidrofóbicos.
Además de fosfolípidos y proteínas la membrana posee, aunque en menor cantidad, glúcidos constituyen-
tes del glicocálix, conformando un perfil de marcación de las rutas de señalización intra e intercelular.
La membrana interviene en procesos de intercambio de moléculas, a través de los siguientes mecanismos:
2 Modelo de Singer y Nicholson.1972
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Luis E. Simes
- Difusión pasiva: La realizan las moléculas pequeñas a través de espacios de membrana, o 
canales. Este mecanismo es utilizado por el agua y moléculas pequeñas. Si son mayores, la 
facilidad en el pasaje está determinada por la mayor liposolubilidad de la sustancia: macromo-
léculas hidrofóbicas. En el caso del agua, si se produce una diferencia de osmolaridad entre 
ambos lados de la membrana, el agua pasa por acción de la presión osmótica desde el am-
biente menos concentrado al más concentrado, procurando igualar las actividades químicas de 
ambos espacios, concentrando al primero y diluyendo al segundo equivalentemente hasta que 
se igualan. Cuando la sustancia interviniente en el gradiente osmolar, posee carga eléctrica, 
(como las proteínas que se cargan negativamente a pH fisiológico), la presión osmótica se 
denomina oncótica. 
- Difusión facilitada: Las moléculas hidrofílicas que no pueden utilizar el mecanismo anterior 
en razón de su insolubilidad en compuestos orgánicos, utilizan proteínas específicas (permea-
sas) o canales iónicos.
- Transporte activo: Se debe utilizar energía para efectivizar el desplazamiento de las moléculas 
contra gradiente de concentración. El transporte puede ser unidireccional o bidireccional. Por 
ejemplo, la bomba sodio/potasio, transporta sodio hacia el exterior y potasio hacia el interior 
celular, contra gradiente y utilizando energía ATPasa. 
Difusión Ósmosis
El soluto atraviesa membrana El soluto no atraviesa membrana
La actividad química se iguala por pasaje de 
soluto
La actividad química se iguala por pasaje de sol-
vente
El soluto pasa de la zona más concentrada a la 
más diluida
El solvente pasa de la zona más diluida a la más 
concentrada 
La membrana posee función de endocitosis, incorporando partículas mediante invaginaciones de la 
membrana que forma vesículas hacia el interior celular. Cuando el material incorporado es una solución, la 
actividad se denomina pinocitosis. Si en cambio se procesan partículas mayores, como gérmenes, alergenos 
o virus, será un proceso de fagocitosis. Estas moléculas incorporadas se distribuyen en los canales reticulares 
para ser conducidas hacia la membrana o destruidas en los lisosomas
La exocitosis es el proceso inverso, mediante el cual la célula transporta al exterior ciertas sustancias. 
Las vesículas conteniendo el material a exportar, se fusionan con la membrana celular, abriéndose al exterior. 
Puede ser espontánea o dirigida, mediada por receptor, generalmente dependiente de calcio, que origina una 
acción específica frente a estructuras reconocibles. Los neurotransmisores son exportados por este sistema.
Las células se relacionan entre sí, organizadamente para constituir tejidos, mediante moléculas de adhe-
sión, de cuatro tipos: caderinas, selectinas, integrinas e inmunoglobulinas. Las células pueden intercambiar 
material con sus vecinas mediante canales llamados uniones gap.
Por otra parte, la presencia de receptores permite que la célula interaccione con moléculas específicas y 
que pueda seguir un curso de acción mediante información mediatizada por estas estructuras intermedias. 
Receptores:
Los receptores son estructuras capaces de interactuar con otras moléculas, libres o acopladas a células, 
que actúan como ligandos. De acuerdo con la energía de interacción comprometida en el proceso entre ambas 
estructuras, será la afinidad que se manifieste. Esta vinculación receptor- ligando origina una serie de cambios 
conformacionales en la célula portadora. En ciertos casos se produce una endocitosis ligando-receptor. Este 
mecanismo permite que la célula determine una serie de comportamientos que intensifiquen o que inhiban 
ciertas respuestas. Las señales se disparan por acción del ligando, o bien por la generación de moléculas co-
munes en estos procesos, denominados segundos mensajeros (AMPc, Ca++, IP3, GPS).
15
Bioquímica
Estos segundos mensajeros, en general desencadenan dos mecanismos de respuesta:
a) Activación de una enzima interna de la membrana como la adenilato ciclasa o guanilato ciclasa que 
se ubican en el interior de la membrana. Cuando un ligando las activa se incrementan los niveles de 
AMPc o GMPc, que producen modificaciones sobre el metabolismo celular. Este mecanismo activa 
ciertas enzimas a través de un proceso de fosoforilación por kinasas específicas.
b) Receptores acoplados a canales de Ca++: el ligando produce modificaciones que facilitan la entrada 
de Calcio a la célula o bien su liberación desde compartimentos intracelulares. El calcio puede actuar 
directamente sobre sistemas enzimáticos, o a través de la proteína calmodulina, activada.
Tomado de scs, Illinois.com
Núcleo: es la organela más notable de las células eucariotas, y contiene en su interior el material genético. 
En él se realiza la replicación del ADN y la síntesis de ARN mensajero, como así también el procesamiento 
de éste. El núcleo posee dos membranas (interna y externa) que se unen en el polo nuclear. Éste es el lugar 
de pasaje de materiales entre núcleo y citoplasma. Las moléculas chicas lo atraviesan, pero las grandes re-
quieren de proteínas transportadoras. El material genético en interfase se halla fuertemente condensado en 
cromosomas. Posee un nucléolo que es el lugar de ensamblaje de ARN ribosomal y de los ribosomas.
Retículo endoplásmico: es un sistema de membranas relacionado con el núcleo que recorre el citoplasma. 
Se denomina rugoso cuando integra a su estructura a los ribosomas, ocupándose de funciones relacionadas 
con proteínas. Tanto interviene en el transporte de macro moléculas, como en la marcación, plegamiento, 
procesamiento y exportación de proteínas. En el caso del Retículo endoplásmico liso, sus funciones se rela-
cionan con la exportación de lípidos. Los ribosomas son estructuras que presentan diferente masa según el 
tipo de célula. Su magnitud se expresa en unidades S3 (que determina los coeficientes de las partículas en 
los procesos de ultracentrifugación, conforme su densidad). Están conformados por proteínas y ARN riboso-
mal. En las células eucariotas presenta dos unidades estructurales, la mayor de 40 y la menor de 20 unida-
des S. Cada una de ellas está conformada por diferentes ARN ribosomales.
Mitocondrias: son organelas rodeadas por doble membrana, encargadas de las funciones fundamentalmen-
te energéticas. Se relacionan con la producción de energía y con el funcionamiento de la cadena respiratoria 
por transporte de electrones entre moléculas intermediarias. Poseen un ADN propio, circular, de aproxi-
madamente 15.000 pares de base. Actualmente se consideran que se originaron en estado libre y que en 
algún momento de la evolución se integraron al citoplasma de otra célula, en un proceso de simbiosis que 
favorecería la situación de ambas unidades.
Complejo de Golgi: es un sistema de sacos, con estructura de membrana, relacionado con el procesamiento 
de macromoléculas. Participa activamente del procesamiento de proteínas, lípidos y glúcidos. Existe en esta 
estructura una zona cis donde se procesan y pasan a una zona trans donde se almacenan y se distribuyen 
mediante el retículo endoplásmico.
Lisosomas y Peroxisomas: Son sistemas vesiculares cerrados por membrana única que contienen enzimas. 
Los primeros poseen pH bajo y enzimaspara la digestión molecular como las hidrolasas ácidas que llegan 
desde el aparato de Golgi. Los peroxisomas se relacionan con sistemas oxidativos, principalmente asociados 
al metabolismo de lípidos.
3 Por Theodor Svedberg, quien desarrolló la ultracentrífuga analítica.
16
Luis E. Simes
Citoesqueleto: es una estructura interna, muy compleja y activa, que no sólo se encarga de mantener la forma 
de la célula, sino también de provocar sus movimientos (citoquinesis). Tiene tres complejos principales: a) 
El primero está conformado por actina polimerizada (cabeza-cola), constituyendo una hélice. Se encuentra 
interrelacionado con proteínas que intervienen en los procesos de contracción, fagocitosis y modificaciones 
de la forma celular. La actina es una proteína motora cuya energía es aportada por la hidrólisis del ATP y que 
es esencial en los procesos de contracción muscular. Trabaja en asociación con otra proteína, la miosina. b) 
La otra estructura está integrada por los filamentos intermedios, que están asociados a unas 50 proteínas 
diferentes que no participan de los movimientos, sino que constituyen el andamiaje que sostiene a la célula. 
Se apoyan en la membrana nuclear y se dirigen hacia la membrana citoplasmática. C) El tercer componente 
lo constituyen los microtúbulos, formados por polimerización reversible de la proteína tubulina. Se extienden 
desde un centro llamado centrosoma y están asociados a las modificaciones de la célula, reorganizándose 
en la etapa de mitosis, estructurando al huso mitótico para un proceso muy delicado, como lo es la segre-
gación de los cromosomas; además conforman axones, dendritas, flagelos y cilias Los movimientos están 
fundamentados en la actividad de las proteínas dinesinas en una dirección y las quinesinas, en la opuesta. 
De esta articulación direccional de las proteínas se organizan los movimientos celulares basados en acción de 
los microtúbulos.
Tomado de eltamiz.com 
17
Bioquímica
La diferencia entre las células procariotas y eucariotas4 se sintetizan en el siguiente cuadro:
Particularidad Célula Procariota Célula Eucariota
Organismos Bacteria Hongos, le-
vaduras,
Tamaño Hasta 10 µ De 10 µ α 
100 m
Núcleo No Si
Vacuolas No Si
Mitocondrias No Si
Ribosomas 70 s 80 s
Aparato de 
Golgi
No Si
Retículo en-
doplásmico
No Si
Citoesqueleto No si
ADN Bicatenario 
circular
Bicatenario 
empaquetado 
en cromoso-
ma
ARN mensa-
jero
Sin madu-
ración
Con madura-
ción
Replicación y 
traducción
Citoplas-
mática
Nuclear
Metabolismo Anaerobio 
- aerobio
Aerobio
Reproducción Asexuada 
binaria
Mitosis – 
meiosis
SISTEMAS ENERGÉTICOS
Existen dos tendencias universales a las cuales están sometidos los sistemas en el universo: la energía y la 
entropía. La energía es la capacidad de realizar trabajo, y existe en numerosas variedades interconvertibles: 
química, eléctrica, cinética, potencial, etc. Cuando un vegetal fotosintético incorpora la energía lumínica del 
sol, sintetiza compuestos orgánicos, los cuales proveen energía química; es decir que se verificó una inter 
transformación energética: de lumínica a química. Este fenómeno es explicado por la primera ley de la ter-
modinámica. La segunda ley se ocupa de la entropía. La entropía es el grado de desorden de un sistema: 
así, un vaso sano tiene baja entropía, pues sus moléculas están ordenadas, y se conoce la regularidad de 
su distribución. En cambio al romperse, sus moléculas se desordenan y entonces su entropía aumenta. Un 
mazo de cartas ordenado, tiene baja entropía. Es factible conocer que después de un 5 vendrá un 6 y que 
ese 5 estaba antecedido por un 4. Cuando la información es alta por que el sistema está ordenado, la en-
tropía será baja. Cuando mezclemos el mazo de naipes, estaremos aumentando el desorden y la desinfor-
mación y en consecuencia ahora la entropía del mazo aumenta. La tendencia espontánea de los sistemas, 
explicada por la Energía libre de Gibbs, ocurre hacia estados de menor energía posible, y hacia la máxima 
entropía. Entonces, ordenar un sistema, que naturalmente se desordena, requiere energía, y esta es una 
intervención no es espontánea. 
4 En razón del enfoque de nuestro estudio no se incluyen las características particulares de las células vegetales. Algunas funciones se 
encuentran simplificadas.
18
Luis E. Simes
La vida tiene un alto grado de organización, por lo cual su entropía será mínima. Por ello, mantener la es-
tructura y dinámicas vitales requieren de un elevado uso de energía que debe ser aportada desde el exte-
rior.
Resulta esencial para el mantenimiento funcional y la supervivencia de las células, aisladas u organizadas, 
una estricta regulación de la energía que soporte todos los caminos metabólicos esenciales, que conllevan 
al orden metabólico y a la disminución de la entropía.
La energía captada como química o lumínica, debe ser transformada para adaptarla a un formato aprove-
chable por los sistemas celulares: metabolismo, movimiento, contracción, fagocitosis, etc. Cualquier sistema 
de transformación de la energía conducirá a que una cierta fracción de la misma se trasforme en calor. El ca-
lor no es útil para convertirse en trabajo cuando el sistema es isotérmico. Las transformaciones que realiza 
la célula son altamente eficientes y muy específicas, es decir que se orientan hacia una mecánica de elevada 
utilidad y especificidad. Las diferentes etapas metabólicas se acoplan de manera tal que hacen al sistema 
altamente eficiente, amparadas en un paradigma de máximo rendimiento a costa de baja utilización de 
recursos.
Esta sistemática acoplada ofrece resultados más eficientes y conservativos, regulación del entorno, mejores 
rendimientos oxidativos y una sostenida protección del sistema.
QUÍMICA ORGÁNICA
Como expresáramos, la química orgánica es una división dentro de la química , que abarca un gran número 
de componentes, los que cumplen las leyes de la química, aunque presentan particularidades que permiten 
diferenciarlas de los compuestos propios del reino mineral : la química inorgánica.
El mundo de la química orgánica presenta un extraordinario número de compuestos merced a las peculia-
res propiedades del átomo de carbono, capaz de originar múltiples configuraciones en tres dimensiones y 
componentes que conforman un billonario e inabarcable catálogo. A pesar de tan enorme diversidad, son 
muy pocos los elementos de la tabla periódica que entran en su composición. De los más de 100 elementos 
conocidos, redondean el número de 20 aquellos comunes en el mundo orgánico. A estos elementos que 
forman parte de los sistemas biológicos y que en general se encuentran en concentraciones mayores que 
las que poseen en el ambiente, se los denomina organogénicos y más usualmente bioelementos.
Como dijimos, el Carbono es el gran representante de la química orgánica, gracias a su capacidad de unirse 
consigo mismo constituyendo desde pequeñas hasta enormes cadenas, ciclos y esferas5. Los dos grandes 
acompañantes del Carbono son el Hidrógeno, para formar hidrocarburos (compuestos secundarios) y el Oxí-
geno, trío que conformará compuestos ternarios como los alcoholes, cetonas, ácidos orgánicos, glúcidos y 
muchas grasas y metabolitos intermedios. Aparece después un cuarto integrante de este privilegiado grupo: 
el Nitrógeno, necesario para constituir sustancias cuaternarias: los compuestos nitrogenados.
Si se integran dos nuevos elementos a éste cuarteto, se tendrá por completado el grupo biogénico principal: 
al incorporar al Fósforo, serán posibles los ácidos nucleicos, mientras que el Azufre, componente de tres 
aminoácidos (cisteína, treonina y cistina), contribuye a la conformación de gran cantidad de proteínas6. Es-
tos seis elementos, C, H, O, N, P y S se agrupan bajo la denominación de Bioelementos Primarios. 
5 En estos aspectos, aunque más limitadamente, el Silicio presenta esa particularidad, siendo potencialmente capaz de originar una quími-
ca del Silicio y ¿Una vida basadaen el Silicio? 
6 Cistina, Cisteína y Metionina
19
Bioquímica
Otros elementos fundamentales a la hora de conformar sustancias orgánicas, son: Cloro, Sodio, Potasio, Cal-
cio, Magnesio, los que se encuentran en forma iónica (electrolitos), y clasificados en el grupo de los bioele-
mentos secundarios.
Otros átomos que resultan esenciales para el funcionamiento de los sistemas biológicos, caracterizados por 
encontrarse en muy baja concentración en esos ambientes (trazas), son denominados oligoelementos. Entre 
ellos se distinguen los metales de transición Manganeso, Molibdeno, Cinc, Selenio, Vanadio y Cromo. En 
general, todos los bioelementos poseen bajo peso molecular ya que en principio los elementos de alta masa 
pueden ser causantes de patologías al provocar alteraciones celulares e histológicas, por saturación enzimá-
tica y competitividad con la consecuente alteración de algunas vías metabólicas normales7. En la tabla que 
se observa a continuación, se mencionan a los principales elementos que actúan en los sistemas orgánicos
Bioelementos y sus Pesos atómiCos
PRIMARIOS C (12) H (1) O (16) N (14) P (31) S (32)
SECUNDARIOS Cl (36) Na (23) K (39) Ca (40) Mg (24) Fe (56) I (127)
OLIGOELEMENTOS 
Mn(55) B(11) Br (80) Si(28) Cu(64) F(19) Zn(65)
Mo(96) V(51) Co(59) Se(79) Cr(52) Sn(119) Ni 59)
PARTICULARIDADES DE LOS COMPUESTOS 
ORGÁNICOS E INORGÁNICOS.
A pesar de la gran variabilidad de compuestos químicos conocidos, existe una serie de características que permiten 
simplificar la clasificación de los diversos compuestos naturales y sintéticos en sustancias orgánicas e inorgánicas. 
Esas particularidades se sintetizan en la tabla siguiente:
Característica Compuestos Inorgá-
nicos
Compuestos Orgáni-
cos
Elementos Cualquiera excep-
to los gases inertes 
(Grupo VIII)
Bioelementos
Cantidad de com-
puestos
Menor de 500.000 Millones
Enlaces prevalentes Iónicos Covalentes
Velocidad de reacción Alta Baja
C o m p o r t a m i e n t o 
frente a la Tempera-
tura
Termoestables Termolábiles
Solubilidad Hidrosolubles Liposolubles
Estabilidad Elevada Baja
7 Los metales pesados como el mercurio y el plomo se comportan como tóxicos (HIdrargismo y Saturnismo) 
20
Luis E. Simes
el agua
El mundo y los organismos vivientes están basados fundamentalmente en esta molécula de excepciona-
les propiedades que la coronan en un puesto de singular jerarquía entre todas las sustancias conocidas. El 
agua, por definición y acción es el solvente universal para los sistemas acuosos, o hidrosolubles. El principio 
químico que expresa “igual disuelve a igual”, agrupa a las sustancias en dos grandes campos: el de las sus-
tancias hidrosolubles y la de las sustancias orgánicas o liposolubles. 
Las sustancias inorgánicas y polares tienen tendencia a disolverse en agua, mientras que las orgánicas, y 
fundamentalmente lipídicas se disuelven en solventes orgánicos o lipofílicos. Por esto, células conformadas 
por gran cantidad de agua, y células bañadas en el líquido intersticial acuoso, determinan que el organismo 
humano denote una elevada proporción de agua en su constitución, pero que debe convivir e interactuar 
eficazmente con sustancias liposolubles (Hidrofóbicas).
Distribución del agua corporal
El agua corporal no se encuentra uniformemente distribuida en el organismo, sino que actúa en tres com-
partimentos separados principales:
Intracelular ; Intersticial ; Intravascular
Esta distribución depende de la condición física y de salud, del género y de la edad entre otras variables con-
dicionantes. Para un adulto normal de sexo masculino, el agua comprende aproximadamente el 60% de su 
peso corporal. En general esa proporción es menor en las mujeres y en los adultos mayores y más elevada en 
niños. Hay una tendencia a la deshidratación que aumenta con la edad, situación frecuente en las personas 
mayores. Ahora bien, esa masa de agua no es cuantitativamente equivalente en cada espacio. Se sabe que 
aproximadamente, del total, un 40% es intracelular; el 20% restante constituye el fluido extracelular, que 
está dividido a su vez en dos espacios: el intravascular, correspondiente a los fluidos contenidos en el sistema 
circulatorio y linfático y por fuera de esos sistemas se encuentra el líquido extravascular, o intersticial. A este 
último espacio, también se lo denomina medio interno, ya que es el que baña a todas las células del organis-
mo, lo que le permite evidenciar las condiciones generales del organismo, y consecuentemente el estado de 
la homeostasis. 
 
 Intracelular (40%) 
 Agua corporal (60%) 
 Intravascular (5%) 
 Extracelular (20% 
 Intersticial ( 15%) 
Estas proporciones son orientativas; varían con la edad y el género: los lactantes tienen menos del 30% 
de agua extracelular, mientras que en el niño esa proporción aumenta hasta un 75%, para disminuir en el 
anciano. En general, la deshidratación del anciano disminuye su agua intracelular, aumentando el líquido 
extracelular, que se manifiesta con la aparición de edemas. El ingreso y egreso de agua se encuentran regu-
lados con el fin de mantener la proporcionalidad de los diferentes sectores y la osmolaridad del medio.
21
Bioquímica
Propiedades del Agua
El agua posee propiedades muy particulares. Por su condición de solvente universal para los compuestos 
inorgánicos, juega en el organismo un rol vital esencial. Su carácter dipolar es inherente a esas particulares 
características y propiedades.
El dipolo molecular se origina por la forma estructural del agua (ángulos de enlace de 104°), y por el gra-
diente eléctrico que se establece entre los átomos electropositivos (Hidrógeno) con electronegativo (Oxí-
geno). Esto determina que las moléculas de agua se comporten como pequeños imanes, que generan inte-
racciones atractivas entre las moléculas del sistema. Este tipo de interacción inter molecular, se denomina 
puente hidrógeno, y es importante, no sólo para dotar de sus particulares características al agua, sino tam-
bién que resulta trascendental en algunas moléculas biológicas, a las que estabiliza y sostiene en sus estruc-
turas funcionales, como ocurre en el caso de las proteínas y de los ácidos nucleicos, por citar sólo algunos.
La distribución de carga dentro de cada molécula genera una polaridad que ejerce una 
atracción entre las zonas con densidad eléctrica negativa de una con las de densidad positi-
va de otra, que se denominan interacción de puente hidrógeno1. 
 
																																					Η											Ο	
																																					δ+															δ−	
 
Si se compara la molécula de agua con otras moléculas de composición química semejante, como anhídridos 
o hidruros, se pone de manifiesto que el punto de ebullición del agua, debería ser mucho más bajo. Si se diera 
esa situación, el agua “herviría” aproximadamente a 30º C, lo que generaría una gran masa de vapor en el 
planeta, a la manera de las nubes de venus, por lo que no se darían las condiciones adecuadas para conce-
bir la vida tal como la conocemos. La particular distribución de cargas de su molécula, genera interacciones 
atractivas (que aunque débiles en la individualidad, resultan fuertes en la multiplicidad) que elevan su punto 
de ebullición a 100°C cuando la presión es de 1 atm. facilitando su presencia global como sustancialíquida. 
Otra particular propiedad del agua la constituye su existencia en los tres estados de la materia: vapor de agua, 
hielo y agua líquida. Esta presencia trifásica origina a ciertas condiciones de temperatura y presión el punto 
triple del agua, que son las condiciones en las cuales el agua convive en sus tres estados de fase. 
22
Luis E. Simes
P 
218 PC 
 Hielo Agua 
 
 PT Vapor 
 
 0 200 400 K 
 
 
El punto crítico establece el límite por encima del cual el agua líquida puede convertirse en gas. Por debajo 
de él, la transformación se produce de líquido a vapor, que es proceso que se produce en las condiciones 
normales. El punto triple ocurre a bajas temperaturas y presiones (cercano a 0° C y 0,006 atm. respectiva-
mente Por el contrario el punto crítico se verifica a elevadas presiones y temperaturas (673 K y 218 atm.)
Otra característica que distingue al agua de otras sustancias, es su densidad. Como bien se sabe, la densidad 
es la masa de una sustancia por unidad de volumen; en general la densidad disminuye cuando aumenta 
la temperatura, ya que se incrementa el volumen para la misma masa. La particularidad del agua es que 
existe un intervalo de temperaturas en las que es menos densa a menor temperatura. Efectivamente, todos 
hemos observado el fenómeno por el cual el hielo flota en el agua líquida. Esto ocurre a diferencia de otras 
sustancias donde el sólido por ser más denso tiende a hundirse en su líquido. En el caso del agua, densidad 
del hielo es menor (0,97 g/ml) que la del agua a 4°C. (1 g/ml). Esto hace que el hielo se dilate cuando baja 
de 4°C y es por ello que una botella con agua revienta cuando se congela.
Las fuerzas de atracción de las moléculas determinan al menos tres de las propiedades fundamentales de 
los líquidos, de los cuales el agua es un exponente muy particular: la viscosidad, la tensión superficial y la 
presión de vapor. Además, por su elevado calor específico al agua demuestra una gran capacidad termorre-
guladora.
La viscosidad es el grado de fluidez que posee un líquido y obedece a las fuerzas de rozamiento que se pro-
ducen entre los diferentes ordenamientos o “capas” moleculares de cada sustancia. Cuanto más rozamiento 
exista entre ellas, menos se desplazará una sobre otra, y en consecuencia, mayor será la viscosidad. Si se 
incrementa la temperatura de un fluido, la energía cinética de sus moléculas aumentará, lo que facilitará el 
desplazamiento interno, disminuyendo la resistencia y aumentando la fluidez: la viscosidad es inversamente 
proporcional a la temperatura.
En la vida diaria, estamos acostumbrados a percibir la distinta viscosidad que tienen los fluidos utilizados 
cotidianamente: nos “damos cuenta” que el agua es menos viscosa que la miel y que esta es más viscosa 
que el aceite, o que la nafta es muy poco viscosa, por ejemplo. La viscosidad es un factor muy importante 
para la circulación de la sangre. Las poliglobulias como la deshidratación que originan valores elevados de 
hematocrito, dificultan el pasaje de la sangre muy viscosa por las redes capilares y arteriolares, pudiendo 
generar isquemia en algunos tejidos.
23
Bioquímica
La tensión superficial es un fenómeno que se manifiesta en la superficie de un fluido, y que origina una es-
pecie de película que “deforma” o “tensiona” esa misma superficie. Como consecuencia de esa tensión es 
que podemos ver una pluma, o un insecto en la superficie del agua sin que se hundan. Esta propiedad, tiene 
una cierta importancia física, ya que es la que posibilita la absorción de un líquido sobre un papel, o que 
origina el efecto de capilaridad, por el cual un líquido penetra espontáneamente, aún en contra de la grave-
dad, en tubos de pequeño calibre, y que favorece por ejemplo la circulación de la sangre. 
Esta tensión superficial, hace que los líquidos, a volúmenes pequeños, adquieran forma de gotas. El mer-
curio, y el agua, por poseer alta tensión superficial, forman gotas. El alcohol, el éter, por el contrario no lo 
hacen. El fenómeno se origina en la reorientación de las energías intermoleculares, como consecuencia de 
que las moléculas de la superficie, no tienen partículas con las cuales interaccionar hacia arriba y por ello, 
esas fuerzas atractivas se lateralizan, generando una energía adicional que horizontaliza el fenómeno en la 
superficie. 
Los líquidos presentan el fenómeno de vaporización, que consiste en el pasaje de moléculas desde la masa 
líquida a la fase de vapor. Se denomina evaporación, cuando el fenómeno es lento y a temperatura ambien-
te. La cantidad de moléculas que pasan a la fase vapor se equilibra en algún punto con las que realizan el 
camino inverso (del vapor al líquido). El escape de las moléculas del líquido, hacia la fase vapor, depende 
de la atracción existente entre las moléculas de la fase líquida y de la presión externa; cuando la atracción 
intermolecular es baja, más fácilmente pasarán las moléculas del líquido a la fase vapor, y viceversa. Cuando 
un líquido se encuentra en un recipiente cerrado, comienzan a pasar moléculas desde el líquido a la fase 
gaseosa. Cuando se llega a un punto máximo, en el cual el número de moléculas que pasa a vapor es igual 
al número de moléculas de vapor que retornan al líquido, se ha alcanzado un equilibrio, punto que se deno-
mina Presión de vapor. Cuándo ésta iguala a la presión atmosférica, decimos que el líquido hierve. El calor 
necesario para realizar este proceso en un gramo de líquido, se llama calor de vaporización. 
Punto de Ebullición (PE) 
Como ya se expresara, el PE es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión 
atmosférica, produciéndose el pasaje de líquido a vapor del total de las moléculas. 
Mientras el proceso se lleva a cabo, la temperatura del sistema permanece inalterada.
Equilibrio de fases
Dijimos que los líquidos en general presentan una superficie plana que constituye el límite superior de su 
masa, y que se encuentra en contacto con la masa gaseosa. Si el recipiente que contiene un líquido, se en-
cuentra abierto, el líquido, en el tiempo, se evaporará completamente. A pesar de que en ningún momento 
se ha superado el punto de ebullición, el líquido termina por vaporizarse en su totalidad. Todos hemos 
observado éste fenómeno al dejar agua en recipientes abiertos. Aunque la temperatura ambiente sea muy 
inferior al PE del agua, el líquido se evapora completamente en un tiempo que dependerá de la superficie 
del recipiente, de la presión atmosférica y de la temperatura ambiente. Esto significa, que aunque la tem-
peratura no llegue al punto de ebullición, algunas moléculas alcanzan la suficiente energía cinética como 
para “escapar” de la masa líquida hacia el vapor a temperaturas menores. Cuanto mayor sea la presión de 
vapor de una sustancia, menor será su punto de ebullición, ya que deberá suministrar menos calor para lo-
grar el pasaje del total de las moléculas a la fase vapor. 
Como ejemplo podemos observar que la presión de vapor del éter etílico a 25°C es de 58,6 y la del agua de 
23,76 torr., por lo cual cabe esperar que el punto de ebullición del éter sea menor que el del agua, lo que se 
confirma en la práctica: a una atm. de presión, el Pto. Eb. Del éter es de 35ºC. mientras el del agua alcanza 
100°C. 
24
Luis E. Simes
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Agua Eter 
Es necesario aportar más calor al agua que al éter ya que éste tiene mayor presión de vapor que el agua. 
Calor específico
El calor específico es la cantidad de calor que debe absorber una sustancia para aumentar sutemperatura 
en un grado centígrado8. Está muy relacionado con el calor de vaporización. El agua tiene el calor específico 
más elevado de todos los líquidos, lo que la constituye en un excelente termorregulador, ya que absorbe 
gran cantidad de calor, sin modificar notoriamente su temperatura.
Es bien conocido el efecto regulador del agua en el ambiente. Aquellos entornos secos como los desiertos, 
muestran una gran amplitud térmica. Durante las horas del día, se alcanzan temperaturas próximas a los 50 
°C, pero durante la noche la temperatura puede situarse alrededor de 0 grados, e incluso menos. Por el con-
trario, las tierras costeras, muestran una baja amplitud térmica al actuar el agua como termorregulador. Por 
otra parte, en el momento de salir el sol, la temperatura ambiente disminuye en virtud de que se requiere 
gran cantidad de energía para vaporizar el agua de rocío depositada durante la noche. En los cuadros febri-
les, el sudor del cuerpo, debe ser evaporado. Como el calor específico del agua es muy elevado, su vapori-
zación se produce con alta absorción de calor, lo que enfría eficientemente la superficie corporal.
Electrolitos
Se denomina electrolito a toda sustancia que al disolverse genera iones. Por consiguiente, se produce el 
desdoblamiento de sustancias en el medio acuoso; este proceso de “desarmado” de moléculas neutras 
origina estructuras individuales que en total presentan igual cantidad de cargas positivas y negativas, (equi-
valencia de cargas), es decir que se mantiene la electro-neutralidad del sistema. Los electrolitos tienen 
acciones biológicas importantísimas siendo fundamentales para el mantenimiento de funciones fisiológicas 
en la célula. Como en los sistemas biológicos el solvente preponderante es el agua, los iones al poseer carga 
eléctrica, encuentran un medio muy adecuado para desarrollar su actividad química. Es así que intervie-
nen en reacciones de óxido reducción, del medio interno y estado ácido base, de contractilidad muscular y 
conducción nerviosa y en intercambios transmembrana entre otras numerosas funciones. 
8 De 14,5 a 15,5°C
25
Bioquímica
Una sustancia soluble en agua, hipotéticamente denominada AC que pueda desdoblarse en iones, mostrará 
un comportamiento como el que se muestra a continuación: 
AC (Aq) =========== A 
- + C +
A partir de una especie eléctricamente neutra que se desdobla, se originan una partícula negativa, (anión) y 
su contraparte positiva, (catión), mientras se mantiene la electroneutralidad del sistema. Los cationes, posi-
tivos, se denominan así ya que son atraídos por el cátodo (polo negativo de una batería); como contraparti-
da, los aniones se dirigen espontáneamente al Ánodo (polo positivo).
Así, el Bicarbonato de Sodio, Na CO3 H, se disocia en catión sodio y anión bicarbonato:
Na CO3 H ===== Na 
+ + CO3 H
-
Los cationes preponderantes en el hombre son: Na+, K+; Ca+ + y Mg+ + de los cuales el sodio tiene ubicación 
extracelular, mientras que el potasio y el magnesio son mayoritariamente intracelulares. Esas diferencias de 
concentración se logran a costa de un importante gasto de energía. Estos gradientes posibilitan la contracti-
lidad celular y el envío de mensajes en músculos y nervios al producirse la despolarización y repolarización 
de las células por la movilidad transmembrana de los iones. La bomba Na+ /K, + es la encargada de mantener 
al K+ mayoritariamente en el medio intracelular y al Na+ fuera de la célula. 
Los aniones más relevantes para el organismo son el cloruro, el bicarbonato, el fosfato y los proteinatos, 
incluyendo hemoglobinatos. 
El agua como solvente
El agua es considerada un solvente universal a nivel biológico por su gran capacidad de disolución sobre un 
sinnúmero de sustancias, ya sean iónicas, covalentes polares o anfipáticas. La solubilidad de un soluto en 
agua está relacionada con el punto de saturación, es decir la máxima concentración que ese solvente puede 
admitir en solución a una temperatura y presión determinadas. De acuerdo con el tipo de soluto, podemos 
considerar las siguientes interacciones: 
Disoluciones iónicas
Al disolverse un cristal iónico (Cloruro de sodio, ioduro de potasio, por ejemplo), los iones se separan. Las 
moléculas de agua se intercalan de manera que los cationes son rodeados por moléculas de agua, orien-
tadas con el oxígeno hacia el catión. Por contrapartida, el anión queda enfrentado con la zona positiva de 
las moléculas de agua. Este proceso se denomina solvatación. Los solutos iónicos tienen alta solubilidad en 
agua, y nula en solventes orgánicos, hidrofóbicos o no polares.
Disoluciones covalentes
Sustancias como la glucosa o la urea, integran el grupo de los compuestos covalentes. No poseen carga eléc-
trica como en el caso anterior, pero sus moléculas exhiben un gradiente interno de cargas que originan un 
fenómeno de polaridad, con extremos de mayor densidad positiva y negativa alejadas. La solubilización se 
realiza mediante la interacción de los puentes hidrógeno que el agua establece con los grupos polares del 
soluto (oxhidrilos9, amino, nitro, etc.), permitiendo la formación de soluciones de tipo molecular.
Disoluciones Anfipáticas
Se denominan compuestos anfipáticos aquellos en los cuales su estructura exhibe una región francamente polar, 
9 En este libro se utilizarán indistintamente las palabras oxhidrilo como hidroxilo. La primera 
es la más arraigada, mientras que la segunda es más correcta.
26
Luis E. Simes
separada de extremos apolares. Cuando una molécula de este tipo se encuentra con el agua, sufre modificacio-
nes estructurales que le permiten exponer la parte polar hacia al agua, estableciendo interacciones hidrofílicas, 
y alejar las zonas hidrofóbicas de la fase acuosa, al máximo posible. Si se trata de monocapas que sean anfipá-
ticas, éstas tenderán a curvarse, a los efectos de dejar las zonas polares enfrentadas al agua, y las hidrofóbicas, 
encerradas hacia adentro, donde generan un saco no polar.
Estas estructuras se llaman micelas. Otra posibilidad es que se acerquen entre sí dos monocapas, enfrentándose 
entre ellas las zonas no polares. Se forman así bicapas, las cuales enfrentan hacia el agua una bicapa hidrofílica. 
En el caso que sea la bicapa la que se cierre, se forma un liposoma. Esta estructura es la que evolucionó para 
originar las primeras células arcaicas.
tomado de Wikipedia.org
Sistemas Insolubles
Cuando el soluto es no polar, no puede intercalarse con las moléculas de agua ya que existe una repulsión entre 
las formas polares y las estructuras no polares. Esto origina una interfase que separa a los dos líquidos en fases 
diferentes, sin que se produzca ningún fenómeno de disolución. Por agitación la interfase se desarma pudiendo 
originar emulsiones.
Un ámbito esencial de las disoluciones se relaciona con la regulación de la acidez y el mantenimiento del 
estado ácido-base, que desarrollamos a continuación.
Estado Ácido – Base
Es común en la vida diaria hablar de sustancias ácidas y alcalinas. Ahora veamos lo que podemos decir de 
ellas desde el punto de vista químico.
I. Brönsted y Lowry definieron:
ACIDO, a toda sustancia capaz de entregar protones.
En correspondencia con lo anterior, definieron
BASE, como toda sustancia capaz de recibir protones.
De lo expuesto, queda claro que por propia definición, para que exista un ácido, se necesita una base y vice-
versa, además de un protón transferible.
27
Bioquímica
Cuando estas sustancias participan en sistemas reversibles, hasta lograr el equilibrio se llevan a cabo reac-
ciones en ambas direcciones. Así, el que se comportó como ácido, al entregar su protón se transforma en 
base, ya que puede recibirlo nuevamente; y viceversa.: quien tuvo comportamiento básico, al recibir un pro-
tón, se transformó en ácido. De esta manera quedan planteada reacciones ácido base- conjugadas.
Esto se refleja en el esquema a continuación:
. AH + B ====BH+ + A- 
 . A1 B1 A2 B2 
 
Aquí podemos observar que el ácido-1 origina la base-2 y que la base-1 origina el ácido-2.Los electrolitos 
pueden ser fuertes o débiles, en función de su tendencia a disociarse, esto es, la fuerza con la que los reac-
tantes se transforman en producto. En cada par conjugado, si uno de los miembros se comporta como elec-
trolito fuerte, su contraparte será débil y viceversa.
En relación co su tendencia a disociarse, podemos encontrar dos grupos: fuertes y débiles.
•	 Ácidos y bases fuertes
•	 Ácidos y bases débiles
Una forma de medir esa tendencia a disociarse, es a través de la utilización de la constante de equilibrio.
Si una reacción, como la siguiente, sufre el proceso de transformación:
A + B ===== C + D
Su constante de equilibrio, queda determinada:
 [ C ] [ D ] 
Keq = ------------------------- 
 [ A ] [ B ] 
Recordemos que si Keq, es mayor que 1, la reacción se encontrará desplazada a la derecha.
En el caso de tratarse de un electrolito fuerte, los reactantes se agotarán, con lo cual el valor del denomina-
dor será 0. 
28
Luis E. Simes
Por consiguiente, si el denominador vale 0, ante cualquier valor que tenga el numerador, el resultado de la 
razón siempre será infinito (∞) ya que es el valor que se obtiene de dividir cualquier número por 0.
Entonces decimos que los ácidos y bases serán fuertes cuando el valor de su Ka o Kb, respectivamente, sea 
infinito.
De acuerdo con su tendencia disociativa, al plantear la constante para la reacción 
ClH + H2O à Cl
- + H3O
+
se verifica que al final ya no queda ClH, por lo que su valor en la fórmula de la constante será 0, y por consi-
guiente el resultado de la constante será igual a infinito. 
 
 [Cl- ] [H3O+ ] n . n 
 Keq = ------------------------- = ------------------ = ∞ 
 [ ClH ] 0 * 
 
 
*Cualquier número dividido por 0 à ∞, indicando este valor que se trata de un ácido fuerte.
Como podrá observarse, el agua no fue incluida en la fórmula; esto obedece a que el agua se comporta 
como solvente (fase dispersante) y su valor es una constante, por lo que se incluye en la constante de Equi-
librio.
Ahora veremos el ejemplo de un hipotético ácido débil.
Consideremos que al comienzo de la reacción, hay 10.000.000 de moléculas de ácido débil AH y que al al- débil AH y que al al- AH y que al al-
canzarse el equilibrio quedan 9.999.990 moléculas del ácido ya que 10 moléculas de ellas se desdoblan en 
10 de partículas A- y 10 moléculas de hidronio, H3O
+ .
 AH + H 2 O ======= Ac- + H3O+ 
Al inicio: 10.000.000 0 0 
En el equilibrio 9.999.990 10 10 
 
 
 [A-] . [H3O+] 10.10 100 102 
Ka = ------------------- = --------------- = ~ ----------------- = ------- = ~ 1 x 10 -5 
[AH] 9.999.990 10.000.000 107 
 
29
Bioquímica
Observamos que el valor de K es menor que 1, lo que indica que se trata de un ácido débil.
Por tratarse de ecuaciones conjugadas, se establecen las siguientes correlaciones:
Un Ácido fuerte genera à Base Débil
Una Base Débil genera  Ácido Fuerte
Y a la recíproca:
Un Ácido débil genera  Base Fuerte
Una Base fuerte genera  Ácido Débil
Esto, aplicado al ejemplo considerado será:
AH + H 2 O === A- + H3O
+
Ac d Bd BF AF
II. Acido-Base de Lewis
En muchas reacciones, sobre todo de la química orgánica, la acidez y basicidad de las sus-
tancias, así como sus reacciones, se explican a través de un mecanismo de transferencia 
electrónica. Para Lewis, un ácido es todo grupo químico capaz de recibir electrones y una 
base, toda sustancia capaz de entregar un par electrónico. Con este mecanismo se estable 
un enlace covalente. Así vemos que un protón (pobre en electrones), se combina con Ox-
hidrilo, (rico en electrones). Éste entregará sus electrones en exceso (dador) por lo que se 
comporta como base, recibiéndolos el protón que se comporta como ácido.
H+ + HO - == H 2 O
 Ácido de Lewis Base de Lewis
Las sustancias que buscan zonas de baja densidad electrónica se llaman nucleofílicas. Por 
el contrario, aquellas que reaccionan con zonas de alta densidad electrónica serán electro-
fílicas. 
 H+ + NH3
 == NH
+ 4
 Ácido de Lewis Base de Lewis
El agua como electrolito
El agua tiene un comportamiento electrolítico, ya que es capaz de disociarse en iones. Sin embargo, esta 
disociación es muy débil, ya que en condiciones normales, en el equilibrio, de cada diez millones de moles 
de agua, sólo un mol se encuentra disociado, según se expresa en la siguiente ecuación:
 H 2 O + H 2 O === H3O
+ + -OH
1 mol 1 mol 1x10-7 moles 1x10-7 moles
30
Luis E. Simes
Si planteamos la constante de equilibrio para esa reacción, nos queda: 
 
 [HO- ] [H3O+ ] 
K = ----------------------- 
 [H2O ] 2 
El agua, por ser disolvente, es una constante, (k’) por lo cual se puede incluir en la K obtenida, cambiando 
de miembro y originando una nueva constante, llamada constante del agua:
Kw = K . k´ = [HO-] [H3O
+] 
Se sabe que en un mol de agua, se encuentran disociados 1x10-7 moles ionizados. Reemplazando en la fór-
mula:
El producto iónico del agua, Kw es:
Kw = [HO-] [H3O
+] = 10 -7. 10 -7 = 10 -14 
Para evitar el tratamiento de fórmulas con excesiva cantidad de ceros, Sörensen propuso la utilización de 
logaritmos negativos (simbolizados matemáticamente por “p”).
Al aplicarle logaritmo negativo al Kw, se obtiene el pKw
 pKw = - log 10-14
- log 10 -14 = - (- 14 . log 10) ; el logaritmo de 10 es 1;
= - (-14 . 1) = 14
pKw = pH + pOH = 14;
de donde, el logaritmo negativo de hidronio es pH y el logaritmo negativo de oxhidrilo es pOH.
pH = - log [ H3O+] = - log 1x10-7 = 7
pOH = - log [ OHˉ ] = - log 1x10-7 7
De esta manera se hace evidente que los valores de pH e hidronio, se encuentran vinculados a través de su 
logaritmo decimal negativo.
Obsérvese que siempre la suma de pH y pOH a 25 °C da 14
Un listado de varias condiciones de acidez se muestra como ejemplo en la tabla siguiente: 
pH [ H3O] [OH
-] pOH Estado del medio
11 10-11 10-3 3 Alcalino
9 10-9 10-5 5 Alcalino
7 10-7 10-7 7 NEUTRO
6 10-6 10-8 8 Ácido
4 10-4 10-10 10 Ácido 
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Bioquímica
Resulta evidente que cualquiera de los cuatro valores (pH, pOH, [-OH] e [H3O+]) son individualmente suficien-
tes para expresar la escala de acidez de una sustancia; por ello, para que resulten prácticos para comparar 
diferentes situaciones ácido-base, es conveniente tomar uno de ellos para una escala comparativa; en razón 
de esto, se decidió utilizar casi exclusivamente al pH, como patrón de acidez de los sistemas. 
Esta escala de 0 a 14 muestra que a menor pH, a mayor acidez.
 
Escala de pH: 
 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12 14 
 ß ACIDEZ CRECIENTE NEUTRO ALCALINIDAD CRECIENTE à 
 
 
 
Cálculo de pH en ácidos y bases débiles
Cuando se trate de ácidos y bases débiles, se debe tener en cuenta, que a diferencia de los electrolitos fuer-
tes, la concentración de Hidronio será menor que la concentración del ácido agregado.Observemos este 
fenómeno sobre la reacción del ácido acético:
AcH + H2O ===== Ac- + H3O+ 
Si al principio de la reacción tenemos una concentración de ácido a la que llamamos Co ,al llegar al equili-
brio, una fracción de reactantes se habrá transformado en productos. Como ignoramos cuánto se ha produ-
cido, a esa cantidad la llamaremos x.
Entonces en el equilibrio quedará:
Co – x de reactantes; y se forma
x de productos; 
Para el ejemplo del ácido acético, observamos:
 AcH + H2O ===== Ac- + H3O+ 
 INICIAL : Co 
EQUILIBRIO Co – x x x 
Al comienzo de la reacción solo hay ácido Acético (Co) y en el equilibrio se formaron x moles de Ac- y x mo-
les de H3O
+. Entonces de AcH queda lo inicial, menos lo formado de productos:
Co – x moles de AcH
Planteando la constante de Equilibrio, para esa reacción, nos da:
 [Ac-] . [ H3O+] 
Ka = ------------------------------ (4) 
 [ AcH] 
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Luis E. Simes
Observando que por cada mol de H3O
-
, se forma un mol de Ac 
–, podemos decir que
[Ac-] = [ H3O
+] 
por lo cual podemos reemplazar en la fórmula (4), [Ac-] por su igual, [ H3O
+] 
 
 [ H3O+] [ H3O+] 
 Ka = ----------------------------- (5) ; es igual a 
[ AcH] 
 [ H3O+]2 
Ka = ------------------------------ (6) 
 [ AcH] 
Si aceptamos que el ácido acético es un ácido débil, podemos considerar que el valor de X (fracción disocia-
da), es relativamente baja por lo que podrá ser despreciada, y considerar a [AcH]=C0 entonces reemplazamos 
en (6)
 [ H3O+]2 
Ka = ------------------------------ (7) 
 C0 
Despejando [ H3O
+]2, queda
( )+3 o aH O = C K  
Teniendo en cuenta que por tratarse de electrolitos débiles, la disociación es mínima, y que además se de-
bería ver inhibida por la presencia del ion común hidronio aportado por el agua, en la práctica es común 
utilizar sin mayor margen de error la concentración inicial del ácido como la concentración del equilibrio.
Aunque la ecuación de segundo grado es más exacta que la aproximación que aquí utilizamos por su mayor 
sencillez, la simplificación resulta suficiente para la mayoría de los cálculos que debemos realizar.
Por consiguiente, es una buena aproximación que nos permite determinar con aceptable exactitud la con-
centración de hidronio [H3O 
+]; éste se puede averiguar, como la raíz cuadrada de la concentración inicial del 
ácido (Co) por la constante del ácido débil (Ka).
Un tratamiento similar se puede hacer para las bases débiles, y determinar la concentración de oxhidrilos [ 
HO - ] con buena aproximación, a través de la raíz cuadrada de la concentración inicial (Co) por la constante 
básica (Kb) de la base.
( )- o bHO = C K  
SISTEMAS BUFFER
Se denomina sistema Buffer, amortiguador o tampón, a sistemas constituidos por un ácido débil y una de 
sus sales o por una base débil y una sal derivada de ella.
Siguiendo con el ejemplo del ácido acético, como ácido débil, podrá constituir un buffer con una de sus sa-
les, por ejemplo el acetato de sodio. De esta manera se conforma un par AcH/ Ac-
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Bioquímica
Otros ejemplos de buffers son:
Fosfato diácido/ fosfato monoácido: PO4 H2 
- / PO4 H 
= 
Amoníaco/ amonio: NH3 / NH4 
+
Proteinato/proteína: Prot- / Prot 
Hemoglobinato/hemoglobina: Hb- / Hb 
Carbónico/bicarbonato: CO3 H2 / CO3 H 
- 
La principal propiedad de los buffers radica en su facultad de evitar las variaciones marcadas en la acidez del 
medio. Se dice de ellos que son reguladores del pH. Esta facultad está basada en el mecanismo de adquirir o 
liberar protones del o al medio, de acuerdo con las modificaciones sufridas por el sistema.
Si un medio posee un pH determinado, significa que tiene una concentración de protones relacionada. Si un 
buffer está presente, ante cualquier tensión aplicada al medio, el buffer reaccionará de manera de compen-
sar esa tensión, tal lo establecido por el principio de Le Chatelier.
Si al agua se le agrega un ácido, se le estará incorporando protones, y en definitiva, disminuyendo su pH. En 
cambio sí un buffer se encuentra presente, el pH tenderá a no modificarse. Usando como ejemplo al buffer 
fosfato diácido / fosfato monoácido, veremos que este par de electrolitos sufrirá un desplazamiento que 
compense el exceso de protones externos agregados.
HPO4 
= + H+ ======= H2PO4 
– 
Al agregar protones, cada molécula de HPO4 
= tomará un protón y se transformará en PO4 H2 
– con lo que 
se logrará mantener la concentración de protones del medio, recuperando el valor de pH, ya que sólo los 
protones impactan en el valor de pH. Siendo insensible este a las variaciones del par HPO4 
= /H2PO4 
- 
Entonces, ante un agregado de H+, el sistema buffer se desplazará hacia la derecha. Por el contrario, si el 
medio tiene una pérdida de protones (aumento del pH), el sistema reaccionará desplazándose a la izquier-
da, para liberar los protones necesarios hasta compensar esa diferencia, y recomponer el valor de pH. Por 
supuesto que los buffers tienen una propiedad reguladora, pero limitada. Llegará un punto en el que la ca-
pacidad del buffer será superada y el pH se verá finalmente modificado.
GB
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Si al medio se agregan protones, el sistema buffer se desplazará hacia la izquierda con el fin de que no se 
incremente la concentración de protones existentes en el medio.
Si por el contrario, el sistema requiere más protones para que no suba el pH, el buffer se desplazará a la de-
recha a los efectos de proveer los H+ necesarios a esos requerimientos.
gb
Ecuación de Henderson – Hasselbalch
Esta reacción resulta muy útil para conocer las condiciones de acción de un buffer.
Un ejemplo es lo que ocurre a nivel biológico con la regulación del pH que tiene un rango muy restringido en 
los sitemas vivos.
Como las células en sus procesos metabólicos producen dióxido de carbono, y éste con agua forma ácido 
carbónico, el pH del medio descendería. Pero a su vez el ácido libera un protón y produce bicarbonato. Si 
observamos la reacción que representa lo expresado:
CO2 + H2O ==== CO3H2 ====== CO3H
- + H+
Esta serie de reacciones se verifica en la célula. Éstas, a través de los procesos oxidativos, llevan a cabo su 
camino metabólico con la incorporación de oxígeno que permite utilizar la glucosa, concluyendo el proceso 
con la producción de CO2 y H2 O
Notemos que el anhídrido carbónico proveniente del metabolismo, se elimina por sangre venosa en los 
pulmones (proceso respiratorio), mientras que el agua se eliminará por diversas vías, entre ellas la renal; 
prestemos atención al proceso por el cual el CO2 se combina con agua para formar ácido carbónico
CO2 + H2O ==== CO3H2
Esta es una reacción energéticamente muy desfavorable, por lo que se lleva a cabo a través de la interven-
ción de una enzima específica, la anhidrasa carbónica.
El ácido formado se disocia (cuando el medio es pobre en protones), en bicarbonato y protón (H+)) en un 
proceso regulado por el riñón (proceso metabólico)
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Bioquímica
CO3H2 ===== CO3H
- + H+
Integrando ambas reacciones, queda:
CO2 + H2O === CO3H2 ==== CO3H
- + H+
El anhídrido carbónico, CO2 representa LO ACIDO, y su destino está en el sistema respiratorio; el bicarbona-
to, representa lo BASICO, ocupándose de su equilibrio el riñón.
Desarrollamos la fórmula de la constante de equilibrio para un ácido débil, en el miembro derecho de la 
ecuación: 
CO3H2 ===== CO3H- + H+ ; Y le aplicamos su constante de equilibrio, nos queda: 
 [CO3H-] . [ H+] 
Ka = ------------------------ ; Si despejamos protón, se obtiene 
 [ CO3H2] 
 
 Ka [CO3H2] 
[ H+] = --------------------------- ; Al aplicar logaritmos negativos (p) , obtenemos: 
 [ CO3H-]