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BIOFISICA 1
Dr. Gerson Ortega.
UNIDA
GENERALIDADES
Biofisica
• La Fisica Biológica es la parte de la ciencia que estudia
los procesos biológicos desde el punto de vista de la
Física.
• La Física Médica es la misma disciplina pero con un
campo más reducido, enfocada especialmente en las
aplicaciones médicas de los agentes físicos.
• Si bien ambas denominacions se utilizan en las Ciencias
Médicas, se puede englobar todo ello con el término
Biofísica.
BIOFISICA I 3
Campo de la Biofísica
• Los aspéctos físicos de los procesos biológicos, en 
nuestro caso especialmente los fisiológicos.
• Efectos biológicos de los agentes físicos (efectos de la 
corriente eleéctrica, las radiaciones, el calor, etc.)
• Utilización de los principio físicos, y los agentes físicos, 
como medio de diagnóstico.
• Utilización de agentes físicos cómo medios terapéuticos.
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Ramas
Radiobiología
Biofotónica
Bioacústica
Bioenergética
Bioelectricidad
Biomecánica
BIOFÍSICA
BIOFISICA I 5
Relación con otras ciencias
Química
Matemáticas
Lógica
• Toda ley representada por una 
fórmula nace de un proceso 
lógico
• Sin ella no se podrían demostrar 
sus leyes representadas 
simbólicamente en sus fórmulas
• Interviene activamente en el 
conocimiento de los fenómenos 
químicos y físico-químicos
BIOFISICA I 6
Membrana celular.
• La membrana plasmática o citoplasmática es una 
estructura laminar que engloba a la célula y define sus 
limites. Ayuda a mantener el equilibrio entre el interior 
y exterior.
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CARACTERISTICAS 
GENERALES
• Liposolubilidad, soluble en grasas.
• Doble capa lipídica en constante movimiento, teoría del mosaico fluido.
• Separa el medio interno y externo y mantiene el equilibrio de sustancias.
• Posee permeabilidad selectiva.
• Esta compuesta por lípidos, proteínas y glúcidos.
• Son antipáticas, posee una porción hidrofilica y una porción hidrofóbica.
• Son fluidas.
• Presentan asimetría estructural y funcional.
BIOFISICA I 8
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Estructura
• La estructura mas aceptada es la del mosaico fluido.
• Bicapa lipídica.
Cabeza: Hidrofilica.
Dos colas: Hidrofóbicas.
• Proteínas intrínsecas o integrales de membrana.
• Proteínas extrínsecas o periféricas.
• Proteínas de estructura ?
• Colesterol.
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COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA 
DE LA MEMBRANA CELULAR.
BIOFISICA I 11
• Liposolubilidad: se debe a la bicapa lipídica
• Fluidez: depende de la longitud de la cadena de ácidos grasos, el numero
de doble enlace que hay en ellos y la temperatura.
• Asimetría: cada una de la superficie de las membranas tiene diferente
estructura y función
• Dinamismo: tanto lípidos como proteínas tienen movimiento en la
membrana
BIOFISICA I 12
CARACTERISTICAS DE LA 
MEMBRANA CELULAR.
Tipos de movimientos
• Difusión lateral: Es el movimiento más común en los lípidos de
membrana y es de una alta velocidad se difunde en toda la
longitud de la membrana en unos pocos segundos.
• Rotación y flexión: Son fenómenos observados pero de los
cuales se sabe poco. Se podría pensar que es para facilitar en
algunos casos la entrada de las moléculas en la célula y
aumentar así la permeabilidad.
• Flip-Flop: Permite el traspaso de los lípidos de una capa a la otra
de la bicapa. Es un proceso muy lento y que consume mucha
energía, ya que las cabezas polares de los fosfoglicéridos deben
atravesar un medio apolar. Es imprescindible, para que se
regenere la monocapa no citosólica.El movimiento de flip-flop
es raro y ocurre sólo una vez por día.
BIOFISICA I 13
Regulación de la fluidez
• La fluidez de las bicapas lipídicas está controlada por varios
factores. Esta regulación debe ser precisa para que no se
detengan los procesos de transporte o enzimáticos, ya que se
pueden detener si la viscosidad aumenta o baja más allá de un
nivel límite.
• Por ello algunos mecanismos permiten controlar la fluidez. La
composición de la membrana y la temperatura son los elementos
que más interfieren en la viscosidad de la membrana.
BIOFISICA I 14
Funciones
• PERMEABILIDAD SELECTIVA
• ACTIVIDAD ENZIMATICA
• INTERCAMBIO DE INFORMACION 
• RECONOCIMIENTO
BIOFISICA I 15
DIFUSIÓN PASIVA:
Difusión simple
• a través de la MP
• a través de canales acuosos 
Difusión facilitada
TRANSPORTE ACTIVO:
TA primario
TA secundario 
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A favor del 
gradiente y sin 
gasto de energía 
En contra del 
gradiente y 
utilizando energía 
BIOFISICA I 
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DS a través 
de la MP
DS a través de 
canales acuosos
Difusión 
facilitada
Transporte 
activo 
BIOFISICA I 
Difusión simple a través de la MP
A favor del gradiente y sin 
gasto de energía 
 Moléculas liposolubles
 Moléculas polares pequeñas y 
sin carga eléctrica
18BIOFISICA I 
Difusión simple a través de canales acuosos
Canales iónicos:
 Proteínas integrales
 Politópicas (múltiple paso)
 Selectivas para su ión
 Bidireccionales
 Conformaciones (abierta o 
cerrada)
 No se saturan
 Mueven iones a favor del 
gradiente
Importante: los iones se mueven en 
ambas direcciones, pero el flujo 
neto depende del gradiente 
electroquímico
A favor del gradiente y sin 
gasto de energía 
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2 tipos de canales iónicos:
1. Canales operados por voltaje: 
2. Canales operados por sustancias químicas (ligandos): 
 Canal de potasio
 Canal de sodio
 Canal de calcio 
 Receptor nicotínico de acetilcolina (nAchR)
(según el mecanismo de apertura)
El paso de los iones se denomina conductancia.
20BIOFISICA I 
Difusión facilitada
A favor del gradiente y sin 
gasto de energía 
Proteínas transportadoras (permeasas o 
carriers)
 Proteínas integrales
 Politópicas (múltiple paso)
 Específicas
 Se saturan (V máx)
 Bidireccionales
 Sufren cambios de conformación
 Mueven sustancias a favor del 
gradiente
Importante: los solutos se mueven 
en ambas direcciones, pero el flujo 
neto depende del gradiente 
electroquímico
Se transportan por DF:
 Glucosa
 Aminoácidos 
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TRANSPORTE PASIVO 
BIOFISICA I 
Ósmosis
 otra región de alta 
concentración de solutos (y baja 
concentración de agua)
El agua sigue su 
propio gradiente
Es el paso de agua a través de una membrana semipermeable (deja 
pasar al agua pero no a los solutos).
El agua se mueve desde:
 una región de baja 
concentración de solutos (y alta 
concentración de agua) 
Hasta:
TRANSPORTE PASIVO 
BIOFISICA I 22
Osmosis
Es el movimiento neto de agua a través de la membrana celular, a consecuencia de una 
diferencia de concentración del mismo. La osmosis esta determinada por el 
movimiento de un disolvente hacia un medio donde es mayor la cantidad de solutos. 
Presión Osmótica
Es la cantidad exacta de presión necesaria para detener la osmosis. Esta determinada 
por la cantidad de disolvente que difunde de un medio a otro a través una membrana 
semipermeable a la misma. 
TRANSPORTE PASIVO VS TRANSPORTE ACTIVO 
BIOFISICA I 26
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Transporte activo primario
En contra del gradiente y 
utilizando energía Proteínas transportadoras
(bombas)
 Proteínas integrales
 Politópicas (múltiple paso)
 Específicas
 Unidireccionales
 Sufren cambios de 
conformación
 Mueven sustancias en contra 
del gradiente
Importante: la energía deriva 
directamente de la hidrólisis del 
ATP o de otro fosfato de alta 
energía.
Ejemplos:
 Bomba de sodio – potasio – ATPasa (bomba P)
 Bomba de calcio – ATPasa (REL) (bomba P)
 Bomba de protones (bomba V)
BIOFISICA I 
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Transporte activo secundario
 La energía deriva secundariamente de la energía almacenada 
creada por el TA primario en forma de gradientes iónicos, o sea, 
indirectamente está ligado a una bomba.
BIOFISICA I 
Transporte Activo
Transporte de iones contra un gradiente de concentración, hay gasto de energía
*Transporte Activo Primario: ocurre a través de una proteína transportadora especifica para cada ion, utiliza el 
ATP como energía. Ej.: Bomba Na+K- ATPasa
*Transporte Activo Secundario: utiliza la energía almacenada
a consecuencia de un ATP.
1-Cotransporte: la energía que genera un ion al difundir a través de la membrana, es utilizada para transportar 
otras moléculas hacia la misma dirección. Ej.: cotransporte sodio-glucosa.
2-Contratransporte: la energía que genera un ion al difundir a través de la membrana, es utilizada para 
transportar otras moléculas hacia la dirección opuesta. Ej.: contratransporte sodio-hidrogeno.
• Determina la intensidad del movimiento por difusión
ds
dE
= D.A
dx
dC
Ds/dE : es velocidad de difusión
D : es el coeficiente de difusión de cada sustancia
A : es el área o superficie
dC : es la diferencia de concentración o gradiente químicos
dx : distancia o espesor de la membrana
Adolf Fick
BIOFISICA I 30
Ley de Van’t Hoff
• Sirve para medir la presión Osmótica
• Van’t Hoff propuso que las soluciones diluidas tienen las 
mismas propiedades que los gases y estableció la 
ecuación que lleva su nombre.
• La presión osmótica se mide en mmhg
n= C.R.T
n= Presión osmótica en atmosfera
C= Concentración osmolar en osmoles por litro
R= Constante universal de los gases = 0,082
T= temperatura absoluta (37ºC= 310k)
BIOFISICA I 31
PRESIÒN OSMOTICA 
Es la fuerza que tiene una solución o dispersión para
causar osmosis hacia el compartimiento en el cual, se
encuentra. Se puede medir aplicando presión en sentido
opuesto hasta detener la osmosis. Se expresa en mmhg
BIOFISICA I 32
EQUILIBRIO DE DONNAN
Es el equilibrio que se observa a los lados de una membrana selectiva entre los iones que
pueden atravesar la membrana y los que no son capaces de hacerlo, existe un ion no
difusible a un lado de la membrana.
BIOFISICA I 33
Es el equilibrio que se observa a los lados de una membrana selectiva entre los iones que
pueden atravesar la membrana y los que no son capaces de hacerlo, existe un ion no difusible
a un lado de la membrana.
El fenómeno se debe a que los iones no difusibles, de mayor tamaño no acompañan la
distribución que hubiere seguido los iones difusibles por si mismos, en consecuencia no
pueden alcanzar el equilibrio quimico (a iguales concentración.
Dado a que los iones no difusibles no se mueven, deben hacerlo los iones difusibles de manera
que se llegue a una condición de equilibrio.
EQUILIBRIO DE DONNAN
BIOFISICA I 34
• Ejemplo: 
Comp A
Na + 5Eq
Cl – 5 Eq
Comp B
Na + 5Eq
Cl- 5Eq
EQUILIBRIO DE DONNAN
BIOFISICA I 35
Comp A
PrNa 5 Eq
NA + 5Eq
Cl- 5Eq
Comp B
Na + 5Eq
CL- 5Eq
Si añadimos a uno de los compartimientos Iones no difusibles observaremos la siguiente secuencia de 
eventos:
1- Añadimos 5 equivalentes de proteinato de sodio este de disociara dando 5 equivalentes de proteinato 
y 5 de sodio.
EQUILIBRIO DE DONNAN
BIOFISICA I 36
Comp A
Na + 10 Eq
CL- 5Eq
Prot -5Eq
Na + 5Eq
Cl- 5Eq
2- La cantidad de iones será 10 Eq de Na, 5 Eq de CL- y 5 de prot en el comp A.
En el compartimiento B 5 Eq de NA, 5 Eq de CL-
3- por la diferencia de concentración los iones NA difundirán del comp. A al B
4- Como no todos los iones son difusibles el desplazamiento del Na se encuentra limitado por el hecho de que la 
carga eléctrica del comp. A quedara negativo. De manera que los iones sodio difundirán con una cantidad igual de 
CL. (carga contraria)
5- La difusión solo puede ocurrir hasta cierto punto, debido a que puede generar un gradiente en contra.
EQUILIBRIO DE DONNAN
BIOFISICA I 37
Caso Clínico: Diabetes Mellitus Tipo 2 con Síntomas Clásicos
• Presentación del Paciente: Ana, una mujer de 45 años, acude al médico 
quejándose de síntomas persistentes de poliuria, polidipsia y polifagia. Ha 
notado un aumento significativo en la sed, la frecuencia urinaria y la 
sensación constante de hambre en las últimas semanas. Además, ha 
experimentado pérdida de peso involuntaria.
• Historia Clínica: Ana tiene antecedentes familiares de diabetes tipo 2 y lleva 
un estilo de vida sedentario. Su dieta tiende a ser rica en carbohidratos 
simples y ha experimentado episodios esporádicos de fatiga extrema.
• Exámenes Médicos: Las pruebas de glucosa en sangre en ayunas y la 
hemoglobina A1c revelan niveles elevados, confirmando la presencia de 
hiperglucemia. Se observa también glucosuria en los análisis de orina.
• Diagnóstico: Basado en los síntomas clásicos y los resultados de los 
exámenes, Ana es diagnosticada con diabetes mellitus tipo 2.
Caso clínico 1
BIOFISICA I 38
Caso Clínico: Desafío Osmótico en el Riñón
• Presentación del Paciente: María, una mujer de 45 años, acude a la consulta 
médica con quejas de fatiga persistente, debilidad y edema en las 
extremidades inferiores. La paciente no tiene antecedentes significativos de 
enfermedades crónicas, pero ha experimentado un aumento repentino en 
su presión arterial en los últimos meses.
• Historia Clínica: María relata que ha estado bajo una considerable presión 
laboral y ha experimentado niveles elevados de estrés. Además, menciona 
que ha notado un aumento en su ingesta de alimentos ricos en sal debido a 
sus hábitos alimentarios poco saludables recientes.
• Exámenes Médicos: Los resultados de los exámenes muestran una presión 
arterial elevada, así como niveles séricos normales de electrolitos y glucosa. 
Sin embargo, los análisis de orina revelan una concentración de orina más 
baja de lo normal y la presencia de proteínas.
Caso clínico 2
BIOFISICA I 39
• Guillermo A. Mico. Biofísica para ciencias de la salud. 
Editorial EFACIM – EDUNA – 2da Edición - 2012
• Parisi, Mario. Temas de Biofísica. Editorial Mc.Graw-Hill-
Interamericana. 
BIOFISICA I 40
BIBLIOGRAFIA