BIOFISICA CARDIACA 1

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Biofísica Cardiaca 
 
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INTRODUCCIÓN 
El corazón es un órgano fundamental del sistema 
circulatorio que tiene las siguientes características y 
funciones: 
Órgano hueco y funcional: Actúa como una bomba, su 
función principal es eyectar la sangre a todo el cuerpo. 
Ubicación: Se encuentra en la cavidad torácica, en 
el mediastino medio, inmediatamente detrás del esternón, 
entre ambos pulmones. Su porción inferior descansa sobre 
el músculo diafragma. 
Estructura: El corazón tiene cuatro cavidades: 
• Dos aurículas: Son las cavidades receptoras que 
reciben la sangre (aurícula derecha y aurícula 
izquierda). 
• Dos ventrículos: Son las cavidades eyectoras que 
bombean la sangre hacia los pulmones y el resto 
del cuerpo (ventrículo derecho y ventrículo 
izquierdo). 
Ciclo cardíaco: El bombeo sincrónico de las cuatro 
cavidades del corazón constituye el ciclo cardíaco, que 
incluye la contracción (sístole) y la relajación 
(diástole) del corazón. 
Inervación: El corazón está inervado por fibras del 
sistema nervioso autónomo, que incluye: 
• Fibras simpáticas: Aumentan la frecuencia y la 
fuerza del latido del corazón. 
• Fibras parasimpáticas: Disminuyen la frecuencia 
del latido cardíaco. 
CIRCULACIÓN CARDIACA 
El corazón es un órgano muscular que cumple con una 
función vital al impulsar la sangre a través del cuerpo, 
asegurando la circulación continua de oxígeno y 
nutrientes. Aquí te explico el proceso de circulación de 
la sangre en el corazón: 
1. Circulación de la sangre desoxigenada: 
• La sangre pobre en oxígeno regresa al 
corazón desde el cuerpo y entra en 
la aurícula derecha. 
• Desde la aurícula derecha, la sangre 
pasa al ventrículo derecho. 
• El ventrículo derecho la impulsa hacia 
las arterias pulmonares, que la llevan a 
los pulmones, donde la sangre recoge 
oxígeno. 
2. Circulación de la sangre oxigenada: 
• Después de recoger oxígeno en los 
pulmones, la sangre fluye a través de 
las venas pulmonares hacia la aurícula 
izquierda del corazón. 
• Desde la aurícula izquierda, la sangre 
pasa al ventrículo izquierdo. 
• Finalmente, el ventrículo izquierdo 
impulsa la sangre oxigenada hacia el 
resto del cuerpo a través de la aorta, 
que la distribuye a los tejidos y 
órganos. 
Este proceso asegura que el oxígeno y los nutrientes 
lleguen a todas las partes del cuerpo, y que los 
desechos como el dióxido de carbono sean transportados 
de vuelta a los pulmones para su eliminación. 
* MARCO PASO NATURAL DEL CORAZÓN ES EL NODO SINUSAL 
“ONDA P”. 
 
 
 
 
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CAPAS CARDIACAS 
El corazón está formado por varias capas que cumplen 
funciones específicas para su protección, estructura y 
funcionamiento. Estas capas son: 
1. Pericardio: 
• Capa más externa del corazón, que lo envuelve y 
protege. 
• Pericardio visceral: Es la capa interna del 
pericardio, que está directamente en contacto 
con el corazón, también conocida como epicardio. 
• Pericardio parietal: Es la capa externa del 
pericardio, que se encuentra fuera del 
pericardio visceral y lo separa del resto de las 
estructuras del tórax. Entre estas dos capas hay 
una pequeña cavidad con líquido pericárdico que 
reduce la fricción. 
2. Epicardio: 
• Es la capa externa del corazón que está formada 
por la lamina visceral del pericardio seroso. 
• Esta capa es delgada y está en contacto directo 
con el corazón, ofreciendo protección y 
funcionando también como una barrera. 
3. Miocardio: 
• Es la capa media y más gruesa del corazón, 
formada por músculo cardíaco. 
• El miocardio tiene una estructura helicoidal, lo 
que permite una contracción eficiente 
para bombear la sangre a través de las cavidades 
del corazón hacia los pulmones y el resto del 
cuerpo. 
4. Endocardio: 
• Es la capa interna del corazón, que recubre las 
cavidades cardíacas. 
• Está formada por una delgada membrana de 
revestimiento que proporciona una superficie 
lisa para que la sangre fluya sin fricción y 
previene la formación de coágulos. 
 
 
 
 
 
ESTRUCTURA 
 
Los cardiomiocitos son las fibras musculares que 
conforman el corazón. Estas fibras tienen varias 
características que las hacen únicas y adaptadas a la 
función cardíaca. Aquí te detallo sus principales 
características: 
Características de los Cardiomiocitos: 
1. Cantidad: 
o Se estima que existen alrededor de 20 millones 
de cardiomiocitos en el corazón, que forman 
el miocardio (la capa muscular del corazón). 
2. Estructura: 
o Los cardiomiocitos tienen una estructura 
bifurcada en forma de Y. Esta disposición 
facilita la conexión entre las células y permite 
una contracción eficiente del corazón. 
o Cada cardiomiocito tiene un solo núcleo, el cual 
es grande, ovalado y central en la célula. 
3. Estrías transversales: 
o Los cardiomiocitos presentan estriaciones 
transversales similares a las del músculo 
esquelético, lo que indica que tienen un patrón 
de organización que facilita la contracción 
rápida y fuerte. 
4. Unión entre cardiomiocitos: 
o Los cardiomiocitos están unidos entre sí 
por discos intercalados, que contienen uniones 
gap (uniones comunicantes), permitiendo la 
transmisión rápida del impulso eléctrico que 
coordina la contracción del corazón. 
5. Retículo Sarcoplasmático Menos Desarrollado: 
o El retículo sarcoplasmático (RS) en 
los cardiomiocitos está menos desarrollado que en 
el músculo esquelético. En el músculo 
esquelético, el retículo sarcoplasmático es 
crucial para almacenar y liberar el calcio que 
activa la contracción. 
o En el caso de los cardiomiocitos, aunque el RS 
juega un papel importante, también dependen 
del calcio extracelular para el mecanismo 
contráctil. Durante la despolarización de la 
célula, se abre un canal de calcio en la 
membrana celular (canales de calcio tipo L), 
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permitiendo que el calcio entre desde el fluido 
extracelular al interior de la célula, lo que 
activa la contracción muscular. 
6. Discos Intercalares (Uniones Intercalares): 
o Los discos intercalares son estructuras 
especializadas que conectan 
los cardiomiocitos entre sí, permitiendo una 
comunicación rápida y eficiente entre las 
células del músculo cardíaco. 
o Estas uniones están formadas por desmosomas (que 
aseguran la adhesión mecánica entre células) 
y uniones gap(que permiten la transmisión rápida 
de señales eléctricas entre las células). 
o Gracias a estas uniones, 
los cardiomiocitos pueden transmitir rápidamente 
el impulso eléctrico que coordina 
la contracción del corazón, lo que asegura un 
latido sincronizado y eficiente de las cavidades 
cardíacas. 
Función: 
o Los cardiomiocitos permiten la contracción del 
corazón de manera rítmica y sincrónica, lo que 
es esencial para la circulación 
sanguínea eficiente a través de las cavidades 
cardíacas y hacia todo el cuerpo. 
Estas características hacen que los cardiomiocitos sean 
altamente especializados para mantener un latido 
constante y coordinado, lo que es fundamental para el 
buen funcionamiento del sistema cardiovascular. 
DISCOS INTERCALARES 
Los discos intercalares son una característica 
fundamental del músculo cardíaco que permiten la función 
coordinada y eficiente del corazón. A continuación te 
explico más detalles sobre estas estructuras: 
Características de los Discos Intercalares: 
1. Ubicación y Forma: 
o Los discos intercalares se encuentran en 
el punto de unión entre 
dos cardiomiocitos (células musculares 
cardíacas) adyacentes. 
o Estos discos a menudo tienen una 
disposición irregular y se disponen en 
forma de "escalera" o en forma de líneas 
transversales que marcan las uniones 
entre las células. 
2. Estructura: 
o Los discos intercalares están formados 
por interdigitaciones o entrelazados de 
las membranas celularesde dos 
cardiomiocitos adyacentes, lo que 
proporciona una conexión física entre 
ellos. 
o En los discos intercalares se 
encuentran nexos o uniones gap (gap 
junctions), que son canales que permiten 
la comunicación directa entre las 
células. Estas uniones facilitan el pasode señales eléctricas y pequeñas 
moléculas entre las células. 
3. Función: 
o Los discos intercalares permiten que el 
impulso eléctrico se propague 
rápidamente de una célula a otra, lo que 
es crucial para la contracción 
sincronizada del corazón. Esto permite 
que el corazón lata como una unidad 
coherente. 
o Además, los discos intercalares ayudan a 
transmitir la tensión de las 
miofibrillas (las estructuras 
contráctiles del cardiomiocito) a lo 
largo de todo el eje de las fibras 
musculares, garantizando que la fuerza 
generada en cada célula se propague 
eficazmente a lo largo del corazón. 
 
 
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Función en la Contracción Cardíaca: 
o Los nexos (gap junctions) permiten que 
los impulsos eléctricos generados por las 
células marcapasos en el nodo sinoauricular se 
transmitan rápidamente a través de los 
cardiomiocitos, lo que asegura una contracción 
rápida y coordinada del corazón. 
o La transmisión de tensión a través de los discos 
intercalares también asegura que todas las 
fibras musculares del corazón trabajen juntas 
para generar la fuerza necesaria para bombear la 
sangre a todo el cuerpo. 
UNIONES GAP 
Las uniones gap son estructuras cruciales para 
la comunicación intercelular en el músculo cardíaco y 
otros tejidos. Estas uniones permiten que las células 
compartan información y funcionen de manera coordinada, 
y son especialmente importantes en el corazón para 
asegurar una contracción sincronizada. Aquí te explico 
en más detalle: 
Características de las Uniones Gap: 
1. Estructura: 
o Las uniones gap están formadas 
por complejos 
proteicos llamados conexinas. 
o Las conexinas se ensamblan para 
formar canales intercelulares que 
permiten la comunicación directa entre 
células. 
o Estos canales están presentes en 
las membranas celulares de las células 
que están estrechamente unidas, como 
ocurre en los discos intercalares entre 
los cardiomiocitos. 
2. Función: 
o Las uniones gap permiten el paso de agua, 
iones y pequeñas moléculas de una célula 
a otra. Esto es esencial para el 
intercambio de señales eléctricas y la 
sincronización de la actividad muscular. 
o En el caso del músculo cardíaco, las 
uniones gap facilitan la propagación de 
los impulsos eléctricos entre 
los cardiomiocitos. Esto permite que 
los cardiomiocitos se contraigan de 
manera coordinada, garantizando la 
contracción sincrónica del corazón. 
o Las uniones gap también ayudan en 
la propagación de la señal de una célula 
a otra, lo que facilita la transmisión 
rápida de la contracción muscular. 
3. Importancia en el Corazón: 
o En el músculo cardíaco, las uniones gap 
son fundamentales para que el corazón 
funcione como una unidad coordinada. 
Los impulsos eléctricos viajan 
rápidamente a través de los 
cardiomiocitos gracias a las uniones 
gap, lo que permite que las cavidades 
cardíacas se contraigan de manera 
sincronizada y eficiente. 
o Estas uniones también permiten que 
el calcio y otros iones se muevan entre 
las células, lo que es crucial para la 
regulación de la contracción y la 
relajación del músculo cardíaco. 
ESTRUCTURA DEL CORAZÓN 
La estructura del corazón está formada por varias partes 
anatómicas esenciales que trabajan de manera coordinada 
para bombear sangre a todo el cuerpo. 
1. Cavidades del corazón 
El corazón tiene cuatro cavidades: 
• Aurícula derecha: recibe sangre pobre en oxígeno 
desde el cuerpo a través de las venas cavas. 
• Ventrículo derecho: impulsa la sangre hacia los 
pulmones por la arteria pulmonar para su 
oxigenación. 
• Aurícula izquierda: recibe sangre rica en 
oxígeno desde los pulmones por las venas 
pulmonares. 
• Ventrículo izquierdo: bombea la sangre 
oxigenada hacia todo el cuerpo a través de la 
arteria aorta. 
 
 
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2. Válvulas cardíacas 
Aseguran el flujo unidireccional de la sangre: 
• Válvula tricúspide: entre la aurícula y el 
ventrículo derechos. 
• Válvula pulmonar: entre el ventrículo derecho y 
la arteria pulmonar. 
• Válvula mitral (bicúspide): entre la aurícula y 
el ventrículo izquierdos. 
• Válvula aórtica: entre el ventrículo izquierdo y 
la aorta. 
3. Paredes del corazón 
Compuestas por tres capas: 
• Endocardio: capa interna, que recubre las 
cavidades. 
• Miocardio: capa media, muscular, responsable de 
la contracción. 
• Pericardio: capa externa, que rodea y protege el 
corazón. 
4. Tabiques 
• Tabique interauricular: separa las dos 
aurículas. 
• Tabique interventricular: separa los dos 
ventrículos. 
5. Sistema de conducción eléctrica 
Controla el ritmo cardíaco: 
• Nódulo sinoauricular (SA): marcapasos natural 
del corazón. 
• Nódulo auriculoventricular (AV). 
• Haz de His y fibras de Purkinje: conducen el 
impulso a los ventrículos. 
 
CICLO CARDIACO 
Tres etapas: sístole atrial, sístole ventricular y 
diástole 
Duración: 0.8 segundos. 
 
 
 
 
 
PROPRIEDADES DEL MUSCULO CARDIACO 
El músculo cardíaco tiene dos tipos funcionales de 
células: 
Fibras contráctiles: predominan en las aurículas y 
ventrículos, encargadas de la contracción. 
Fibras autoexitables: se encuentran en el nódulo 
sinoauricular y el nódulo auriculoventricular, generando 
potenciales de acción con una frecuencia específica para 
cada tipo. 
CONTRACTILIDAD O INOTROPISMO 
El acoplamiento excitación-contracción-relajación es el 
conjunto de procesos que ocurren cuando el tejido 
muscular cardíaco genera tensión de acortamiento tras 
ser activado por un potencial de acción. 
Incluye la despolarización del sarcolema, la contracción 
de la fibra muscular y la recuperación de su longitud 
inicial.	
AUTOMATISMO O CRONOTROPISMO 
La propiedad marcapaso del tejido cardíaco se refiere a 
la capacidad de algunas células de generar 
despolarizaciones rítmicas (potenciales marcapasos), que 
se propagan por todo el corazón y establecen el ritmo de 
despolarización y contracción del resto de las células 
cardíacas. 
 
 
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CONDUCTIBILIDAD O DROMOTROPISMO 
Todas las células del corazón conducen el potencial de 
acción de manera continua, sin decremento, excitando las 
células vecinas mediante el gap junciones, que permiten 
la transmisión del impulso eléctrico entre las células 
cardíacas. 
EXCITABILIDAD O BATMOTROPISMO 
La excitabilidad se refiere a la facilidad con la que una 
célula cardíaca puede ser activada. 
Se mide según la cantidad de corriente eléctrica 
necesaria para generar un potencial de acción. Los 
cambios en la excitabilidad de las células cardíacas 
pueden ser la causa de las arritmias cardíacas. 
LUSOTROPISMO 
La capacidad de relajación del músculo cardíaco se 
refiere a su habilidad para devolver a sus fibras 
musculares a su longitud original después de la 
contracción. 
Este proceso es fundamental para el ciclo cardíaco, 
permitiendo que el corazón se llene de sangre nuevamente 
antes de la siguiente contracción. 
La relajación eficiente depende del retorno de calcio al 
retículo sarcoplásmico y la desactivación de los 
filamentos de actina y miosina para restablecer el 
estado de reposo de las fibras musculares. 
SISTEMA DE CONDUCCIÓN 
Nodo sinusal Nodo auriculoventricular, Fascículo 
auriculoventricular - Haz de His, Ramos subendocardios 
Red de Purkinje. 
Las células autoexitables tienen una mayor permeabilidad 
al sodio (Na) debido a su potencial de acción de -60 mV, 
lo que facilita su excitación. No requieren estímulo 
externo, ya que su despolarización es espontánea y 
generan su propio potencial de acción. 
TIPOS: 
1 - Nodo sinoauricular (SA): Actúa como marcapasos, 
generando potenciales de acción que se propagan por 
ambas aurículas, causando su contracción. 
2 - Nodo auriculoventricular (AV): Envía impulsos a 
través del Haz de His y sus ramas. 
3 - Fibras de Purkinje: Conducen rápidamente el 
potencial de acción desde el vértice cardíaco hasta el 
resto del miocardio ventricular. 
4 - Despolarización de los ventrículos - Haz 
interauricular de Bachmann: Fibras de conducción que 
transmiten la excitación eléctrica de la aurícula 
derechaa la aurícula izquierda. 
 
FRECUENCIA ESPONTANEA Y VELOCIDAD 
DE CONDUCCIÓN 
El umbral de excitación en el músculo cardíaco es de +20 
mV, lo que significa que, en el caso del nódulo SA, el 
cambio es de -60 mV a -40 mV. 
• Frecuencia de disparo: 
Nódulo SA: 60 a 100 potenciales de acción 
por minuto. 
Nódulo AV: 40 a 60 potenciales por minuto. 
Fibras de Purkinje: 15 a 40 potenciales por 
minuto. 
• Velocidad de conducción: 
Músculo auricular: 0,3 a 0,5 m/seg. 
Vías intermodales: 1 a 2 m/seg. 
Nódulo AV: 0,03 m/seg. 
Fibras de Purkinje: 1,5 a 4 m/seg. 
Músculo ventricular contráctil: 0,3 a 0,5 
m/seg. 
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POTENCIAL DE ACCIÓN 
Fase 0: Se produce la entrada de iones sodio, llevando 
el potencial de membrana a valores positivos. 
Fase 1: Cuando el interior de la fibra se vuelve 
electropositivo, se produce la salida del ion potasio. 
Esta repolarización por salida de potasio es una fase 
muy breve. 
Fase 2: La repolarización es contrarrestada por la 
entrada de más iones positivos, como sodio y calcio. La 
entrada de estos iones detiene o suspende 
momentáneamente la repolarización, estabilizando el 
potencial de membrana en un valor positivo. Esta parte 
del gráfico se llama meseta y dura aproximadamente 0,25 
segundos. 
Fase 3: Se recupera la permeabilidad para el potasio, 
permitiendo su salida y reiniciando la repolarización. 
Fase 4: Una vez recuperado el potencial de reposo, actúa 
la bomba de sodio y potasio para restablecer los niveles 
iónicos iniciales. 
 
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES 
La contracción del músculo cardíaco es similar a la del 
músculo esquelético, pero difiere en su bioquímica, ya 
que utiliza calcio extracelular además del retículo 
sarcoplásmico, debido al escaso desarrollo de esta 
estructura. 
La bomba de intercambio sodio-calcio cumple diferentes 
funciones: 
• En reposo: puede introducir calcio al depósito 
intracelular. 
• Durante el potencial de acción: facilita la 
entrada de calcio, promoviendo el cambio del 
potencial de membrana hacia un valor cercano a -
40 mV. 
• Durante la repolarización: facilita la salida de 
calcio. 
FENÓMENOS MECÁNICOS 
En el músculo cardíaco no se observan los fenómenos 
clásicos del músculo esquelético debido a sus 
características fisiológicas especiales, especialmente 
la duración del potencial de acción y del período 
refractario. 
Fenómeno escalera (treppe): 
En el músculo esquelético, las contracciones sucesivas 
con una frecuencia moderada pueden aumentar 
progresivamente la fuerza de contracción. Este fenómeno 
no se aplica al músculo cardíaco porque cada contracción 
está seguida por un período refractario largo, lo que 
impide el aumento progresivo de fuerza por estímulos 
repetidos. 
Suma de efecto y tetanización: 
En el músculo esquelético, varios estímulos seguidos 
pueden sumarse, produciendo una contracción más fuerte 
(suma), o incluso una contracción sostenida (tétano). 
En el músculo cardíaco, esto no es posible porque la 
duración del potencial de acción es casi igual al tiempo 
de contracción, y el corazón entra en un período 
refractario absoluto durante el cual no puede ser 
estimulado nuevamente. Esto impide la tetanización, lo 
cual es crucial para que el corazón pueda relajarse y 
llenarse de sangre entre latidos. 
LEYES QUE RIGEN EL CORAZÓN 
La ley de Frank-Starling establece que, dentro de los 
límites fisiológicos, el corazón puede expulsar toda la 
sangre que recibe, ajustando el gasto cardíaco al 
retorno venoso. 
El gasto cardíaco es el volumen de sangre que el corazón 
expulsa por minuto, y el retorno venoso es la cantidad 
de sangre que recibe en ese mismo tiempo. 
 
 
 
 
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RUIDOS CARDIACOS 
El corazón tiene una fase de llenado (diástole) y una de 
expulsión (sístole), identificadas por dos ruidos 
cardíacos. 
 
El primer ruido se debe al cierre de las válvulas 
auriculoventriculares, y el segundo, al cierre de las 
válvulas sigmoideas (aórtica y pulmonar). 
 
Existen un tercer y cuarto ruido, pero no se escuchan en 
adultos sanos. 
El primer ruido: tiene una duración de 0,14 segundos y 
una frecuencia de 25-45HZ. 
• El segundo ruido: tiene una duración de 0,11 segundos 
y una frecuencia de 50 HZ.