Biofísica DOL - Unidade 2 - Marcela Pinto Moura

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BIOFÍSICA 
UNIDADE DE APRENDIZAGEM II 
Profª Drª Marcela Pinto Moura 
LUZ VISÍVEL 
• Características: 
 
o Ondas eletromagnéticas 
• λ = 4 x 10-7 a 7 x 10-7 
• f = 7,5 x 1014 Hz a 4,3 x 1014 Hz 
 
o Velocidade (c): 3 x 108 m/s 
• Ar ou vácuo 
• Outros meios a velocidade (v) depende: 
 Índice de refração 
 
o Interação da luz com a matéria (Óptica) 
• Absorção, Reflexão e Refração 
 
 
 
https://s3.static.brasilescola.uol.com.br/img/2019/05/espectro-visivel.jpg 
REFLEXÃO, REFRAÇÃO E ABSORÇÃO DA LUZ 
https://www.sobiologia.com.br/conteudos/oitava_serie/optica4.php 
Link de vídeo: 
https://www.youtube.com/watch?v=k69j7dFT9mE 
LUZ VISÍVEL 
• Índice de refração 
o Quanto maior a redução da velocidade de propagação da luz, ao entrar no meio, maior será seu 
índice de refração (n). 
• n = c/v (n = 1 no vácuo; n ≤ 1 qualquer meio) 
 
o O índice de refração pode ser usado para caracterizar qualquer sistema óptico: 
• Lentes 
• Instrumentos ópticos 
• Olho humano 
 
o Ex.: Se a velocidade de propagação da luz no meio passa para 200.000 km/s, qual será o índice de 
refração da luz no meio (n)? (c = 3 x 108 m/s). 
 
 
 
 
 
LENTES CONVERGENTES E DIVERGENTES 
• Lentes 
o O fenômeno da refração permitiu que as lentes fossem construídas. 
• Convergentes ou convexas 
 Focaliza os feixes luminosos de uma fonte distante para um ponto (foco), do outro lado da lente. 
 A distância da lente até o foco de distância focal. 
 Biconvexas, plano-convexas e côncavo-convexas 
 
• Divergentes ou côncavas 
 Diverge os feixes luminosos de uma fonte distante. 
 Ao contrário da lente convexa, não apresenta ponto focal. 
 Bicôncavas, plano-côncavas e convexo-côncavas 
 
 
 
 
 
 
 
LENTES CONVERGENTES E DIVERGENTES 
https://s4.static.brasilescola.uol.com.br/img/2014/09/tipos%20de%20lentes%20(1).jpg 
https://s4.static.brasilescola.uol.com.br/img/2014/09/tipos%20de%20lentes%20(1).jpg 
https://s2.static.brasilescola.uol.com.br/img/2014/09/lente%20convergente.jpg 
https://s1.static.brasilescola.uol.com.br/img/2014/09/lente%20divergente.jpg 
Ponto focal 
LENTES CONVERGENTES E DIVERGENTES 
• Dioptria (D) 
o É o poder de convergência das lentes 
o Essa unidade corresponde ao inverso da distância focal (f), e é medida em metros. 
 
 
 
 
 
 
 
VISÃO 
• Seres vivos 
o Sistema sensorial 
1) Estímulo – Luz visível 
2) Receptor – Olhos 
3) Transdução dos fótons em sinais elétricos 
– Cones e bastonetes 
4) Interpretação – Sistema nervoso 
 
 
 
 
https://static.todamateria.com.br/upload/fo/rm/formacaodeimagemnoolhohumano.jpg 
VISÃO 
• Olho humano 
o Órgão sensorial de maior complexidade estrutural 
• Órgão fotorreceptivos e anatomia complexa 
o Estrutura física diferenciada/especializada → Mecanismo de transdução 
o Funções: 
• Conduzir a luz até os fotossensores; 
• Focalizar a imagem dos objetos sobre os fotorreceptores; 
• Manter a forma e movimentar; 
• Nutrir, lubrificar e proteger o olho; 
• Reduzir o ofuscamento e adaptar o olho a diferentes condições de luminosidade; 
• Conduzir as informações visuais para o SNC; 
• Processar as informações visuais. 
 
 
 
 
 
 
 
OLHO HUMANO 
• Anatomia 
o Cristalino: Parte do frontal do olho que funciona como uma lente convergente, do tipo bicôncava. 
o Pupila: comporta-se como um obturador, controlando a quantidade de luz que penetra no olho. 
o Retina: é a parte sensível à luz, onde são projetadas as imagens formadas pelo cristalino, e enviadas 
ao cérebro. 
o Músculos ciliares: distendem convenientemente o cristalino, alterando a distância focal. 
 
 
 
 
 
 
 
http://hob.med.br/wp-content/uploads/2013/06/olho-humano.jpg 
Estrutura Características 
Córnea 
Membrana transparente, avascularizada, que atua como uma lente convergente, direcionando os feixes 
luminosos para a formação da imagem na retina. 
Humor aquoso 
Fornecer a maior parte dos metabólitos necessários às células da córnea e do cristalino. Seu volume deve ser 
mantido constante para que a pressão intraocular seja menor do que 22 mmHg. 
Íris 
Membrana de cor variada que está localizada entre o humor aquoso e o cristalino. Na sua estrutura, possui 
músculos (dilatador e esfíncter) que lhe dão mobilidade para alterar o diâmetro do seu orifício, a pupila. 
Pupila 
Considerado o “obturador” do olho humano, controla a entrada de luz em ambientes com baixa ou alta 
luminosidade, através de sua contração ou dilatação. 
Cristalino 
É uma lente convergente do tipo biconvexa que, juntamente com a córnea, focaliza a luz captada pelo globo 
ocular sobre a retina para a formação da imagem. Modificações em sua anatomia permitem a observação de 
objetos próximos ou distantes ao observador (acomodação visual). 
Humor vítreo 
Fluido gelatinoso e transparente que preenche a câmara situada entre o cristalino e a retina, que ajuda a manter 
o formato globoso dos olhos. 
Retina 
Local onde são formadas as imagens reais dos objetos observados pelo globo ocular. Essas imagens são 
invertidas e menores do que aquelas vistas pelo observador. 
Nervo óptico 
Formado pela convergência dos neurônios que formam a retina, ele é responsável pela propagação do 
impulso elétrico ao cérebro. 
Ponto cego 
Região da retina por onde sai o nervo óptico, e passam a artéria central e a veia central da retina, que realizam 
a nutrição do globo ocular. Nessa região não existem cones nem bastonetes e por isso nenhuma imagem pode 
ser visualizada. 
FORMAÇÃO DA IMAGEM 
• Etapas 
o A formação da imagem na retina requer 4 processos básicos: 
1) Refração dos raios de luz 
2) Acomodação (aumento da curvatura) da lente (cristalino) 
3) Constrição da pupila 
4) Convergência dos feixes luminosos 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFRAÇÃO DA LUZ 
• “Sistema fotográfico humano” 
o Sistema de lentes do olho: 
• Interface ar-córnea 
• Interface córnea-humor aquoso 
• Interface humor aquoso- cristalino 
• Interface cristalino-humor vítreo 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.droneinart.com/wp-content/uploads/2017/03/olhoemaquina.jpg 
REFRAÇÃO DA LUZ 
• “Sistema fotográfico humano” 
o Olho reduzido 
• Única lente 
• Ponto central 17 mm adiante da retina 
• Poder de refração total = 59 dioptrias 
 Ar=1 
 Córnea = 1,38 
 Humor aquoso = 1,40 
 Humor vítreo = 1,38 
 
 
 
 
 
 
 
 
ACOMODAÇÃO DO OLHO 
• Acomodação do olho 
o Acomodação à distância 
• Modificações da geometria do cristalino 
• Variação do raio de curvatura 
• Poder de refração (15 a 29 dioptrias) 
 
o Musculatura ciliar 
• Relaxada: Tensão dos ligamentos suspensores sobre o cristalino 
o Cristalino forma delgada → Objetos distantes. 
• Contraída: Reduz tensão no cristalino 
o Cristalino forma mais esférica → Objetos próximos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
ACOMODAÇÃO DO OLHO 
https://image.slidesharecdn.com/11-01aula10olhoeviso-171120185048/95/sistema-sensorial-olho-e-viso-9-638.jpg?cb=1511204343 
ADAPTAÇÃO À LUZ 
• Movimentação da pupila 
o Dependendo da intensidade da luz incidente no olho, a pupila regula seu diâmetro. 
 
• Alta luminosidade 
 Músculo esfíncter 
 Diminui o diâmetro da pupila 
 
• Baixa luminosidade 
 Músculo dilatador 
 Aumenta a pupila 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRAJETÓRIA DA LUZ NO OLHO HUMANO 
RETINA 
• Local onde ocorrem as conversões químicas → fototransdução 
o Composição (3 camadas de neurônios): 
 
1) Camada de células ganglionares 
 Axônios → nervo óptico 
 
2) Camada de células bipolares 
 
3) Camada de células fotorreceptoras 
 Cones e bastonetes 
 Absorção de fótons de luz 
 
4) Epitélio pigmentar 
 Maquinaria bioquímica para regeneração de moléculas de fotopigmentos 
 Nutre e protege os fotorreceptores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RETINA 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://image1.slideserve.com/3590840/retina-l.jpg 
FOTORRECEPTORES 
• Cones 
o Maior concentração– fovea centralis 
o Função: visão detalhada, precisa e colorida 
o Resposta rápida 
o Baixa sensibilidade à luz 
o Pigmento fotossensível: Iodopsinas 
• Iodopsina + retinal → pigmentos (azul, verde e vermelho) 
 
 
 
• Bastonetes 
o Localização: Retina periférica 
o Função: visão noturna 
o Resposta lenta 
o Alta sensibilidade à luz 
o Pigmento fotossensível: Rodopsina (↑↑luz) 
• Rodopsina → 11-cis-retinal (Vit.A) + opsina 
 
 
 
 
 
 
https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT_XJ7TQe9CUv-
LHHSLucdZ2jPo32iuaSpNAJifdfmxXVUdLxY4 
FOTOTRANSDUÇÃO 
• Processo 
1) Camada fotorreceptora 
o Produz os potenciais geradores de sinal. 
o A informação é conduzida às células bipolares e depois às células ganglionares. 
 
2) Camada ganglionar 
o Os axônios das células ganglionares unem-se para formar o nervo óptico. 
 
3) Nervo óptico 
o Transmite os impulsos visuais ao córtex cerebral do lobo occipital do cérebro, que 
interpretará a sensação visual. 
 
 
 
 
 
 
FOTOTRANSDUÇÃO 
• Na escuridão – excitação dos fotorreceptores: 
o A membrana dos bastonetes apresenta canais iônicos abertos, permitindo a passagens 
de íons. 
• Ligação dos canais de Na+ e Ca++ ao GMPc (monofosfato cíclico de guanosina), o que os deixa 
abertos. 
• É possível detectar uma corrente elétrica (I) entre os dois segmentos do bastonete (corrente de 
escuro). 
• O influxo iônico poder ser devido aos íons de Na+ (90%), ou aos íons de Ca++ (10%). 
• A corrente de escuro (I) mantém o bastonete despolarizado (-40mV), liberando glutamato, ao nível 
de células bipolares e horizontais. 
 
 
 
 
 
 
FOTOTRANSDUÇÃO 
http://physiologyplus.com/wp-content/uploads/2017/01/light-and-dark-responses.png 
FOTOTRANSDUÇÃO 
• No claro – excitação dos fotorreceptores: 
o Um fóton ativa um elétron no 11-cis-retinal, levando à formação da metarrodopsina II, a 
forma ativa da rodopsina; 
• A metarrodopsina II ativa várias moléculas de transducina; 
• A transducina, na forma ativa, atua ativando várias moléculas de fosfodiesterase. 
• A fosfodiesterase (PDE) ativada catalisa a hidrólise de GMPc, formando 5’-GMP. 
• A hidrólise de GMPc provoca o fechamento dos canais de Na+ e Ca++. 
 Com o fechamento desses canais iônicos a membrana hiperpolariza. 
 
 
 
 
 
 
 
FOTOTRANSDUÇÃO 
• No claro – excitação dos fotorreceptores: 
 
• A diminuição do potencial de membrana inibe a formação de glutamato, passando a informação da 
excitação luminosa para as células bipolares e horizontais. 
 
• Em seguida, a rodopsina quinase inativa a metarrodopsina II, e toda a cascata volta ao estado 
normal (escuridão), com os canais de Na+ abertos. 
 
 
 
 
 
 
FOTOTRANSDUÇÃO 
http://physiologyplus.com/wp-content/uploads/2017/01/light-and-dark-responses.png 
PROBLEMAS DE VISÃO 
• Características: 
o Olho normal (emétrope): 
• Objetos situados à distância são focalizados sobre a retina. 
 
o Problemas de visão: 
• Presbiopia 
• Miopia 
• Hipermetropia 
• Astigmatismo 
• Daltonismo 
 
 
 
 
 
 
PROBLEMAS DE VISÃO 
• Presbiopia 
o A presbiopia ou “vista cansada” ocorre devido à perda de flexibilidade dos músculos 
ciliares ou ao aumento da rigidez do cristalino, o que reduz o poder de acomodação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRESBIOPIA 
A correção desta patologia é feita usando lentes bifocais. 
https://202248-609124-1-raikfcquaxqncofqfm.stackpathdns.com/blog/wp-content/uploads/2018/11/181114-sintomas-presbiopia.jpg 
PROBLEMAS DE VISÃO 
• Miopia 
o Na maioria das vezes, um globo ocular mais longo é a causa da miopia. 
• O foco da imagem formada recai antes da retina. 
• Em consequência, o olho míope tem dificuldade em ver objetos a grande distância. 
 
o Pode-se corrigir miopia com uma lente divergente ou cirurgicamente, com a utilização de raio 
laser para adequar a curvatura da córnea. 
 
 
 
 
 
 
MIOPIA 
Link do vídeo 1: 
 
https://www.youtube.com/watch?time_continue=17&
v=GZnFkkaAAzM&feature=emb_logo 
Link do vídeo 2: 
 
https://www.youtube.com/watch?time_continue=7
&v=wGD2HQlJtfM&feature=emb_logo 
PROBLEMAS DE VISÃO 
• Hipermetropia 
o É uma patologia em que o eixo ocular é mais curto que o normal. 
• Em consequência, o olho hipermétrope tem dificuldade em ver objetos próximos. 
 
o Um objeto colocado a pequena distância tem sua imagem formada depois da retina. 
• Pode-se corrigir a hipermetropia com uma lente convergente. 
 
 
 
 
 
 
HIPERMETROPIA 
Link do vídeo: 
 
https://www.youtube.com/watch?v=RozUuW1p0jU 
PROBLEMAS DE VISÃO 
• Astigmatismo 
o Ocorre quando a córnea apresenta um formato oblongo, ou, mais raramente, o cristalino 
apresenta tal formato. 
• Múltiplos pontos focais 
 
o Para corrigir essa anomalia é necessário o uso de lentes cilíndricas. 
• Mudar a distância focal do olho, na direção onde o raio de curvatura da córnea difere de suas 
demais partes. 
 
 
 
 
 
 
ASTIGMATISMO 
Link do vídeo: 
 
https://www.youtube.com/watch?v=J2SrGs-OjY8 
MIOPIA, HIPERMETROPIA E ASTIGMATISMO 
PROBLEMAS DE VISÃO 
• Daltonismo 
o É uma patologia visual cuja pessoa pode ter ausência ou redução na sensibilidade de um, 
dois ou dos três tipos de cones. 
• Mutação genética (ligada ao X) - Homens 
 
• O caso mais comum de daltonismo é em virtude do cone sensível ao vermelho (vermelho → preto). 
 
• Em casos menos comuns pode haver problemas com os cones sensíveis ao verde ou ao azul. 
 
 
 
 
 
 
TESTE DE ISHIHARA 
Link do vídeo: 
 
https://www.youtube.com/watch?v=2Fk
YGo_VzOg 
TIPOS DE DALTONISMO 
https://educamais.com/wp-content/uploads/2015/11/Tipos-de-Daltonismo.jpg 
ÓCULOS ENCHROMA 
https://encrypted-
tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRMzIA3ABNQWYU3VGRJ_P4kmLSUrxZEoR
qaFCq0ca_Pnt7V3QWL 
http://saobernardo.com/blog/wp-content/uploads/2018/09/lentes-daltonicos.jpg 
https://tecnoblog.net/197830/oculos-enchroma-daltonismo/ 
Link do vídeo: 
 
https://www.youtube.com/watch?v=H8dEJiFXceE 
Defeito visual Causas Características 
Lentes 
corretivas 
Outros 
tratamentos 
Miopia 
Alongamento do globo ocular; 
córnea excessivamente 
convergente. 
Formação da imagem ocorre antes 
da retina, o que dificulta a 
observação de objetos distantes. 
Lentes divergentes Cirurgia corretiva. 
Hipermetropia 
Encurtamento do globo ocular; 
córnea com convergência 
diminuída. 
Formação da imagem ocorre depois 
da retina, o que dificulta a 
observação de objetos próximos. 
Lentes 
convergentes 
Em alguns casos, 
pode haver indicação 
cirúrgica. 
Astigmatismo 
Irregularidades na curvatura da 
córnea ou, mais raramente do 
cristalino. 
Formação de múltiplos pontos 
focais, o que impede a distinção de 
linhas verticais e horizontais. 
Lentes cilíndricas 
Em alguns casos, 
pode haver indicação 
cirúrgica. 
Presbiopia 
Perda da flexibilidade do cristalino 
e/ou do músculo ciliar. Também 
conhecida como “vista cansada”. 
Problema progressivo, que dificulta 
a observação de objetos próximos. 
Lentes 
convergentes 
Em alguns casos, 
pode haver indicação 
cirúrgica. 
Daltonismo 
Defeito congênito nas células 
fotorreceptoras (cones), com 
padrão de herança recessivo 
ligado ao cromossomo X. 
Incapacidade de distinguir cores, 
como o vermelho ou o verde. Em 
casos mais graves a pessoa não 
enxerga nenhuma cor. 
--------- 
Óculos com filtros 
especiais que 
aumentam o grau de 
saturação das cores. 
ILUSÕES DE ÓPTICA 
 Ambíguas Escondidas 
 
 
 
 
 
 
Fonte: http://www.portaldaretina.com.br/ilusoes/index.asp 
ILUSÕES DE ÓPTICA 
 Letras Arte 
 
 
 
 
 
 
Fonte: http://www.portaldaretina.com.br/ilusoes/index.asp 
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