Introdução à Biofísica: Termodinâmica e Sistemas

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Biofísica
Prof. Giovanna Vidal
JOÃO PESSOA
2015
Considerações gerais
Caro aluno,
A disciplina biofísica é de suma importância na área da saúde, porque é impossível compreender a manifestação da vida no universo sem integrar estes conceitos a processos físicos.
Para um excelente rendimento na disciplina é fundamental que os estudantes realizem os estudos dirigidos após o final de cada aula, para que as dúvidas não sejam acumuladas e ao mesmo tempo ajude na fixação dos conteúdos.
Ao início de cada aula será questionado se existe alguma dúvida dos conteúdos anteriores, caso sim estas serão resolvidas no momento. Apenas antes das avaliações, a correção geral dos exercícios será realizada independente de haver ou não dúvidas, para que a mesma sirva de revisão.
Bons estudos! Atenciosamente, Giovanna Vidal.
UNIDADE I: Termodinâmica
Componentes principais do universo.
De acordo com o professor Ideltônio Fonseca “Os seres vivos são constituídos de MATÉRIA, e portanto, ocupam ESPAÇO próprio, seus processos vitais ocorrem diante da conversão e utilização de ENERGIA e necessariamente ao longo do TEMPO.
Forças universais
Relação de equilíbrio e homeostase.
3.1 Homeostase: Propriedade dos seres vivos que tem a função de regular o ambiente interno para a manutenção de uma condição estável. Ex: bomba de sódio e potássio.
3.2 Equilíbrio: Refere-se a partes iguais.
4. Sistemas da natureza
Existem três tipos de sistemas:
Sistemas Abertos: capazes de trocar energia, matéria, informação com outros sistemas de forma significativa para ocorrem influências transformadoras entre si. O corpo humano constitui-se deste tipo de sistema.
Sistemas fechados: capazes de trocar apenas energia e informação, sem transferência de matéria entre eles e sua circunvizinhança.
Sistemas isolados: Não há interação com outros sistemas. São interdependentes. Obs. Não existe um sistema isolado perfeito.
5.Termodinâmica
5.1 Considerações gerais
É o ramo da física que estuda a relação entre calor, temperatura, trabalho e energia.
Tenta matematicamente prever condições de equilíbrio de um sistema.
5.2 Leis da Termodinâmica
5.2.1 Primeira Lei
A variação da energia interna de um sistema é igual a diferença entre o calor e o trabalho trocados pelo sistema com o meio externo. Q= T + ∆U 
Conservação de energia: energia do universo é constante
A energia não pode ser criada ou destruída, mas somente convertida de uma forma em outra.
Toda transformação de energia se acompanha de produção de calor.
Qualquer forma de energia ou trabalho pode ser convertida em calor.
Exemplo 1:
Com relação a primeira lei da termodinâmica (Q= T + ∆U) responda:
Um organismo recebeu energia e esta foi utilizada para realizar um trabalho de 150J e também foi utilizada para variar a energia interna em 50J. Qual a quantidade de calor fornecida ao sistema?
Q= T + ∆U → Q= 150 + 50→ Q= 150J.
Exemplo 2:
Com relação a primeira lei da termodinâmica (Q= T + ∆U) responda:
Um organismo recebeu uma quantidade de energia de 200J e desta energia fornecida 80J utilizada para realizar um trabalho. Considerando que a dissipação de calor não foi significativa, determine quanto desta energia foi utilizada para variar a energia interna do sistema. 
Q= T + ∆U → 200= 80 + ∆U → 200 – 80 = ∆U → ∆U =120J
Exemplo 3:
Com relação a primeira lei da termodinâmica (Q= T + ∆U) responda:
Um organismo recebeu uma quantidade de energia de 300J e desta energia 100J energia foi utilizada para variar a energia interna do sistema. Considerando que a dissipação de calor não foi significativa, e que o restante da energia foi utilizada para realizar um trabalho, calcule em o trabalho realizado.
Q= T + ∆U → 300 = T + 100 → 300 – 100 = T→ T= 200J
5.2.2 Segunda Lei da termodinâmica
É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclo, transforme em trabalho todo calor fornecido por uma fonte. T= Q1- Q2
É possível com a realização de um TRABALHO transferir energia de níveis mais baixos para mais altos.
Todo sistema que realiza TRABALHO tem a energia diminuída.
5.2.3 Terceira Lei da Termodinâmica.
No zero Kelvin não há produção de entropia. Este estado é hipotético. Afirma que nesta temperatura a energia cinética das moléculas é nula.
6. Conceitos físicos
Entalpias: é a energia armazenada em um sistema.
Entropias: é o grau de agitação das moléculas.
Energia livre= Entalpia- Entropia
Catálise: agente que acelera a reação química. O principal catalisador biológico são as enzimas.
ESTUDO DIRIGIDO 1
1. Qual a diferença entre equilíbrio e homeostasia?
2. Os seres vivos tentam manter o equilíbrio ou a homeostase? 
3. Qual tipo de sistema corresponde o corpo humano (aberto, fechado, ou isolado) e porque?
4. Com relação a primeira lei da termodinâmica (Q= T + ∆U) responda:
Um organismo recebeu energia e esta foi utilizada para realizar um trabalho de 100J e também foi utilizada para variar a energia interna em 30J. Qual a quantidade de calor fornecida ao sistema?
5. De acordo com a primeira lei da termodinâmica, a energia universal pode ser perdida?
6. De acordo com a segunda lei da termodinâmica a matéria e a energia sempre passa de onde tem maior concentração para menor concentração. Existe possibilidade nos sistemas biológicos de a matéria ou energia seguir de uma concentração menor para uma concentração maior? Caso, sim, como é feito este processo?
7. O que é catálise? Qual o principal catalisador biológico?
8. Com relação aos conceitos de entropia, de que forma os seres vivos buscam manter-se (com baixa ou alta entropia)?
Filipenses 4:13 “Tudo posso naquele que me fortalece”
7. Energia em biologia 
Todo trabalho biológico começa a nível molecular.
O coração realiza trabalho T= P. ∆V
Músculos T=F.d
Estes trabalhos não são como a máquina térmica. A energia é elétrica. 
8. Entropia em biologia 
Tendência: ↑entropia → energia↓
Seres vivos lutam: ↓entropia → energia↓
9. Alterações fisiopatológicas e entropia
10. Biotermologia
É o estudo da biofisísica das trocas de calor
10.1 Temperatura corporal 
Endotérmicos (homeotérmicos): animais controlam a sua temperatura interna corporal a despeito das variações de temperaturas ambientes. Temperatura interna: 36,5ºC a 37ºC. 
10.2 Controle da Temperatura corporal pelo hipotálamo
Foi verificado que lesões no hipotálamo anterior produz hipertermia (aumento de temperatura corporal). Desta forma, concluímos que quando esta área está íntegra, possui a função de perda de calor. Também foi verificado que lesões no hipotálamo posterior causa hipotermia (diminuição da temperatura corporal). Desta forma, concluímos que quando esta área está íntegra, possui a função de produção de calor.
10.3 Termogênese biológica
Termogênese mecânica: o tremor do corpo provoca agitação das células, levando a um aumento metabólico e consequentemente a um aumento da produção de calor local.
Termogênese química: as gorduras são consideradas fontes de energia secundária, os carboidratos são convertidos em glicose, que por sua vez é uma fonte de energia primária, e algumas das proteínas são enzimas que funcionam como catalizadores biológicos. Obs. Cada grama de proteína gera 4Kcal.
ESTUDO DIRIGIDO 2
Complete a frase com relação a entropia.
“Os seres humanos os seres humanos procuram ____________ (aumentar/diminuir) a entropia de forma que gaste uma quantidade _____________ (maior/menor) de energia. 
Quando o corpo está acometido de uma doença, isto significa que a entropia na região acometida pela afecção aumentou ou diminuiu?
O que significa termogênese e termólise?
Explique de que forma ocorre a termogênese biológica.
“Aquele que habita no esconderijo do altíssimo, à sombra do Onipotente, descansará”. Salmo 91:1.
10.4 Reação do organismo a baixa temperatura
Os receptores de frio na pele vão estimular o córtex cerebral para de forma voluntária se proteger do frio. Com isso, o indivíduo costumautilizar roupas mais quentes, procuram aumentar a atividade metabólica (andam, esfregam seu corpo, etc.), comem e encaracolam o seu corpo.
Os receptores de frio na pele, junto com a diminuição da temperatura sanguínea estimulam o termostato hipotalâmico, ou seja, estimula o hipotálamo a exercer sua função de controle energético. Com isso o organismo começa a tremer, para ganhar energia, também encaracola (mesmo dormindo ou inconsciente), estimula os hormônios da tireóide e o SNS (explicados a seguir).
A hipófise produz a tireotrofina (TSH) que por sua vez estimula a tireóide a secretar os hormônios T3 e T4 que eleva o metabolismo.
Já o SNS estimula a piloereção (ereção dos pêlos) para evitar a perda de calor, vasoconstricção, o que leva a um aumento de pressão e de temperatura, queima de tecido marrom (tecido adiposo unilocular).
Medula adrenal (parte interna da glândula adrenal) localizada a acima dos rins, libera adrenalina e noradrenalina, que por sua vez apresenta a função de aumentar o metabolismo. 
10.5 Reação do organismo a alta temperatura
Os receptores de calor na pele vão estimular o córtex cerebral para de forma voluntária se proteger do calor. Com isso, o indivíduo costuma utilizar roupas mais leves, procuram beber mais líquidos e se refrescar com maior freqüência.
O aumento de temperatura cutânea associado ao aumento da temperatura sanguínea estimula o termostato hipotalâmico. Este, por sua vez, reage promovendo uma vasodilatação cutânea, aumentando a atividade metabólica da glândula sudorípara. Ao liberar mais suor, ocorre resfriamento externo do corpo e conseqüentemente diminuição da temperatura corporal.
ESTUDO DIRIGIDO 3
1. Quando estamos submetidos a situação de baixa ou alta temperatura, o corpo humano estimula os receptores de frio ou calor na pele e altera a temperatura sanguínea. Estes mecanismos estimulam o córtex cerebral e o termostato hipotalâmico. Com relação a este mecanismo, responda:
A estimulação do córtex cerebral induz o organismo a uma resposta voluntária ou involuntária para o controle de temperatura?
A estimulação do termostato hipotalâmico induz o organismo a uma resposta voluntária ou involuntária para o controle de temperatura?
2. Com relação aos mecanismos supracitados, complete as frases a seguir: 
Nos agasalhamos, aumentamos a atividade muscular, comemos mais e encaracolamos quando estamos submetidos a ___________(alta/baixa) temperatura, no intuito de fazer com que o corpo humano ___________________ (aqueça/resfrie). Este mecanismo é controlado pelo________________________ (córtex cerebral/ termostato hipotalâmico).
3. De que forma a hipófise age durante a termogênese biológica? 
4. Explique de que forma o organismo realiza o mecanismo de termólise corporal. 
“ ’O Senhor’ refrigera a minha alma; guia-me pelas veredas da justiça, por amor do seu nome” Salmo 23:3
10.6 Fatores que interferem na temperatura corporal
Ritmo nictemeral: temperatura menor de madrugada e elevada no final da tarde;
Esforço físico;
Idade;
Ciclo menstrual: aumenta na 2ºmetade do ciclo.
Ambiente
Doenças mentais.
10.7 Mecanismos de troca de calor com o ambiente 
10.8 Disfunções relacionadas a ambientes quentes
Brotoejas: ruptura dos ductos das gl sudoríparas
Edema
Cãimbras: distúrbio hidroeletrolítico 
Síncopes: diminuição do retorno venoso. 
10.9 Disfunções relacionadas a ambientes frios
Congelamento
Lesões bolhosas
Gangrena isquêmica
11. Febre
11.1 Mecanismo de formação
Evidências sugerem que a febre é a resposta adaptativa que ocorre quando o corpo luta contra os patógenos. A febre é um aumento na temperatura em resposta a substâncias chamadas pirogênicas. 
Substância pirogênicas exógenas derivam de bactérias e vírus e substâncias pirogênicas endógenas são produzidas pelas células imunes em resposta a infecção. Este por sua vez estimula o hipotálamo a aumentar a temperatura corporal por meio da vaoconstricção e tremor.
Quando ocorre a cura, diminui o número de substâncias pirogênicas endógenas, estimulando o hipotálamo a realizar uma vasodilatação e transpiração.
11.2 Análise gráfica e característica das febres.
11.2.1 Indivíduo sem febre (normotérmico)
Indivíduo com temperatura de 36 a 37,5ºC.
11.2.2 Febre contínua
Permanece acima do normal, com variações de até 1 grau; exemplo frequente é a febre da pneumonia.
11.2.3 Febre remitente
As variações são acima de 1 grau. São exemplos a febre dos abcesso, sepse, sarampo e tuberculose.
11.2.4 Febre intermitente
A hipertermia é interrompida por períodos de temperatura normal, é característica da malária.
Obs. A malária ou paludismo é uma doença infecciosa aguda ou crônica causada por protozoários parasitas do gênero Plasmodium, transmitidos pela picada do mosquito do gênero Anopheles fêmea. Na malária a febre ocorre quando os parasitos das celulas sanguineas, após multiplicarem-se dentro delas, rompem as células e daí são liberados, passando a infectar novas células. 
ESTUDO DIRIGIDO 4
1. Explique os mecanismos de troca de calor corporal com o ambiente:
Evaporação:
Condução:
Convecção:
Radiação: 
 
2. Explique o mecanismo da febre.
3. Analise as tabelas a seguir e identifique se o paciente tem ou não febre. Caso possua, cite o tipo e as possíveis causas:
Paciente 1 Paciente 2 Paciente 3 Paciente 4
UNIDADE II: Biofísica das membranas
1. Comparação das células com equipamentos elétricos
As células vivas dependem da atividade elétrica para sua existência e os tecidos formados por elas. A mesma teoria se aplica ao uso de seus componentes elétricos; eles obedecem as mesmas leis e usam as mesmas unidades de or ex, voltagem, capacitancia, fluxo de corrente e resistência comparado a um aparelho elétrico. A principal diferença da eletricidade nos tecidos biológicos e nos equipamentos é que as células e tecidos usam os ions para o movimento das cargas, enquanto os sistemas elétricos utilizam os elétrons elétrons. 
 
 ÍON ELÉTRON
A forma com que a célula consegue manter o funcionamento deste circuito elétrico é por meio da membrana plasmética.
2. Função da membrana plasmática
Isolamento físico: líquido entra e extra celular;
Regulação das trocas do meio externo: íons, nutriente e resíduos;
Comunicação com o meio externo;
Suporte estrutural
3. Principais constituintes da mambrana
Os principais constituintes da membrana plasmática são os lipídios que apresenta a função de permeabilidade seletiva, e as proteínas, com a função de carrear substâncias para o interior das células.
4. Lipídios das membranas
Fosfolipídios: é o principal constituinte da membrana. Apresenta como função a manutenção da permeabilidade. 
Esfingolipídios: ligeiramente mais longo. Possivelmente apresenta como função o reconhecimento celular. 
Colesterol: mantém a rigidez da célula e ajuda a diminuir a permeabilidade.
Obs: Cabeça hidrofílica e cauda hidrofóbica.
5.Resumo da função da membrana plasmática por estrutura.
6. Transporte transmembrana
Difusão simples: transporte de soluto do meio mais concentrado para o meio menos concentrado, sem ajuda de proteínas.
Difusão facilitada: transporte de soluto do meio mais concentrado para o meio menos concentrado, com ajuda de proteínas.
Transporte ativo: transporte de soluto do meio menos concentrado para o meio mais concentrado.Ex. Bomba de sódio e potássio Único com gasto de energia!!!!!
Osmose: transporte de solvente do meio menos concentrado para o meio mais concentrado. Único que transporta solvente!!!!!
DIFUSÃO OSMOSE TRANSPORTE ATIVO
 
7. 1 Considerações gerais sobre a bomba de sódio e potássio.
Bomba de sódio e potássio 
O Na é uma molécula higroscópica: atrai água.
Bomba evita a estumefação celular.
Tem duas subunidades: alfa e beta 
7.2 Funcionamento da bomba de sódio e potássio
 1º Três sódios se encaixana subunidade alpha.
2º O ATP libera um fosfato (P) na subunidade beta para que a proteína mude o formato.
3º A proteína muda o formato é o Na+ é liberado no meio extracelular.
4º Dois potássios se encaixam na subunidade beta
5º O fósforo é liberado e a proteína volta a posição inicial
6º Os potássios se desprendem e são liberados no meio intracelular.
8º Potencial de ação da membrana 
Apresenta como finalidade gerar uma DDP para que haja contração muscular e transmissão de impulso pelos nervos. 
8.1 Etapa da despolarização
1º Repouso (interior da célula é um pouco carregado negativamente). 
2º Despolarização: corre abertura do canal de sódio tornando o meio intracelular menos negativo, até que o mesmo se torna positivo. 
3º Repolarização: quando o potencial elétrico chega a +40 mV no interior, os canais de sódio fecham e ocorre a abertura dos canais de potássio. O movimento de íons de potássio positivos para o exterior da membrana faz com que o interior fique mais negativo e volte ao potencial de repouso da membrana (repolariza a célula);
ESTUDO DIRIGIDO 5
1. Com relação a membrana plasmática, responda:
Quais as principais funções:
Quais os principais constituintes:
2. Nomeie as estruturas abaixo da membrana.
3. Descreva, com suas palavras, os transportes da membrana plasmática:
Difusão simples:
Difusão facilitada:
Osmose:
Transporte ativo:
4. Descreva resumidamente o funcionamento da bomba de sódio e potássio.
5. Explique o potencial de ação que ocorre na membrana plasmática das células musculares e nos músculos.
Mateus 6: 33“Buscai em primeiro lugar o reino de Deus e sua justiça e todas as demais coisas vos serão acrescentadas”.
UNIDADE III: Biofísica da visão
Parte 1: Anatomia do olho
1. Introdução
As informações do mundo exterior são captadas e transmitidas ao cérebro pelo os órgãos dos sentidos. 
2. Anatomia externa do olho
3.Constituintes do globo ocular
Íris: área colorida do olho com a finalidade de alterar o tamanho da pupila.
Pupila: controla a entrada e saída de luz;
Córnea: membrana transparente que envolve a íris, foca a luz no interior do olho (retina).
Humo aquoso: líquido entre a córnea e a íris.
Esclera: cor branca do olho, formada por tecido fibroso resistente que mantém a forma esférica do globo ocular.
Conjuntiva: membrana branca que envolve a esclera. 
Retina: membrana onde estão os fotorreceptores
Fóvea: centro da retina. Onde se forma a imagem
Mácula lútea: mancha clara ao redor da fóvea
O humor vítreo: fluido gelatinoso e transparente semelhante ao liquido extracelular, porém rico em fibras colágenas e ac. hialurônico.
Coróide: película responsável pela nutrição da retina
Obs. Ponto cego ou disco óptico
4. SNS e midríase 
 Algumas drogas: atropina, cocaína, álcool. Indicativo de lesões do tronco encefálico ou de síndrome do pânico. 
Midríase: animais como o boi a caminho do abate.
Popularmente como sinal de interesse amoroso.
5. SNP e miose 
Oposto da midríase;
Os colírio que estimulam são chamados de mióticos 
Estudo dirigido 6
Cite o nome das estruturas a seguir e das membranas que envolve as regiões:
Identifique e nomeie as partes internas do olho:
Qual a finalidade das estruturas abaixo:
Íres:
Pupila:
Retina:
Fóvea:
Diferencie abaixo as situações na qual ocorre midríase ou miose:
Ambientes com muita luz:
Estado de pavor:
Ambientes com pouca luz:
Danos ao tronco encefálico:
Paixão:
Controlado pelo SNS:
Controlado pelo SNP:
“Filho meu, atende a Minha sabedoria; a Minha inteligêngica inclina o teu ouvido. Para que guardem os meus conselhos e teus lábios observem o conhecimento”. Provérbios: 5:1-2
Parte 2: Processo de formação de imagem
6. Lentes 
Cristalino: lente bi-convexa de estrutura variável sustentada pelo ligamento suspensor.
Sua forma pode ser alterada pelos musculos ciliares que se encontram no corpo ciliar. 
 Lentes fisiológicas 
A córnea e o cristalino funcionam como lentes convergentes
Eixo óptico: linha que liga o centro da córnea e o cristalino.
Eixo visual: linha entre a fóvea e o centro do cristalino.
7.Convergência dos raios 
8.Sensores de luz 
Na fóvea existe os cones: células especializados na detecção de cor e luz. Operam em condições de grande intensidade luminosa. 
Demais regiões da retina: predominância de bastonetes. Células nervosas que se ativam em baixa luminosidade. Não consegue detalhar a imagem e discriminar as cores.
Sinapse: libera glutamato. Impede que as células gerem PA na ausência de luz.
Discos de membrana: presença de rodopsina que inibe o glutamato. 
5. Caminho percorrido pela luz 
Fótons→ Córnea → Humor aquoso→ Pupila→ Humor vítreo→ Retina→ Sensores de luz- converte impulso luminoso em elétrico → Transporte pelo n. óptico- cérebro- converte em imagem. 
7.Adaptação do olho humano
O olho humano adapta-se em resposta a distância focal e da luminosidade do ambiente.
Distância: modificações na geometria do cristalino.
Luminosidade: variação da fenda palpebral; variação do diâmetro pupilar, variação dos fotopigmentos na retina.
Obs: fenda palpebral = espaço estre as palpebras. 
8.Nomenclatura 
Emétrope: um indivíduo com visão normal. Capaz de produzir imagem nítida sobre a retina.
Amétrope: um indivíduo que possui alterações nos mecanismos de formação da imagem. 
9. Olho normal 
A luz incide em raios paralelos na córnea e há convergência dos raios luminosos, que continua no cristalino. 
No olho normal a luz é focalizada na fóvea.
 
10.Miopia 
O globo ocular é excessivamente comprido. 
 Visão do míope
 
11.Hipermetropia 
O globo ocular é extremamente curto. 
11.1Visão da hipermetropia
 
12.Astigmatismo 
A córnea ou o cristalino apresenta imperfeição na curvatura. 
12.1Visão do astigmatismo 
13. Presbiopia 
Popularmente conhecida como "vista cansada“.
Ocorre após os 40 anos, o cristalino perde a flexibilidade necessária para ajuste do foco.
 
14. Defeitos ópticos do olho
Defeitos de transparência : normalmente por deposição de cálcio no interior do cristalino ou desnaturação de proteínas
15. Lentes corretivas
15.1 Miopia 
Miopia: lentes divergentes
Caso mais comum: lentes de bordas grossas.
A luz espalhada: necessidade de uma distância maior para convergir em um ponto
 
15.2 Hipermetropia
Hipermetropia: lentes convergente.
Ajuda a convergir os raios rapidamente para que não ocorre a focalização após a retina. 
Estudo dirigido 8
1. Com relação ao olho humano, cite a função das substâncias abaixo, no processo de formação da imagem.
Glutamato.
Rodopsina
2. Descreva o caminho percorrido pela luz, do olho humano ao cérebro.
3. Identifique o tipo de visão dos olhos abaixo e o tipo de lente mais apropriada quando necessário
“Porque Deus amou o mundo de tal maneira que deu o Seu Filho unigênito para que todos os que Nele crê, não pareça, mas tenha a vida eterna”. João 3:16.
UNIDADE IV: ESPECTOFOTOMETRIA
1. Definição
Técnica analítica que utiliza a luz para medir a concentração das soluções através da interação da luz com a matéria. 
2. Espectofotômetro
Instrumentos capazes de registrar dados de absorvância ou transmitância em função do comprimento de onda.
3. Componentes internos do espectofotômetro
 
A= Fonte de Luz; B= Colimador(dispositivo de absorção); C= Prisma; D= Fenda seletora; E= cubeta; F= célula fotoelétrica; G= amplificador 
4. Princípios básicos
Observamos que quanto maior a concentração da substância, menor é a passagem da luz. Também observa-se que ao colocar duas substâncias iguais em ampulhetas com espessuras diferentes, a mais larga passará uma quantidade menor de luz.
Transmitância
Fração da luz que atravessa a matéria
T= Intensidade de luz transmitida
 Intensidade de luz fornecida 
Transmitância x Absorbância
 
Absorção de onda
O movimento ondulatório é caracterizado pelo comprimento de onda .
O conteúdo energético da luz é inversamente proporcional ao comprimentode onda 
Lei de Lambert-beer
Lambert (1870) observou a relação entre a transmissão de luz e a espessura da camada do meio absorvente. 
" A intensidade da luz emitida decresce à medida que a espessura do meio absorvente aumenta ".
Beer em 1852 observou a relação existente entre a transmissão e a concentração do meio onde passa o feixe de luz. 
"A intensidade de um feixe de luz monocromático decresce exponencialmente à medida que a concentração da substância absorvente aumenta aritmeticamente ". 
As quantidade de luz absorvida ou transmitida por uma determinada solução depende da concentração do soluto e da espessura da solução. 
ESTUDO DIRIGIDO 8
O que é a espectofotometria?
O que é um espectofotômetro e para que serve?
Qual a relação da transmitância para a absorbância?
Qual a relação da transmitância para a espessura da ampulheta? 
UNIDADE V: Diálise
1. Sistema Renal 
Também denominado de sistema excretor, apresenta como órgão principal os rins. 
2. Funções dos rins 
Eliminar os catabólitos produzidos diariamente pelo metabolismo.
Sintetizar hormônios: eritroproteína (induz a produção de hemáceas).
Manter o volume extracelular.
Regular a PA sistêmica.
Regular a homeostase hidroeletrolítica incluindo o cálcio, fósforo, magnésio e o equilíbrio ácido básico.
3. Localização dos rins
Região dorsal do abdômem.
4. Conexão com o sistema cardiovascular 
Transporte de sangue para os rins: passagem de 1L a 1,5L de sangue por minuto. 
5. Constituintes dos rins 
Hilo: local por onde entra os vasos sanguíneos e nervos.
Córtex e medula: Produção da urina.
Cálice e pelve: direcionar a urina para o ureter.
6. Unidade microscópica dos rins 
Néfrons: unidades funcionais dos rins.
7. Constituintes dos néfrons 
Glomérulo: local onde será feita a filtralção.
Cápsula de Bowman: local onde receberá o sangue filtrado.
Túbulo: local por onde será transportado o sangue. 
8. Filtração x Pressão
Pressão: 60 – (18+32) = 10mmHg (presão de filtração).
9. Seletividade da filtração 
Nem tudo o que é filtrado pelos rins deve ser eliminado:
Função de reabsorção: processo que leva substâncias de algum tecido para o sangue.
Reaproveitamento de proteínas, minerais e glicose. 
10. Sistema renina- angiotensina 
Função: elevar a pressão sanguínea a um nível adequado.
Constricção na arteríola aferente → diminuição do fluxo no rim →diminuição da filtração renal→ Menor excreção de sal e água→ Aumento da pressão sanguínea 
11. Insuficiência Renal
Pode ser aguda ou crônica.
Aguda: ocorre de forma súbita, Em geral reversível. 
Crônica: Ocorre lentamente, é irreversível 
11.1 Causas da IRA
11.2 Causas da IRC 
Lupus (doença auto-imune);
Substâncias tóxicas;
Inflamação dos rins;
Cálculos renais;
Hipertensão arterial
Diabetes (devido a poliúria)
12. Avaliação das funções renais.
Débito urinário < 400ml/24h
Níveis sanguíneos aumentados de uréia
Níveis séricos aumentados de creatinina
13. Ureia 
É uma substância resultante do metabolismo das proteínas, produzida no fígado.
Depende da quantidade de proteínas da dieta e a hidratação. 
O exame: 4 horas de jejum. 
Valores normais costumam ser de 15 a 45mg/dl.
14. Creatinina 
Os níveis normais: 0,6 a 1,3 mg/dl. 
Produzida pelos músculos. 
15. Hemodiálise 
É um procedimento artificial de filtração sangüínea, que emprega como método-base, a diálise. 
Finalidade da hemodiálise 
Remove-se excesso de uréia, creatinina, sódio, potássio, a água, entre outros, resultantes da insuficiência renal crônica.
Obs. O sódio em excesso= retenha líquidos. O potássio em excesso prejudica a função do coração e dos músculos.
16. A hemodiálise depende:
Do tamanho das partículas;
Do índice de difusão.
17. Esquemas da hemodiálise
 
18. Diálise peritoneal
Processo de depuração do sangue no qual a transferência de solutos e líquidos ocorre através de uma membrana semipermeável (o peritônio) que separa dois compartimentos.
18.1 Modalidades da diálise peritoneal
Diálise Peritoneal Intermitente 
24 a 48 horas, em ambiente hospitalar, com troca a cada 1 ou 2 horas, e com frequência de 2 vezes por semana. 
Pacientes com alta permeabilidade, função renal residual significativa e alguns casos de IRA.
Diálise Peritoneal Ambulatorial Contínua (CAPD)
Abdome fica sempre preenchido com líquido. 
Normalmente são feitas 4 trocas por dia e é a mais adequada para a maioria dos pacientes.
18.1.3 Diálise Peritoneal Noturna 
A diálise é realizada a noite pela cicladora, enquanto o paciente dorme, por um período de 8 a 10 horas. Durante o dia a cavidade abdominal fica vazia
18.1.4 Diálise Peritoneal Contínua por Cicladora (CCPD) 
As trocas são feitas durante a noite pela cicladora e durante o dia a cavidade abdominal permanece com líquido de diálise.
18.1.5 CCPD com troca manual 
Uma ou mais trocas extras são realizadas durante o dia para melhor adequação do paciente.
ESTUDO DIRIGIDO 9
1. Para que serve a diálise peritoneal e a hemodiálise?
2. Explique o processo de hemodiálise 
3. Com base na figura abaixo, explique o que acontece com as excretas do paciente que realiza diálise peritoneal.
UNIDADE VI: Biofísica da audição
1. Ondas sonoras
Ondas de natureza mecânica (necessita de meio de propagação)
A audição depende de dois parâmetros:
1º Frequência sonora: distingui sons agudos e graves.
2º Nível de pressão sonora: diferencia o som forte e fraco.
2. Frequência e nível de pressão
3. Orelha humana
Órgão encarregado em transformar as diferenças de pressão do som em pulsos elétricos, que são enviados ao cérebro, onde causam a sensação psicofísica da audição
3.1 Divisão da orelha humana
3. Ouvido externo
Composto pelo pavilhão auricular e canal auditivo. Obs. A membrana timpânica separa o conduto da orelha média. 
4. Ouvido médio (caixa timpânica)
Composto por três ossículos: martelo, bigorna e estribo e uma membrana: tímpano. 
5. Trompa de eustáquio
Canal virtual que conecta o ouvido médio a faringe para controlar a pressão. Normalmente se encontra fechado, mas se abre durante a deglutição e o bocejo. 
6. Ouvido interno
Preenchido por líquido e dividido em duas partes:
Labirinto anterior ou cóclea: audição
Labirinto posterior: vestíbulo e os canais semicirculares: equilíbrio. 
7. Caminho percorrido pelo som
As ondas sonoras se deslocam do ouvido externo através do canal auricular causando vibrações no tímpano, ou membrana timpânica. Esse movimento se processa no ouvido médio (nos três pequenos ossos conhecidos como ossículos, ou martelo). As vibrações se movimentam através de um líquido na cóclea no ouvido interno, estimulando milhares de células ciliadas. Estas vibrações são convertidas em impulsos elétricos que se direciona ao cérebro.
8. Ruído muito intenso (resposta do ouvido) 
Músculo tensor do tímpano: reduz a capacidade de vibração do tímpano.
 Músculo estapédio: afasta o estribo da janela oval. 
9. Princípios físicos da audição
Para haver som é necessário fazer vibrar um meio.
A vibração se propaga pelo ar através das partículas que o formam.
 Todo dom gera vibração no meio que se propaga, mas nem todo som produz som audível. 
A área do estribo é 25 vezes menor do que a área do tímpano→pressão que o estribo faz sobre a janela oval será 25 vezes maior do que a pressão do típano sobre o martelo → amplificação do som. 
10. Tipos de surdez
Podem ser classificadas em 3 tipos:
 Surdez de condução
 Surdez sensorineural 
 Surdez central 
10.1 Surdez de condução
Ocorre quando há impedimento para livre transmissão dos sons através dos ouvidos externo e médio.
Causado por acúmulo de cera, fixação dos ossículos por processo inflamatório, espessamento do tímpano e fixação do estribo por crescimento anormal.
Surdez sensorioneural
Aumento de excitabilidade para produzir potenciais de ação
Presente depois de exposição a sons elevados por longo tempo.
Pode ser provocado por processos inflamatórios ou por drogas que degeneram as células ciliadasSurdez central
Ocorre quando há lesões das vias nervosas centrais ou do córtex cerebral encarregado da audição. 
ESTUDO DIRIGIDO 10
Qual a função da orelha externa, orelha média e orelha interna?
Qual região do ouvido (orelha) é responsável pela conversão da energia mecânica em impulso elétrico?
Diferencie surdez de condução, surdez sensorioneural e surdez central.
UNIDADE VII: Biofísica do sistema respiratório
1. Composição do sistema respiratório
O sistema respiratório é composto pelas vias aéreas superiores (boca, nariz, faringe e laringe), e pelas vias aéreas inferiores (traquéia, brônquios, bronquíolos e pulmões).
2. Função do sistema respiratório
 Funções: fornecer oxigênio à corrente sanguínea, retirar dela o dióxido de carbono e ainda produzir os sons da fala. Para desempenhar suas funções, o sistema respiratório deve ser capaz de introduzir certo volume de ar, retirado da atmosfera circundante, nos pulmões, onde em regiões denominadas alvéolos pulmonares o oxigênio (O2) passa para a corrente sanguínea, enquanto o dióxido de carbono (CO2) atravessa a membrana respiratória em direção aos alvéolos pulmonares.
3. Mecânica respiratória
Inspiração: contração da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma abaixa e as costelas elevam-se, promovendo o aumento da caixa torácica, com conseqüente redução da pressão pleural, forçando o ar a entrar nos pulmões.
Expiração: dá-se pelo relaxamento da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma eleva-se e as costelas abaixam, o que diminui o volume da caixa torácica, com conseqüente aumento da pressão pleural, forçando o ar a sair dos pulmões
4. Músculos envolvidos na mecânica respiratória.
Os principais músculos envolvidos na inspiração é o diafragma e os intercostais, enquanto na expiração os principais músculos envolvidos são transverso do abdômen, obliquo interno e externo, reto abdominal, musculatura da parede torácica e intercostais internos.
5. Comportamento elástico das estruturas envolvidas na inspiração
Equação de Hooke – quanto mais expandido estiver o pulmão, maior será a sua força elástica , pois elas decorrem do estiramento de diversas estruturas.
 
6. Conceitos de complascência pulmonar
É o inverso da elasticidade
 A complacência pulmonar está alterada em algumas patologias 
 A complacência do pulmão não é constante. Quanto mais distendido estiver o órgão menor será sua complacência 
UNIDADE VIII: PHMETRIA
1. Definição de ácido e base 
Ácidos - substâncias que em solução aquosa liberam íons positivos de hidrogênio (H+).
Bases: substâncias que em solução aquosa liberam hidroxilas, íons negativos OH-. 
2. Reações entre ácido e base 
3. Formas de medição da acidez 
PHmetria esofágica: é um aparelho diagnóstico que mede o pH exofágico entre 24h a 48h.
Gasometria: analisa a acidez e a oxigenação sanguínea.
4. PHmetria 
Mede o Ph esofágico.
É feito com uma pequena sonda de plástico de 1 a 2 mm de diâmetro e com dois sensores 
A sonda é colocada a 5 cm acima do esfincter esofágico inferior e conectado ao aparelho. 
Normalmente o paciente passa um dia com o aparelho sendo monitorado.
Pode comer e realizar atividade física a vontade.
UNIDADE X: ELETROFORESE
1. Definição
A eletroforese é uma técnica analítica utilizada na análise de  macromoléculas como proteínas e ácidos nucleicos.
Técnica de separação de moléculas que envolve a migração de partículas em um determinado gel durante a aplicação de uma diferença de potencial.
3. Princípios da eletroforese
Moléculas com menor massa irão migrar mais rapidamente que as de maior massa.
Em alguns casos o formato das moléculas podem influenciar a migração.
4. Tipos de géis utilizado
Géis de poliacrilamida: para separar proteínas.
Agarose: para separar ácidos nucléicos.
5. Forma de ação
“Uma vez que as proteínas se diferem em tamanho, forma e carga, uma amostra de proteína é desnaturada utilizando um detergente aniônico de SDS. Quando a amostra é aquecida, as moléculas de SDS se ligam as proteínas e as desdobram. As proteínas desnaturadas tornam-se uniformemente marcadas com cargas negativas provenientes das moléculas de SDS, então todas terão o mesmo formato e carga. Se uma proteína é composta por várias subunidades, o SDS não só desdobra a proteína como também a divide em duas cadeias polipeptídicas individuais.A mistura de proteína desnaturada é tirada do tubo e adicionado ao poço feito no topo do gel de poliacrilamida. Em um campo elétrico gerado por uma fonte de energia, os peptídeos carregados negativamente migram através do gel para o eletrodo positivo, na base do gel. Os polipeptídeos migrantes são retidos pela emaranhada rede de poliacrilamida. Polipeptídeios menores se deslocam mais rapidamente através da rede do que os maiores. Por terem cargas parecidas, a distância que as proteínas andam no gel depende apenas do seu peso molecular. Baseado neste princípio, proteínas são separadas de acordo com o seu tamanho e as proteínas com o peso molecular menor tem maior mobilidade”.Texto retirado do vídeo Eletroforese de SDS-policrilamida , disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=J5qPKK0GGDo
Referências
BIOTERMOLOGIA. Biofísica das trocas de calor. Disponível em: <http://media.wix.com/ugd/52aa21_b9e2e97a192ae5fa4982e5c3a007e5a6.pdf>. 
FONSECA, Ideltônio. Biofísica dos sistemas biolóficos. Portal virtual UFPB. Disponível em: <http://portal.virtual.ufpb.br/biologia/novo_site/Biblioteca/Livro_3/5-Biofisica_dos_sistemas_biologicos.pdf>. 
FREUDENRICH, C. Como funcionam os nervos. Matéria publicada em 19 de outubro de 2007. Disponível em: <http://saude.hsw.uol.com.br/nervo4.htm>.
GARCIA, E.A.C. Biofísica. São Paulo: Sarvier, 2002
KOCK, K. S. Fundamentos da biofísica Termodinâmica. Disponível em: <http://www.fisio-tb.unisul.br/biofisica/termodinamica>. Acesso em 03/02/2014. 
SADAVA, D. et al. Vida: a ciência da biologia. 8ed. Porto Alegre: Artmed, 2009.
SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana: uma abordagem integrada. 5ºed. Ed. Artmed, São Paulo, 2010.
Sugestões de vídeos:
Bomba de sódio-potássio:
Disponível em:< http://www.youtube.com/watch?v=zclbRw_S3JI>.