APOSTILA Biofísica

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Tópicos de aula de 
Biofísica Médica 
 
 
Área 1 
Introdução a respeito 
da regulação do pH, 
volume e tonicidade 
do fluido extracelular 
 
 
Renato Moreira Rosa 
 
Biofísica – Renato M. Rosa e profa. Ana Lígia L.P. Ramos 
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Sumário 
 
1. Objetivos específicos de cada aula..................................................................04 
 
2. Importância biológica da água. Compartimentos e líquidos do organismo (Aula 
1).......................................................................................................................08 
 
3. Princípios físicos da movimentação entre os compartimentos. Difusão, osmose, 
diálise e tônus celular (Aula 2)..........................................................................26 
 
4. Introdução à regulação do pH do fluido extracelular (Aula 3)...........................43 
 
5. Perturbações do equilíbrio ácido-base (Aula 4)................................................56 
 
6. Exercícios comentados.....................................................................................73 
 
7. Roteiro de exercícios.........................................................................................76 
 
8. Exercícios complementares a respeito das aulas 3 e 4....................................86 
 
9. Provas aplicadas no curso de medicina..........................................................102 
 
10. Provas aplicadas no curso de farmácia...........................................................122 
 
11. Tópico extra I – Hemodiálise e diálise peritonial.............................................142 
 
12. Tópico extra II – Medida do volume dos compartimentos (protocolo de aula 
prática).............................................................................................................147 
 
13. Tópico extra III – Diálise (protocolo de aula prática) ......................................151 
 
14. Tópico extra IV – Resistência globular (protocolo de aula prática) 
.........................................................................................................................154 
 
15. Tópico extra V- Permeabilidade celular (protocolo de aula 
prática).............................................................................................................159 
 
16. Tópico extra VI- Exercícios para discussão em aula......................................164 
 
17. Tópico extra VII- Exercício para discussão em aula.......................................166 
 
18. Tópico extra VIII- Exercício de correção de osmolaridade ............................168 
 
19. Tópico extra IX- Alcalinização da urina ..........................................................169 
 
20. Recomendações de artigos para leitura..........................................................170 
 
21. Bibliografia recomendada e consultada..........................................................174 
Biofísica – Renato M. Rosa e profa. Ana Lígia L.P. Ramos 
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1. Objetivos específicos de cada aula 
 
Os objetivos específicos de cada tópico das aulas, somado ao conhecimento contido nos 
exercícios, atividades práticas e discussões em sala de aula, referentes a “Introdução a regulação 
do pH, volume e tonicidade do fluido extracelular são: 
 
Encontro Conteúdo Objetivos específicos/programa 
1 Importância biológica da 
água 
a) Entender como a água consegue dissolver os 
compostos iônicos e polares 
b) Entender como as proteínas dispõem os aminoácidos 
na sua estrutura em função da sua polaridade 
c) Entender as maneiras de acomodação de lipídios em 
meio aquoso e a ocorrência de cada uma 
d) Viscosidade e sua correlação com o bombeamento 
cardíaco; compostos que existem no sangue e fazem 
com que sua viscosidade seja maior que da água pura. 
e) Definição de calor específico e como ele contribui para 
a água desempenhar o papel de moderador térmico dos 
organismos vivos 
f) Tensão superficial e mecanismo de ação do 
surfactante pulmonar. Doenças que alteram a tensão 
superficial nos alvéolos 
 
1 Compartimentos e líquidos do 
organismo 
a) Definir os compartimentos líquidos do organismo; 
saber qual tem o maior volume e as maiores 
concentrações de sódio, potássio, cloretos, bicarbonato e 
proteínas. Composição de proteínas no líquido intersticial 
e no plasma; funções das proteínas no plasma. 
b) Variação do conteúdo de água corpórea e dos 
compartimentos durante o crescimento. Conteúdo de 
água no tecido adiposo. 
c) Balanço hídrico corporal: quais as via de entrada e de 
perda de líquido no organismo. Desidratação; conhecer a 
via pelo qual ocorre a perda excessiva de água em 
algumas situações patológicas como as queimaduras 
graves, diarréias, insuficiência supra renal, diabetes 
insipidus, pacientes febris e na prostração pelo calor. 
d) Manejo em pacientes com insolação e graves 
queimaduras: reposição oral de líquidos, reposição 
endovenosa, aplicação de hidratantes e umectantes de 
barreira. 
e) Definir volemia e entender seus componentes; 
entender o estado de choque hipovolêmico. Cálculo da 
volemia pelo método da diluição do corante de azul de 
Evans. Saber como estará a volemia e o hematócrito em 
algumas situações patológicas como queimaduras 
graves, hiperhidratação e policitemia primária. Cálculo do 
volume líquido corporal pela medida da concentração do 
sódio plasmático. 
f) Cálculo do balanço hidroeletrolítico. 
g) Edemas: definir edema e retenção hídrica; estratégias 
para resolver os edemas; classificação dos líquidos 
patológico em transudato e exsusato. Doenças que 
levam ao acúmulo de líquidos: edema pulmonar agudo 
(saber as origens e correlacionar com a pressão 
hidrostática, oncótica e com a drenagem linfática; 
edemas pulmonares secundários a hipertensão grave; 
em casos de hipoproteinemia e em pacientes submetidos 
a aspiração pleural exagerada); edema cerebral; ascite e 
glaucoma. 
 
2 Princípios físicos da a) entender as barreiras de distribuição de substâncias 
pelo organismo: sangue, interstício e tecido periférico. 
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movimentação entre os 
compartimentos: difusão, 
osmose, diálise e tônus 
celular 
b) Ocorrência do movimento de difusão de soluto: 
objetivo da difusão; Primeira lei de Fick. Correlacionar os 
parâmetros da lei de Fick com as evidências biológicas: 
pulmão alveolado dos mamíferos; intestino delgado como 
sítio absortivo; via sublingual com rápido tempo de ação; 
via pulmonar com rápido tempo de ação; renovação da 
solução dialisante em uma diálise. Propriedades do 
soluto que influenciam na difusão: tamanho, forma, 
polaridade e presença de carga. Absorção e eliminação 
de substâncias: correlação com a polaridade (lipofilia e 
hidrofilia) e com a ionização (absorção e ação em função 
da ionização; ionização em função do pH; anestésicos 
locais e sua ação em abcesso; aplicações intersticiais; 
procedimento de alcalinização da urina para tratamento 
de intoxicações; intoxicação por AINES; passagem pela 
barreira hematoencefálica) 
c) Osmose: ocorrência. Compartimentos interconectados 
em meio aquoso e água podendo fluir livremente entre 
eles. Sentido de movimentação de líquido em razão de 
diferença de osmolaridade em algumas situações 
patológicas como: intolerância a lactose, diarréia colérica 
e síndrome do desequilíbrio. Uso da diurese osmótica no 
tratamento de edemas graves. Laxantes salinos. 
d) Cálculo da osmolaridade de soluções puras, de 
misturas e acerto de osmolaridade das formulações. 
e) Pressão osmótica: definições, funcionamento do 
osmômetro. 
f) Osmolaridade dos líquidos biológicos. Soluções de uso 
endovenoso que são isosmolares ao plasma. Conceito 
de solução isotônica. Necessidade de infusão lenta das 
soluções que não são isosmolares ao plasma. Regulação 
da osmolaridade: osmoreceptores, bombeamento ativo 
de sódio do interstício, regulação do sódio, mecanismo 
da sede e hormônio antidiurético. 
g) Entender que a perda de água de qualquer 
compartimentoafeta todos os demais e como isso pode 
conduzir ao choque hipovolêmico. Entender que a 
alteração da osmolaridade de um compartimento causará 
alteração de volume. Entender a razão pelo qual o 
volume dos compartimentos é diferente e se 
autoequilibra. 
h) Saber como estará a osmolaridade plasmática nas 
situações patológicas que causam alteração de volume 
tais como a hiperhidratação, queimaduras graves, 
síndrome da secreção inapropriada do hormônio 
antidiurético, diarréia colérica. Classificação das 
desidratações: isotônica, hipertônica e hipotônica. 
i) Entender por que as desidratações hipotônicas 
apresentam alto risco de conduzir ao choque 
hipovolêmico e ao edema cerebral. 
j) Manutenção da pressão arterial: pressão hidrostática 
vascular, pressão osmótica dos íons e pressão oncótica. 
Alteração da pressão vascular por redução da 
concentração de albumina em pacientes renais graves e 
na desnutrição severa. Reposição de líquidos: soluções 
cristalóides e coloidais. 
h) Utilização da diálise como processo de purificação de 
moléculas. Características da membrana dialisante e da 
solução dialisante. Solução dialisante na hemodiálise: 
composição e renovação. Hemodiálise e diálise 
peritonial. 
 
3 Introdução à regulação do pH 
do fluido extracelular 
a) entender o conceito de pH e sua importância na 
manutenção da conformação das proteínas e ácidos 
nucléicos, nos fenômenos de transporte (em razão da 
alteração do grau de ionização) e na manunteção da 
homeostase metálica (em razão de co-transporte com o 
próton) e geração de energia. 
b) visualizar a diferença de pH existente entre os 
compartimentos do organismos e entre os 
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compartimentos intracelulares e tecidos; entender a 
produção normal dos diversos ácidos pelo metabolismo e 
portanto a necessidade de um sistema tampão 
c) definir quimicamente um sistema tampão e seu 
funcionamento, baseando-se em tampões formados por 
um ácido fraco e sua base conjugada. Entender a 
equação de Handerson-Hasselbach e a influência do pKa 
na eficiência de um tampão. Cálculos básicos de pH e 
tampões 
d) Tampões intracelulares: relacionar as dissociações do 
ácido fosfórico com a importância do tampão fosfato para 
o meio intracelular. Poder tamponante dos aminoácidos e 
proteínas. 
e) Tampões da urina: sistema fosfato e amônio/amônia; 
entender a facilidade da determinação do pH urinário e 
sua importância na correlação com o pH plasmático. 
Influência da dieta no pH urinário. pH urinário limitante. 
f) Tampões extracelulares: importância do sistema 
bicarbonato/ácido carbônico. Pressão de gás carbônico 
dissolvida no plasma e gás carbônico total. Função 
pulmonar: regulação do ritmo ventilatório em resposta a 
alterações do pH plasmático; velocidade de 
compensação. Função renal: introdução a organização 
do néfron; correlação entre secreção tubular ativa de 
prótons e reabsorção de bicarbonato do filtrado 
glomerular; parâmetros renais na acidose e alcalose; 
importância da anidrase carbônica. Influência no pH 
plasmático por drogas inibidoras da anidrase carbônica 
g) Oxigenação tecidual e pH: Efeito Bohr. Entender a 
estrutura da molécula de hemoglobina e a afinidade da 
hemoglobina pelo oxigênio em função do pH tecidual. 
Entender os locais de ligação de oxigênio, próton e 
monóxido de carbono na molécula de hemoglobina. 
Transporte de oxigênio no plasma. Transporte de gás 
carbônico do tecido periférico aos pulmões. 
h) Parâmetros utilizados para avaliação do estado ácido-
base: gás carbônico total, pCO2, bicarbonato plasmático 
e pH. Gasometria arterial e venosa. Diferenças entre 
sangue arterial e venoso. Técnica de punção arterial. 
 
4 Perturbações do equilíbrio 
ácido-base 
a) Acidoses e alcaloses: definição e valores aceitáveis; 
Distúrbios primários e mecanismos compensatórios: 
entendimento e identificação 
b) Acidoses respiratórias: entender as principais causas 
de acidose respiratória por redução do ritmo ventilatório e 
redução da área de eliminação do gás carbônico 
correlacionando com o deslocamento de equilíbrio 
químico do sistema bicarbonato/ácido carbônico. 
Diferencias as causas das patologias mais comuns em 
termos de redução do estímulo nervoso para ventilação, 
do ritmo de ventilação e das alterações da árvore 
brônquica. Causas mais comuns de acidoses 
respiratórias: depressão do SNC por opióides e 
barbitúricos, isquemias cerebrais e cerebelares, lesão do 
nervo frênico, uso de bloqueadores neuromusculares, 
poliomielite, asma e enfisema. Entender que os distúrbios 
crônicos apresentam compensação renal constante e 
completa, como na asma. Diferenciar distúrbios agudos e 
crônicos. Parâmetros da gasometria nas acidoses 
respiratórias. Compensação renal: correlacionar os 
fenômenos envolvidos baseando-se no sistema 
bicarbonato/ácido carbônico. Tratamento das acidoses 
respiratórias. 
c) Acidoses metabólicas: entender que a redução dos 
níveis plasmáticos de bicarbonato ou elevação da 
quantidade de prótons pode conduzir a uma acidose 
metabólica. Compensação pulmonar. Cetoacidose 
diabética. Acidose lática. Distúrbios que reduzem a 
concentração plasmática de bicarbonato: ileostomias e 
colostomias; acidose tubular renal; diarréia colérica. 
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Correlacionar a perda de bicarbonato de outros 
compartimentos com o bicarbonato plasmático. 
Intoxicações exógenas: álcoois e salicilatos. Tratamento 
das acidoses metabólicas e diagnóstico laboratorial. 
Vantagens e desvantagens da administração 
endovenosa de bicarbonato de sódio; cálculos. 
d) Alcaloses respiratórias: causas mais comuns e 
diagnóstico clínico. Ansiedade grave e situações de 
oxigênio rarefeito. Correlacionar as acidoses com estado 
de coma e alcaloses com estados de hiperexcitabilidade. 
Espirometria de circuito fechado e sedativos mais 
empregados. 
e) Alcaloses metabólicas: compensação pulmonar. 
Causas mais comuns: administração excessiva de 
bicarbonato de sódio endovenoso. Entender o fenômeno 
da maré alcalina pós-prandial e as situações de alcalose 
metabólica em pacientes em quadros graves de vômitos 
ou uso de sonda nasogástrica aberta. Uso excessivo de 
antiácidos. Introduzir mecanismos de regulação renal do 
potássio sérico e relacionar as concentrações de 
potássio com o pH plasmático. Uso de diuréticos 
espoliadores de potássio e alcalose meabólica. 
Hiperaldosteronismo primário. Tratamentos. 
g) Distúrbios mistos: diagnóstico laboratorial e exemplos. 
h) Cuidados com a coleta de sangue para gasometria. 
Erros instrumentais. 
i) Alterações do pH plasmático durante cirurgias com uso 
de circulação extracorpórea com oxigenadores de bolhas 
e de membranas. 
j) Representação gráfica do estado ácido-base. Diagrama 
de Davenport. 
 
 
 
 
 
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 Universidade Federal do Rio Grande do Sul 
Instituto de Biociências 
Departamento de Biofísica 
Biofísica Médica 
 
 
Aula 01- A importância biológica da água. Compartimentos e líquidos do organismo 
Notas de aula 
 
 
 A água é a substância química mais abundante nos seres vivos, os quais podem ser 
considerados, de modo muito simplista, como uma série de soluções aquosas interconectadas e 
envolvidas em vesículas fosfolipídicas. O objetivo desse primeiro encontro é analisar as 
propriedades químicas e físicas da água que justificam a sua escolha para solvente dos meios 
biológicos e estudar os compartimentos e líquidos do organismo humano. 
 
 1. Estrutura da água e solubilização das biomoléculas 
 A molécula de água é capaz de solvatar uma grande quantidade de substâncias 
inorgânicas e orgânicas, sendo portanto considerada um solvente universal. Essa capacidade é 
conseqüência de sua estrutura polarizada e capacidade de realizar diferentes tipos de interações 
intermoleculares. Cada átomo de hidrogênio da molécula compartilha um par eletrônico com o 
átomo central de oxigênio, conferindo uma geometriaangular a esse arranjo, no qual os orbitais 
eletrônicos mais externos do oxigênio assemelham-se aos orbitais sp3 ligantes do carbono. O 
ângulo de ligação entre hidrogênio e oxigênio é 104,5 º, um pouco menor que os 109,5 º existentes 
em um tetraedro perfeito em razão da distorção causada pelos orbitais não ligantes do oxigênio . O 
átomo de oxigênio é muito eletronegativo e portanto atrai a densidade eletrônica da ligação 
oxigênio e hidrogênio em sua direção. O resultado é uma distribuição desigual da carga elétrica, 
criando dois dipolos na molécula de água: o pólo negativo, representado pelo oxigênio e os pólos 
positivos, pelos hidrogênios. Dessa forma, a água é uma molécula polarizada. O átomo de oxigênio 
possui uma cara negativa correspondente a carga dos dois pólos positivos para contrabalançar a 
distribuição da densidade eletrônica das ligações. Além de polarizada, a água é uma molécula 
pequena, orientando-se no espaço em um raio de 1,5 Å. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A água é a substância da natureza com a maior constante dielétrica, o que é resultado de 
sua forte polarização. A constante dielétrica é a grandeza física que expressa a capacidade de 
uma substância em separar íons de cargas opostas ligados entre si. Assim sendo, somente 
substâncias de alta constante dielétrica são capazes de se intercalar entre esses íons e impedir a 
atração. Esse mecanismo de intercalação entre os íons é o modo pelo qual a água consegue 
solubilizar compostos iônicos. E também é por isso que os compostos iônicos encontram-se 
dissociados quando em meio aquoso. Dessa maneira, nos líquidos biológicos sempre 
encontraremos os compostos iônicos dissociados em cátions e ânions, os quais são denominados 
eletrólitos. Por exemplo, em uma análise de eletrólitos no plasma, você frequentemente 
determinará a concentração de sódio, potássio, cálcio, bicarbonato e outros íons. Alem disso, é 
importante notar que os íons sempre estarão hidratados em meio biológicos. A interação com 
 
Duda
Highlight
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cátions é feita pelo pólo negativo da água enquanto a interação com ânions fica por conta dos 
pólos positivos 
 
 
 
 Para interação das moléculas de água entre si e para que seja possível a solubilização 
dos compostos polares existentes no organismo, tais como os açúcares, os aminoácidos polares, 
nucleotídeos entre outros, é necesário a interação entre essas moléculas e a água por meio de 
forças intermoleculares. A atração eletrostática entre o pólo negativo de uma molécula de água e o 
o hidrogênio de outra forma uma interação intermolecular muito forte e importante, conhecida como 
ponte de hidrogênio. O arranjo dos orbitais na molécula permite que cada água realize interação 
por meio de pontes de hidrogênio, com mais 4 moléculas de água. Essas interações explicam o 
fato da alta coesividade dessa substância (tensão superficial) e também o alto calor específico, que 
serão discutidos a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A água é capaz de promover a solubilização de uma série de compostos orgânicos de 
natureza covalente polar, tais como os açúcares, os aminoácidos polares, algumas vitaminas, 
nucleotídeos e ácidos nucléicos entre outros. Essa solubilização ocorre por meio de interações 
intermoleculares do tipo pontes de hidrogênio. Essas ligações intermoleculares não existem 
somente entre moléculas de água, mas são rapidamente formadas quando um átomo muito 
eletronegativo (como oxigênio, nitrogênio ou flúor) está ligado a hidrogênio, formando um dipolo 
elétrico. Dessa forma, esse dipolo elétrico pode estabelecer as pontes de hidrogênio com a 
molécula de água, seja pelo pólo positivo ou pelo pólo negativo. 
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 Por exemplo, na estrutura da glicose, mostrada a seguir, cada grupamento hidroxila pode 
estabelecer pontes de hidrogênio com a molécula de água. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Muitos compostos de natureza covalente possuem grupos que encontram-se ionizados em 
meio fisiológico, como por exemplo, grupamentos carboxilas, amino, entre outros. A água interage 
com esses grupamentos em virtude de sua polarização elétrica e promove essa solubilização por 
meio do estabelecimento de interações eletrostáticas, da mesma forma que ocorre com os íons. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 No entanto, existem diversas biomoléculas, como os lipídeos, os aminoácidos apolares, 
algums vitaminas, entre outras que possuem natureza covalente apolar (ou pouco polares). Nessa 
situação, é importante considerar que a interação entre um composto polar (como a água) e um 
apolar é termodinamicamente desfavorável. Portanto, nessa situação, a solvatação requer outros 
mecanimos. Interessantemente, a água consegue organizar essas substâncias em meio aquoso. 
Por essa razão também, ela é considerada solvente universal e foi escolhida para formar o meio 
em que a vida iria se desenvolver. 
 Uma das estratégias de solvatação é a formação de clatratos, ou seja, gaiolas contendo 
várias moléculas de água, arranjadas entre si, circundando o soluto apolar mas não interagindo 
com ele. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os lipídios são as biomoléculas insolúveis em água e livremente solúveis em solventes 
orgânicos. Para essas moléculas existem formas especiais de organização em meio aquoso. Os 
lipídios são moléculas contendo uma porção polar, representada pela sua cabeça, e uma porção 
apolar, que é a sua cauda (longa cadeia hidrocarbonada do ácido graxo). Ou seja, são moléculas 
anfipáticas. A porção polar tem afinidade por interagir com a molécula de água enquanto a porção 
apolar necessita evitar essa interação. As regiões não polares dessas moléculas são comprimidas 
pelas moléculas de água (por forças intermoleculares denominadas interações hidrofóbicas), com 
o objetivo de minimizar a área exposta para interação com a água. Dessa forma, em meio aquoso, 
os lipídios podem se arranjar na forma de micelas ou bicamadas. 
 
 
 
 A micela é uma estrutura esférica em 
que as cabeças polares dos lipídeos se 
orientam de maneira a interagir com a água na 
superfície da esfera enquanto as caudas 
apolares voltam-se para o interior da vesícula 
ficando escondidas da água. Quando os 
lipídeos possuem duas caudas 
hidrocarbonadas é impossível a organização 
na forma de micela, pois o volume interno 
aumenta muito devido à existência de duas 
caudas. Dessa forma, a estrutura mais estável 
é a bicamada lipídica, onde as caudas estão 
no interior e as cabeças interagem com a 
água nas superfícies. O objetivo é: esconder 
as caudas e hidratar as cabeças polares 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Uma terceira estrutura possível é o lipossoma, que é uma vesícula formada por uma 
bicamada lipídica. O lipossoma é uma forma de liberação de fármacos bastante eficiente: pode-se 
inserir qualquer substância no interior do lipossomo e no momento que a vesícula encontrar o 
tecido, funde-se com a membrana celular, arremessando o composto no interior celular. Este 
método facilita a absorção de fármacos. Um exemplo são os lipossomas encontrados em cremes, 
que facilitam a absorção de algumas substâncias pela pele. Outros são os lipossomas projetados 
para uso em tumores sólidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Nas proteínas, a água interage com os grupamentos dos aminoácidos, hidratando toda a 
cadeia polipeptídica. Os aminoácidos que possuem pouca afinidade pela água (hidrofóbicos) 
permanecem no interior da estrutura enquanto os aminoácidos mais polares situam-se nas regiões 
externas interagindo com a água. 
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Dessas maneiras, a água consegue organizar todas as moléculas importantes para o 
funcionamentocelular e parar vida, sendo, portanto o líquido em que os seres vivos 
desenvolveram-se. Existem outras propriedades dessa interessante molécula que colaboram para 
essa escolha. 
 
2. Meio de transporte 
 Como todos compartimentos do organismo são aquosos, o transporte de moléculas é feito 
através da sua difusão na água. Assim, a circulação pode carregar gases (os quais estão 
dissolvidos no plasma), gorduras (que podem transitar na circulação conjugadas com a albumina 
ou em partículas lipoprotéicas, ambas solvatadas pela água), eletrólitos (hidratados no plasma), 
proteínas a todos lugares do corpo. Isso é possível pois a água é capaz de dissolver todo esse 
conjunto de substâncias. 
 
3. Reações de hidrólise 
 Uma série de reações do metabolismo requer a participação de água como agente 
nucleofílico, tais como as reações de hidrólise (lise=quebra), ou seja, quebra pela água. Um 
exemplo importantíssimo é a hidrólise do ATP (trifosfato de adenosina, o composto energético da 
célula). Em contrapartida, a água também participa de diversas reações denominadas reações de 
condensação, como por exemplo, a formação de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico. 
 
4. Importância da tensão superficial 
 Em um líquido que esteja em contato com um outro meio, como o ar, as moléculas 
localizadas na interface líquido-ar formam uma monocamada extremamente compacta, que 
delimita a superfície líquida. A força necessária para qualquer molécula atravessar essa camada é 
denominada tensão superficial. A água é possui uma elevada tensão superficial e essa alta 
coesividade deve-se a força e estabelecimento das ligações do tipo pontes de hidrogênio. 
 Essa propriedade dificulta as trocas gasosas no nível dos alvéolos nos mamíferos 
terrestres. Antes do nascimento, os alvéolos encontram-se preenchidos por líquido. Na primeira 
respiração, o ar comprime esse líquido contra a parede alveolar e a grande parte é rapidamente 
absorvida, restando apenas uma fina camada de líquido recobrindo a superfície alveolar. Mesmo 
assim, esse filme líquido apresenta uma tensão superficial tão alta que impede a passagem de 
gases. Para os gases atravessarem a barreira líquida eles deveriam exercer uma força muito 
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grande. O organismo resolveu este problema secretando substâncias que reduzem a tensão 
superficial nessa região, os surfactantes ou detergentes. O surfactante tem uma natureza 
anfipática, ou seja possui uma porção polar em sua molécula e uma porção apolar (geralmente 
lipídica). Sendo um detergente, a região polar e atrai algumas moléculas de água da superfície do 
filme líquido e estabelece interação com a região. Além disso, as moléculas do surfactante podem 
se intercalar entre as moléculas de água da monocamada para propiciar a exposição da região 
apolar com o ar e assim desfazer a continuidade do filme líquido. O surfactante pulmonar é 
secretado acima da concentração micelar crítica, ou seja, em uma concentração tão elevada que 
não permite mais a formação de micelas; assim sendo, as moléculas livres dirigem-se para a 
superfície de forma a expor suas caudas apolares ao contato com o ar (que também é apolar), 
evitando a interação termodinâmicamente desfavorável com a molécula de água. Assim sendo, 
formam-se aberturas na superfície do filme, permitindo que os gases possam transitar e as trocas 
gasosas (hematose) podem ocorrer sem problemas. 
 Entre a 12-14º semana de gestação, produz-se o surfactante pulmonar pelos pneumócitos 
tipo II, formado principalmente por uma substância chamada dipalmitoil lecitina. Quando o recém-
nascido não possui surfactante um grave quadro de cianose se estabelece – a doença da 
membrana hialina do recém-nascido. Para solucionar esse problema faz-se uso da administração 
de surfactantes sintéticos em aerossol ou uso de compostos tiólicos (contendo o grupamento SH) 
como a N-acetilcisteína. Em nascimentos prematuros é possível a administração de uma alta dose 
de glicocorticóides cerca de 48 h antes do parto para acelerar a maturação dos penumócitos. Os 
adultos também podem apresentar quadros agudos da doença em função de outras patologias 
como a acidose metabólica, edema pulmonar, em casos de afogamento ou em cirurgias cardíacas 
que fazem uso da circulação extracorpórea. 
 Nos maioria dos afogamentos, a água penetra no tubo digestivo em razão de um rápido 
reflexo que impede o acesso ao pulmão. Nessa situação, o indíviduo sempre sobrevive. Ao 
contrário, quando a água penetra na região pulmonar geralmente o acidente é letal. A causa, ao 
menos em parte, deve-se ao desbalanço entre o conteúdo de líquido na cavidade pulmonar e a 
quantidade de surfactante disponível. 
 Além de dificultar as trocas gasosas, a alta tensão superficial dessa fina camada de líquido 
que recobre a superfície do alvéolo forma uma camada tão compacta que pode impedir a abertura 
do alvéolo. É como se o filme de líquido puxasse as paredes dos alvéolos até que eles 
colabassem. O surfactante reduz a tensão superfical e assim impede que os alvéolos colabem. 
 Uma vantagem da tensão superficial foi permitir a compartimentalização biológica ao longo 
da evolução das espécies. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Importância da viscosidade 
 Viscosidade é a resistência de um fluido ao escoamento. A água é a substância de maior 
tensão superficial, entretanto sua viscosidade é baixíssima. Esse contraste pode ser explicado pelo 
rearranjo das pontes de hidrogênio entre as moléculas, o que acontece a cada 10-11 segundos. Um 
aspecto importante da viscosidade do plasma é a sua função hemodinâmica. Alterações que 
Biofísica – Renato M. Rosa e profa. Ana Lígia L.P. Ramos 
 14 
tornam o sangue mais viscoso irão requerer um maior trabalho cardíaco para realizar o 
bombeamento na mesma vazão. 
 Pacientes com uma doença conhecida como hipercolesterolemia familiar não conseguem 
absorver o colesterol da circulação. Esse acúmulo de gordura aumenta a viscosidade do sangue e 
conduz a um maior esforço cardíaco, podendo levar à insuficiência cardíaca. Alguns fármacos 
inibem a síntese de colesterol e são indicados nesse caso para redução da viscosidade do plasma. 
Essa classe de fármacos são as estatinas de baixo peso molecular (sinvastatina, lovastatina, 
pravastatina). 
 A viscosidade do sangue é maior que da água pura, em razão dos compostos que 
encontram-se dissolvidos nesse líquido, especialmente gorduras e proteínas. Alguns líquidos 
corporais possuem um valor de viscosidade extremamente elevado, tal como a sinóvia (ou líqudo 
sinovial). Considerando que a função desse líquido é a lubrificação de articulações, realmente, a 
viscosidade deve ser elevada para impedir o escoamento. 
 
6. Importância do calor específico 
 
 Calor específico é a quantidade de energia que se deve fornecer a uma substância para 
elevar a sua temperatura em 1ºC. Em função da forte organização das moléculas de água pela 
formação de pontes de hidrogênio, a água possui um elevado calor específico. 
 O papel da água nos organismos vivos é a moderação térmica, uma vez que os 
organismos vivos são ¾ de água. Sendo necessário uma grande quantidade de energia para 
aumentar em 1ºC a temperatura da água, será necessário fornecer muito calor para alterar a 
temperatura corpórea de um animal. Por isso, o alto calor específico da água é importante para a 
regulação da temperatura corporal de animais homeotermos. Por exemplo, uma pessoa pode estar 
em um ambiente a 40ºC e a temperatura corpórea permanece em 37ºC. Uma vez que é necessária 
uma grande quantidade de energia para aumentar a temperatura corporal, também é necessário 
remover uma grande quantidade de energia para resfriar o corpo. Por isso, o alto calor específico é 
importante para impedir o resfriamento dos animais. É por isso que podemos caminhar na rua a 
15ºC e continuamos a 37ºC. 
 A água também possui um alto calor de vaporização, ou seja, é preciso muita energia para 
promover a evaporaçãoda água. Portanto, se um organismo recebe uma quantidade muito grande 
de calor, a água do seu corpo não entra em ebulição. Essa quantidade extra de energia deve ser 
dissipada com a finalidade de não alterar a temperatura corporal. A alta quantidade de calor é 
eliminada através da perda de uma pequena massa de água através de sudorese, do ofego ou da 
perspiração insensível. Então, a importância do alto calor específico também é promover a 
eliminação do excesso de energia (calor). 
 
7. Influência da densidade 
 Cerca de ¾ da composição dos tecidos biológicos deve-se a água e portanto, a densidade 
desses tecidos é similar a da água. Uma exceção é observada em tecidos pobres em água, como 
o tecido ósseo, o que lhes confere a resistência mecânica necessária para manutenção do 
esqueleto. 
 A densidade dos líquidos biológicos é próxima a da água mas sempre maior, pois além de 
água, os fluidos do corpo contém solutos dissolvidos, como proteínas e gorduras. A densidade da 
urina é determinada muito facilmente em laboratório (é um parâmetro do exame qualitativo de 
urina) e tm importância clínica. Por exemplo, um paciente diabético com perda elevada de glicose 
na urina (um quadro denominado glicosúria) apresentará uma densidade fora do normal. 
 
8. Compartimentos e líquidos do organismo 
 A distribuição de água nos organismos vivos acontece de forma heterogênea, de modo a 
permitir que o corpo apresente graus variados de resistência mecânica; regiões mais pobre em 
líquido mostram uma consistência e dureza maior enquanto as vísceras com maior conteúdo de 
água são mais moles. Quando analisamos os diferentes filos do reino animal, podemos observar 
que a composição líquida corpórea dos animais é constante e em torno de 60 a 70% de sua 
massa. 
 No organismo humano, esse líquido está distribuído em três compartimentos distintos: 
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 15 
a) o compartimento intracelular, o qual corresponde a água contida no interior das células. 
b) a água transcelular, que representa a água em trânsito na luz do trato gastrintestinal 
(compondo os sucos digestivos) e urinário. Essa água é praticamente reabsorvida em sua 
totalidade ao longo do dia 
c) o compartimento extracelular, representando a água localizada fora das células, ou seja, 
água contida no espaço vascular (no plasma, que é a fração líquida do sangue), vasos 
linfáticos, na região intersticial e nos espaços aquosos menores. 
 O líquido intersticial é o líquido que 
nutre e banha os tecidos, envolvendo as 
células. Os vasos sanguíneos constituem 
um sistema fechado de circulação, de 
maneira que as substâncias (nutrientes, 
gases) são transportadas do sangue para a 
região intersticial e então, do líquido 
intersticial para o interior das células dos 
tecidos adjacentes ao vaso. O líquido 
intersticial é continuamente drenado pela 
circulação linfática. Da mesma maneira, as 
substâncias secretadas pelos tecidos 
primeiramente passam para o interstício e 
posteriomente difundem-se para os vasos. 
Para chegar à célula ou ao vaso, qualquer 
molécula deve transitar antes pelo 
interstício. 
 
 
 
Duda
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 16 
 Enquanto a circulação vascular é um sistema fechado de trânsito de líquido, a circulação 
linfática é um sistema fechado de terminações cegas. Os vasos linfáticos terminam em nível de 
tecidos, local em que atuam na regulação do volume de líquido intersticial. Nas regiões de 
linfonodos, os vasos linfáticos podem comunicar-se com o sistema vascular e realizar intercâmbrio 
de líquidos e substâncias. 
 Os espaços aquosos menores compreendem outros líquidos extracelulares, como o líquido 
pleural, humor aquoso, líquor, líquido sinovial, lágrimas e outros. No organismo humano, 64% do 
volume de líquido está presente no compartimento intracelular, 25% no interstício, 8% no espaço 
vascular e 3% nos espaços aquosos menores. Essa prevalência de volume do interstício em 
relação ao sangue também pode ser observada em outros animais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Em seres humanos adultos, a porcentagem de água córporea está em torno de 70% da 
massa corpórea, variando com peso, idade, gênero e tipo físico. Por exemplo, pessoas obesas 
possuem uma massa grande de tecido adiposo em seu peso corpóreo. Entretanto, os adipócitos 
são células de acúmulo de gordura e por isso possuem um conteúdo muito pequeno de água. 
Dessa maneira torna-se fácil entender por que uma pessoa obesa possui menos água corpórea 
que uma pessoa magra. 
 Em fetos, 95% da massa corporal é água. Nas crianças esse valor reduz-se a 80% e em 
adultos em torno de 60-70%. Durante certo período do crescimento, a quantidade de água do 
compartimento intracelular sofre um aumento e a quantidade de água intersticial sofre uma 
considerável redução, pois há retração do espaço extracelular durante o desenvolvimento 
(afinal, as novas células devem ocupar espaço; e assim vão enchendo o espaço intersticial 
disponível). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA NOS COMPARTIMENTOS
10
20
30
40
50
60
70
80
%
ÁGUA
0 3 6 9 1 3 5 7 9 11 13 15
IDADE EM
MESES
ANOS ADULTO
ÁGUA TOTAL
ÁGUA INTRACELULAR
ÁGUA EXTRACELULAR
ISRAEL FIGUEREDO JUNIOR
DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA NOS COMPARTIMENTOS
10
20
30
40
50
60
70
80
%
ÁGUA
0 3 6 9 1 3 5 7 9 11 13 15
IDADE EM
MESES
ANOS ADULTO
ÁGUA TOTAL
ÁGUA INTRACELULAR
ÁGUA EXTRACELULAR
ISRAEL FIGUEREDO JUNIOR
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 Os compartimentos também apresentam composições 
eletrolíticas e protéicas diferenciadas. O compartimento 
extracelular possui uma concentração maior de íons sódio e 
cloreto, sendo pobre em potássio. O compartimento intracelular 
possui uma elevada concentração de potássio e é pobre em 
termos de sodio e cloreto. Se analisarmos a composição do 
líquido extracelular de diversos animais e compararmos com a 
composição iônica da água do mar iremos encontrar 
semelhanças nesses itens ( Na, Cl, K ). Esse fato colabora para a hipótese de surgimento da vida 
no mar. Em termos de proteínas, a composição do fluido intracelular apresenta uma quantidade 
muito maior de proteínas. As proteínas são macromoléculas biológicas executoras das funções 
biológicas tais como catálise de reações (enzimas) , sustentação ( proteínas do citoesqueleto), 
sinalização (receptores), transporte (canais e bombas de membrana), geração de energia, funções 
informacionais (proteínas envolvidas na replicação de DNA, transcrição e tradução) etc. Então, é 
lógico que elas são muito mais importantes dentro da célula que fora. Na circulação (espaço 
extracelular) as proteínas desempenham principalmente funções de transporte ( ex: a albumina 
ajuda a carregar os ácidos graxos no sangue), sinalização (alguns hormônios de natureza 
protéica), manutenção da pressão oncótica (albumina), coagulação e defesa (anticorpos). A 
concentração de proteínas do vaso sanguíneo é cerca de seis vezes a do interstício 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Idade 
(anos) 
% água 
Prematuro 81 
RN 72 
01 58 
16-30 M: 60 F:50 
31-60 M: 54,7 F: 46,9 
61-90 M: 51,6 F:45,2 
Duda
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 O balanço hídrico relaciona as vias de entrada e saída de água do 
organismo. As principais vias de entrada são a ingestão de líquido, a 
ingestão de alimentos e a água endógena (ou água metabólica), que é a 
água proveniente das reações de oxidação do metabolismo, uma vez que a 
oxidação de glicídios, ácidos graxos e aminoácidos no ciclo de Krebs e 
cadeia transportadora de elétrons gera gás carbônico e água, os produtos 
finais da oxidação da matériaorgânica. Por exemplo, em animais que 
hibernam a degradação dos ácidos graxos (gorduras) do tecido adiposo 
fornece uma quantidade muito grande de água para ser utilizada pelo 
organismo. As principais vias de eliminação de líquido do organismo são a 
urina, fezes, a pele (perspiração insensível e pelas glândulas sudoríparas) e 
pelos pulmões (no ar aquecido eliminado na ventilação pulmonar e no ofego, 
em animais que não possuem quantidade significativa de glândulas 
sudoríparas). 
 O requerimento basal de água para o adulto varia de 1,25 a 3 litros 
por dia, dependendo da superfície corporal, quantidade de massa celular, 
idade e sexo. O requerimento basal de líquido também relaciona-se com a 
taxa metabólica do indivíduo, a qual é determinada por diversos fatores. No contexto de organismo 
humano, é importante notar que a taxa metabólica é 
regulada e afetada diretamente pela resposta hormonal, 
notadamente pelos hormônios tireiodianos. 
 É importante considerar que os três 
compartimentos estão interconectados (afinal todos 
usam água como meio de transporte) e em equilíbrio. A 
água pode mover-se livremente entre eles. Assim 
sendo, uma redução ou aumento no volume de algum 
compartimento irá refletir em alterações nos outros. Em 
patologias com secreção muito alterada de hormônios 
da tireóide, conhecida como tempestade tireoidiana, a 
requisição de água é muito elevada em razão da perda 
que ocorre pelas crises febris. No hipotireoidismo, é 
comum encontrarmos pacientes com intoxicação 
hídrica, gerada pelo excesso da ingesta de água em situação de metabolismo reduzido. 
 Alguns animais realizam adaptações em seu balanço hídrico em função do ambiente em 
que vivem. O rato canguru, espécie comum nos desertos americanos, bebe 6 mL de água em um 
mês (a água é escassa) e obtém 54 mL através da oxidação de 100 g de cevada (comum no seu 
habitat). Em função disso, perde pouca água na urina (apenas 13,5 mL por mês – urina bastante 
concentrada), pouca água nas fezes ( apenas 2,6 mL) e a maior parte de água é eliminada na 
evaporação pelos pulmões (para resfriar o corpo que está no deserto). E lembre que ratos não tem 
glândulas sudoríparas. Alguns camelos no deserto possuem uma secreção nasal extremamente 
higroscópica que captura a água que eles perderiam na respiração, contribuindo para a economia 
de água. Por curiosidade, existe uma espécie de camelo na região norte da Índia que bebe apenas 
água salgada. 
 Diversos mecanismos fisiológicos operam para manter constante o volume dos 
compartimentos, tais como o mecanismo da sede, a secreção do hormônio antidiurético (que 
promove a reabsorção tubular de água no ducto coletor renal) e as alterações na eliminação do íon 
sódio pelos rins na urina. O íon sódio é um dos principais responsáveis pela manutenção do 
volume do líquido extraceular. O organismo tenta ao máximo manter o seu balanço hídrico, mesmo 
em situações patológicas, para que não ocorram alterações de volume dos compartimentos. Por 
exemplo, o paciente diabético (Diabetes insipidus; causada pela redução da produção de 
hormônio antidiurético pelo hipotálamo – dito diabetes insipidus central - ou pela impossibilidade de 
ação desse hormônios nos túbulos renais em conseqüência de defeitos em receptores ou em 
canais de aquaporina 2 – conhecido como diabetes insipidus nefrogênico) possui uma eliminação 
de elevado volume urinário (poliúria), podendo causar uma desidratação. Como organismo 
necessita manter o balanço hídrico para manutenção da homeostase, esse indíviduo apresenta 
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uma sede muito aumentada (polidipsia) para compensar o líquido perdido pela urina. No diabetes 
insipidus o paciente pode eliminar até 9 litros de urina por dia, justificando sua sede anormal. 
 As desidratações são os quadros patológicos caracterizados por um aumento na perda de 
líquido do organismo. Essa perda elevada pode ocorrer pelas diversas vias. Por exemplo, em 
pacientes com insuficiência suprarenal existe uma perda elevada de líquido pela urina. Em alguns 
casos ocorre uma perda excessiva de água nas fezes (quadro conhecido como diarréia), o qual 
pode ser causado por agentes infecciosos microbianos (ex: infecção intestinal por Salmonella sp.) 
ou parasitários ( ex: amebas, outros protozoários, vermes....), reações inflamatórias entre outras 
causas. A pele elimina uma pequena quantidade de líquido pela perspiração insensível e uma 
quantidade razoável pela sudorese. Por exemplo, uma pessoa em prostração pelo calor torna-se 
desidratada pela perda excessiva de líquido pela sudorese. Os pacientes com queimaduras graves 
apresentaram quadros complicados de desidratação pela perda contínua de líquido em função da 
disrupção da barreira epitelial. Os pulmões podem aumentar o ritmo de ventilação e assim 
provocar uma perda de água superaquecida na ventilação; essa é uma via importante na 
desidratação que ocorre em pacientes febris, para evitar o superaquecimento corporal. Crianças ou 
pacientes comatosos que não recebem o suprimento externo de líquidos adequado também 
apresentar-se-ão desidratados. Em algumas disfunções do hipotálamo, o mecanismo da sede fica 
afetado e com isso a ingesta de líquido não é apropriada. O aumento do metabolismo, observado 
em situações como queimaduras graves e hiperparatioreoidismo também elevam a requisição de 
água enquanto a redução metabólica, como na velhice, infecções prolongadas, insuficiência renal 
e cardíaca e desnutrição reduzem a necessidade de água. 
 Em algumas situações, ocorre migração anormal de volume de líquido entre os 
compartimentos, conduzindo a quadros patológicos, que serão abordados a seguir. Por exemplo, 
em pacientes com uma fístula entérica, uma abertura que permite a perda de líquido do trato 
digestivo para a cavidade abdominal, ocorre perda de líquido do compartimento transcelular para o 
extracelular. Em pacientes com sangramento (hemorragia) gastrintestinal com catabolismo protéico 
intraluminal ocorre perda de líquido do compartimento extracelular vascular para o transcelular. 
Nos vômitos existe perda de água do trato digestivo. Relembrando, como os compartimentos estão 
interligados e em equilíbrio, independente do local de ínicio da perda de líquido, todos demais são 
também afetados. 
 Considerando que as crianças possuem mais água intersticial que adultos, é possível 
entender a razão pela qual as diarréias (perda de água nas fezes) são mais graves na infância pois 
a perda de líquido da região intersticial no processo torna-se elevada e com isso o volume hídrico 
da criança reduz rapidamente. 
 As hiperhidratações ou intoxicação hídrica são quadros em que a ingesta de líquido é 
muito maior que a necessidade do organismo. Por exemplo, em cirurgias que duram por muito 
tempo é comum a infusão excessiva de líquido por via endovenosa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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9. Volemia e choque hipovolêmico 
 
 Volemia é o parâmetro laboratorial que informa o volume de sangue circulante de um 
indíviduo. Esse parâmetro tem especial interesse em serviços de hemodinâmica e em situações 
em que a redução da volemia ocorre em grau que possa levar ao óbito do paciente, como nos 
grandes queimados, em casos graves de hemorragias e em pacientes gravemente traumatizados. 
Uma estimativa do volume corpóreo total pode ser realizada pela determinação dos valores de 
sódio do plasma (Veja Exercícios comentados) enquanto a volume é determinada por outros 
métodos. 
 
 Sendo o sangue composto por uma fração líquida e pelos elementos figurados (glóbulos 
vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas), o valor do volume de sangue do indivíduo corresponde 
a soma do volume plasmático e do volume ocupado pelas células, notadamente a série vermelha, 
denominado volume globular. A fração líquidado sangue denomina-se plasma enquanto a fração 
líquida remanescente após a coagulação do plasma (portanto, o plasma sem o fibrinogênio) 
denomina-se soro. No laboratório clínico alguns exames são realizados no plasma humano e 
alguns somente no soro. Embora a série branca também ocupe volume no sangue, a imensa 
maioria do volume globular corresponde a série vermelha, a qual é extremamente mais numerosa 
que a branca. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Duda
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 Os compartimentos estão interconectados e a água move-se livremente entre eles. Sendo 
assim, qualquer alteração de volume em um compartimento irá repercutir em mudanças no volume 
dos demais. O plasma é o sistema mais altruísta no âmbito de manter o volume corporal, pois está 
em perfeita comunicação com o sistema renal para regulação da perda ou reasbsorção de líquido; 
em situações de perda de volume, o plasma direciona-se para repor essa perda; em casos de 
excesso de volume em algum compartimento, o espaço vascular recebe a sobrecarga. Dessa 
forma, quando acontece uma perda de água da região intersticial, com no caso da diarréia, ou de 
outra região, o plasma doa o seu conteúdo líquido para repor esse volume perdido. Com essa 
ação, o volume plasmático reduz e consequentemente a volemia acaba também reduzindo. Em 
casos graves, a quantidade de sangue presente no leito vascular é tão pequena que o coração não 
consegue manter a perfusão adequada de nutrientes e oxigênio aos tecidos. Dessa forma, 
estabelece-se uma colapso da microcirculação com objetivo de conseguir bombear o reduzido 
conteúdo existente. Esse estado é gravíssimo e evolui para parada cardíaca e por fim conduz ao 
óbito se não forem instituídas medidas de emergência. Esse quadro denomina-se choque 
hipovolêmico, ou seja, um choque causado pela redução da volemia. Em termos de sintomatologia, 
a pressão arterial reduz (hipotensão), ocorre aumento dos batimentos cardíacos por minuto 
(taquicardia), pulso fino e rápido, extremidades e lábios de cor azulada em razão da falta de 
chegada de oxigênio (cianose), pele fria e pegajosa, sede intensa, palidez, hipotermia, 
resfriamento das extremidades, respiração superficial rápida e irregular e alterações 
neurosensoriais. 
 
 
 
 
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 Os sintomas variam em função da gravidade do estado, como mostrado a seguir 
 
Queda da volemia Sintomas 
Discreta: menor que 
20% 
perfusão diminuída de órgãos que toleram bem isquemia (pele, 
ossos , músculos, tecido adiposo) 
sensação de frio 
hipotensão postural 
taquicardia postural 
palidez 
sudorese fria 
 
Moderada: 20-40% perfusão diminuida de orgãos que toleram mal isquemia (pancreas, 
rins, baço) 
sensação de sêde 
hipotensão 
taquicardia 
oligúria (< 0,5 ml / kg / h) 
 
Grave: maior que 40% perfusão diminuída do coração e cérebro 
agitação , confusão mental 
hipotensão 
taquicardia (> 120 bpm) 
pulso fino e irregular 
parada cardíaca 
 
 
 Oligúria é a redução do volume urinário. Considera-se um adulto em estado de oligúria 
quando ele elimina menos que 0,5 mL de urina por kilo de massa corpórea por hora. Para 
determinar esse estado, coleta-se a urina do paciente durante um certo período e posteriomente 
calcula-se. Para crianças acima de 2 anos, o valor muda para 1 mL/Kg/h e para crianças abaixo de 
2 anos, 2 mL/Kg/h. 
 Um caso preocupante, por exemplo, acontece em crianças acometidas de cólera, uma 
infecção bacteriana. Na diarréia colérica uma criança pode perder 1 litro de água corporal em 1 
hora, evoluindo rapidamente para o choque hipovolêmico. Além disso, os pacientes gravemente 
queimados comumente apresentam esse quadro, assim como os pacientes com graves 
hemorragias em função de traumas. 
 O paciente com queimaduras graves possui uma perda aumentada de líquido do espaço 
vascular em razão do aumento da permeabilidade vascular, causado pela reação inflamatória 
sistêmica em resposta a queimadura. Assim, a água pode abandonar o plasma e ser perdida como 
conseqüência da falta da integridade da barreira epitelial. Para o tratamento das queimaduras 
simples, como em uma insolação, é recomendável o uso de cremes hidratantes. Os cremes 
possuem uma fase aquosa, que cede água para o tecido, e uma fase oleosa, que forma uma 
barreira gordurosa que impede a perda de água pela pele. Além disso, o uso de substâncias de 
natureza apolar, denominadas umectantes de barreira (como a vaselina), formam essa barreira 
mantendo a água no tecido e portanto deixando-o hidratado. 
 Outra causa comum de choque hipovolêmico é o rompimento de aneurismas. Os 
aneurismas são dilatações pulsáteis de um vaso sanguíneo, que podem romper e conduzir a uma 
hemorragia interna. Os aneurismas mais perigosos são o aneurisma da aorta abdominal, em razão 
do seu calibre, e os aneurismas cerebrais. 
 No caso de redução da volemia por hemorragia, é importante notar que o tratamento varia 
de acordo com o grau da hemorragia, como mostrado na tabela a seguir: 
 
 
 
 
 
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Hemorragia I II III IV 
Perda em volume Até 15% 15-30% 30-40% >40% 
Conduta Soluções 
cristalóides 
Soluções 
cristalóides 
Solução 
cristalóide + 
transfusão 
Solução 
cristalóide, 
expansores 
plasmáticos, 
transfusão. 
Emergência 
cirúrgica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Em vias gerais, o tratamento do choque hipovolêmico é realizado com reposição imediata 
de líquido, feito através de sangue ou soro fisiológico e expansores plasmáticos além de outras 
medidas para combater o choque (vasopressores, glicocorticóides, oxigênio). Em casos de 
hemorragia, é importante corrigir o problema. 
 O exército possui um tipo de calça denominado 
calça anti-choque. Quando a hemorragia é extensa demais 
para ser controlada, por meio de uns manguitos acoplados a 
um manômetro (idêntico a um equipamento de 
determinação de pressão arterial), a calça é inflada e 
comprime o local do sangramento, reduzindo a perda de 
sangue. 
 Nos pacientes desidratados as preocupações são: 
cessar a perda de líquido e repor o líquido perdido, para 
evitar o choque hipovolêmico. Nos pacientes queimados, 
reduz-se a perda de líquido pela pele (que não está íntegra 
e por isso permite uma perda elevada de líquido pela 
perspiração insensível) com uso de hidratantes e 
umectantes de barreira. Os hidratantes e umectantes são 
emulsões de fácil aplicação que reduzem a perda de líquido 
por formar uma barreia gordurosa sobre a pele, bloqueando 
a passagem de água. Além disso, a fase aquosa dessas 
emoções serve para ceder água ao tecido queimado. A 
reposição de líquidos por via oral pode ser realizada com 
soro caseiro, água, e soluções de reposição oral. Por via endovenosa, são utilizadas soluções 
fisiológicas, como o soro fisiológico e o soro glicosado principalmente; algumas vezes solução 
hipotônica de cloreto de sódio. 
 
10. Edemas 
 
 Edema é o termo que descreve um acúmulo de líquido na região intersticial ou em alguma 
cavidade do organismo. Os edemas podem ser localizados ou generalizados. Por exemplo, o 
Duda
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Duda
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acúmulo de líquido nos alvéolos conduz ao edema pulmonar; o acúmulo de líquido por aumento 
do volume de líquor gera o edema cerebral, assim como na região intersticial dos membros 
inferiores é caracterestício no quadro de elefantíase. O acúmulo de líquido na cavidade peritonial 
denomina-se ascite (ou hidroperitônio) enquanto no espaço pleural o quadro é conhecido como 
hidrotórax. Em pacientes com glaucoma, os defeitos na drenagem do humor aquoso causam um 
aumento na pressão intraocular, podendo lesar retina e nervo ótico. Em situações de edema 
generalizado, devido por exemplo a uma insuficiência renal ou fruto de alguns quadros alérgicosviolentos, podemos dizer que o paciente está em retenção hídrica. Na verdade, ambos termos são 
praticamente sinônimos. O edema generalizado conhecido como anasarca caracteriza-se por um 
acúmulo generalizado de mais de 3 litros de líquido no organismo. 
 Existem várias causas e mecanismos operantes na formação dos edemas. Em termos de 
mecanismos, três merecem destaque: o aumento da pressão hidrostática vascular; a redução da 
perssão oncótica vascular e a obstrução linfática. 
 A pressão hidrostática vascular é uma das componentes da pressão vascular, 
representando a carga de líquido contido no vaso e a força com que o coração bombeia o sangue. 
Quando ocorre um aumento exagerado da força de bombeamento, a pressão hidrostática eleva-se 
e assim a água do vaso colide com muito mais força contra as paredes do espaço vascular. Em 
locais em que a parede dos vasos é mais fina, como nos alvéolos, a água acaba extravasando 
mecanicamente do vaso para o meio externo e acumula-se no alvéolo, por exemplo. Quando um 
paciente apresenta uma crise de hipertensão arterial severa, um edema pulmonar pode se originar 
por esse mecanismo. No entanto, o aumento da pressão hidrostática não causa acúmulo somente 
na região pulmonar; ocorre extravasamento do plasma para o interstício em vários órgãos. Os 
edemas gerados quando o coração não consegue suportar o retorno venoso (insuficiência 
cardíaca congestiva) devem-se ao aumento da pressão venosa e passagem de água do plasma 
para o interstício. Na obstrução venosa, quadro mais comum nos membros inferiores, o 
entupimento da veia causa um aumento da pressão hidrostática, causando edema e podendo 
gerar o rompimento do vaso. 
 A função do sistema linfático é a drenagem da região intersticial. Quando a rede linfática é 
obstruída, um volume anormal de líquido acumula-se no interstício causando o edema. Uma causa 
comum desse quadro é a obstrução dos vasos linfáticos pelo parasita causador da elefantíase. 
Contudo, outras causas também existem, tais como a inflamação dos vasos linfáticos, alguns 
tumores e cirugias de remoção de linfonodos. 
 O terceiro mecanismo básico é a redução da pressão oncótica vascular. A albumina, 
principal proteína do plasma, é responsável pela manutenção da pressão oncótica (ou 
coloidosmótica vascular). Essa pressão nada mais é que a pressão osmótica exercida pelas 
proteínas. Além de participar da osmolaridade do vaso como partícula, a albumina atrai muitas 
moléculas de água para sua hidratação, aumentando muito a carga líquida do vaso. Em paciente 
com síndrome nefrótica em estado avançado, ocorre perda elevada de albumina na urina (um 
quadro conhecido com albuminúria). Dessa forma, a albumina plasmática acaba reduzindo e 
portanto a osmolaridade do vaso reduz; consequentemente haverám migração de água do plasma 
em direção ao interstício. Com a redução da albumina, a água que se ocupava de hidratar a 
molécula encontra-se livre para movimentação. Dessa forma, ocorre saída exagerada de água do 
vaso em direção ao interstício, reduzindo a pressão oncótica e vascular e causando o edema. Em 
pacientes desnutridos, os quais não possuem ingesta de aminoácidos para a renovação da 
albumina plasmática, o mesmo mecanismo explica o edema observado. Esse quadro também é 
observado na insuficiência hepática, quando o fígado encontra-se incapaz de produzir a albumina 
e em pacientes queimados, pois existem poucos aminoácidos disponíveis para síntese de 
albumina, desde que a maior parte será direcionada para regeneração do tecido perdido. 
 O aumento da permeabilidade capilar também permite o plasma extravase para o 
interstício causando o edema. Diversas situações patológicas podem elevar a permeabilidade dos 
capilares, como reações imunológicas exageradas, queimaduras graves, toxinas e infecções 
bacterianas. 
 
11. Espaços potenciais 
 
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Biofísica – Renato M. Rosa e profa. Ana Lígia L.P. Ramos 
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 A melhor maneira de descrever um espaço potencial do organismo é listar alguns 
exemplos: cavidade pleural, cavidade pericárdica, cavidade peritonial, cavidades sinoviais, 
incluindo junções e a bursa. Os espaços potenciais possuem superfícies em contato, contendo 
apenas uma fina camada de fluido entre elas. A membrana de superfície de uma espaço potencial 
não oferece resistência significativa a passagens de fluidos e eletrólitos, os quais movem-se 
constantemente entre interstício e espaço potencial. Da mesma maneira que o interstício, o espaço 
potencial recebe substâncias do vaso e é drenado pelo sistema linfático. Quando um edema ocorre 
nos tecidos subcutâneos adjacente ao espaço potencial, o líquido do edema é usualmente 
encontrado e coletado no espaço potencial, sendo denominado efusão. Os edemas mais comuns 
nos espaços potenciais são a ascite e o derrame pleural. 
 
12. Exsudatos e transudatos 
 Em termos de diagnóstico laboratorial o líquido que constitui o edema pode ser classificado 
como exsudato ou transudato: 
 Exsudato ⇒ o líquido é gerado a partir de reação inflamatória, em reposta a um processo 
infeccioso ou neoplásico. Nesse caso, como existe ruptura de células na região, os exsudatos são 
caracterizados pela alta presença de proteínas. Um exemplo clássico pode ser imaginado em caso 
de uma infecção grave do tipo meningite bacteriana ( em alguns casos, a punção do líquido 
cefalorraquidiano além de alta concentração de proteína vem acompanhada de pus e pode-se até 
observar a bactéria viva ao microscópio). Uma infecção abdominal generalizada (peritonite) 
causada pela ruptura de um apêndice inflamado também produz um exsudato (líquido rico em 
proteínas). 
 Transudato ⇒ o líquido acumula-se por um processo mecânico. Por exemplo, uma pessoa 
em crise hipertensiva pode chegar a um nível de bombeamento cardíaco tão alto que a água do 
plasma consiga extravasar para o interstício. Isso é muito comum nos capilares finos do pulmão e 
por essa razão, não são raros os quadros de edema pulmonar secundário a crise hipertensiva. 
Nesse caso o líquido acumulado é praticamente apenas água, ou seja, um transudato. Uma 
simples drenagem ou um tratamento diurético resolvem a questão. A insuficiência cardíaca 
também pode prejudicar o retorno venoso e originar essa classe de edemas. 
 
� Conhecendo a composição química característica dos líquidos do organismo é possível orientar 
alguns quadros diagnósticos. Veja o exemplo: 
 
Líquido pleural 
Proteínas totais > 3 % : exsudato 
Proteínas totais < 3 % : transudato 
 Uma vez que os exsudatos são ricos em proteínas, pois tem origem inflamatória, infecciosa 
ou neoplásica, um achado de alta concentração de proteínas pode indicar um exsudato. O 
exsudato pode orientar um diagnóstico de, por exemplo, infecção hospitalar após cirugia pulmonar 
enquanto um transudato poderia sugerir edema pulmonar consequente de crise hipertensiva. 
 
Líquido pleural 
Densidade > 1.016 : Exsudato 
Densidade < 1.016 : transudato 
 Uma vez que os exsudatos são ricos em proteínas, é normal que a presença desses 
componentes em alta concentração aumente a densidade do fluido. Como os transudatos são 
apenas água, vc acaba diluindo os demais componentes do fluido e a densidade baixa. 
 
Líquido cefaloraquidiano 
Proteinas aumentadas: Hemorragia subaracnóidea 
 O líquido extracelular tem uma concentração baixa de proteínas. Em caso de hemorragia, 
o sangue extravasado pode aumentar a concentração de proteínas no local. 
 
Líquido cefaloraquidiano 
Cloretos muito reduzidos: Meningite tuberculosa 
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Biofísica – Renato M. Rosa e profa. Ana Lígia L.P. Ramos 
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 O líquido extracelular possui uma quantidade alta de cloretos. Se a quantidade reduz, algo 
não está normal. Essa redução é comum na meningite tuberculosa. 
 
Sinóvia 
Presença de hemácias: lesão vascular 
 Um líquido lubrificante de articulação não deve conter hemácias. Se elas surgiram, devem 
ter vindo de algum vaso na periferia. 
 
Biofísica –Renato M. Rosa e profa. Ana Lígia L.P. Ramos 
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 Universidade Federal do Rio Grande do Sul 
 Instituto de Biociências 
 Departamento de Biofísica 
 Biofísica Médica 
 
 
 
 
Aula 02-Princípios físicos da movimentação entre compartimentos 
Notas de aula 
 
1. Introdução 
 
 Nos organismos vivos existe um constante fluxo de soluto e solvente (água) entre os 
compartimentos intra e extracelular. Dessa forma é possível que os nutrientes (açúcares, 
aminoácidos, lipídios, nucleotídeos, água, íons) oriundos da dieta possam ser absorvidos no trato 
gastrintestinal, viajar pela circulação sendo por fim distribuídos a todas células do organismo, 
desde as mais superficiais até as localizadas no interior dos tecidos, através da rede capilar. Da 
mesma maneira, o oxigênio é conduzido a todas células e os catabólitos (resíduos) do 
metabolismo são excretados da célula, recolhidos pelo sistema circulatório e eliminados pelo 
corpo, seja na urina (uréia, potássio, ácido úrico, corpos cetônicos...), no ar expirado (gás 
carbônico, corpos cetônicos). No entanto, para o entendimento a respeito da manutenção da 
perfeita homeostase (equilíbrio fisiológico) desses sistemas é necessário compreender alguns 
princípios e mecanismos envolvidos no transporte celular e entre zonas compartimentalizadas. 
Dentre esses mecanismos, estudaremos a difusão e a osmose. 
 Na primeira parte serão definidos e diferenciados os conceitos de difusão e osmose para o 
entendimento da movimentação de água e solutos entre os compartimentos. A partir do conceito 
de pressão osmótica e osmolaridade será então explicado o mecanismo de movimentação de 
liquídos e introduzido o conceito de isotonicidade. As soluções fisiológicas, usadas 
endovenosamente a nível hospitalar para administração de fármacos e rehidratação, serão 
estudadas com base nesses conceitos anteriormente estudados. Por fim, as aplicações clínicas 
serão mostradas através do mecanismo de ação de diuréticos osmóticos, laxantes salinos, 
manutenção da pressão vascular e formação de edemas. 
 
2. Difusão 
 
2.1. Definição 
 
 Difusão é o movimento aleatório individual das moléculas (movimento browniano) 
componentes de uma mistura qualquer com objetivo de atingir a uniformidade de distribuição das 
moléculas em toda extensão disponível, o que confere um estado de maior energia e portanto, 
maior estabilidade. Ocorre em gases, líquidos e sólidos. Na prática, é a movimentação de um 
soluto de uma região de maior concentração para uma de menor concentração em um meio. Por 
exemplo, a dissolução de açúcar em água promove a difusão do açúcar em todas as direções com 
finalidade de se obter a mesma concentração do soluto em toda extensão do líquido. 
 Podemos também expandir a definição de difusão para a movimentação de um 
determinado soluto através de uma membrana que separa duas zonas compartimentalizadas na 
direção da zona em que este soluto encontra-se em maior concentração para a zona de 
concentração menor. Esse movimento visa atingir o equilíbrio de concentração do soluto entre as 
duas zonas. 
 
 
 
 
 
Duda
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Biofísica – Renato M. Rosa e profa. Ana Lígia L.P. Ramos 
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� O movimento de difusão é individual para cada soluto e poderá existir somente quando houver 
um gradiente (diferença) de concentração desse soluto entre as duas zonas. Vamos imaginar a 
seguinte situação: 
 
 A B 
 
 
 
 
 
 
 
 Observe dois compartimentos separados por uma membrana. Em ambos lados existe uma 
solução dos solutos “bolinhas e quadradinhos”. Admita que ambos compartimentos apresentam o 
mesmo volume (lembrar: solução = soluto + solvente). Ora, se o volume de solvente é o mesmo, 
obviamente o compartimento A está mais concentrado de “bolinhas” que o compartimento B. 
Considerando que a membrana que separa os dois compartimentos seja permeável ao soluto 
“bolinhas”, existirá um fluxo de bolinhas da zona A para zona B com intuito de igualar a 
concentração de bolinhas em ambos compartimentos. Esse movimento denomina-se difusão (ou 
difusão simples). Por que isso ocorre ? Porque existe uma diferença de concentração de bolinhas 
entre os compartimentos (ou seja, temos um gradiente de concentração). 
 Entretanto, como a concentração de quadradinhos é a mesma em ambos lados, não ocorre 
difusão desse soluto. Cada soluto movimenta-se a favor do seu gradiente de concentração, não 
importando-se com as outras substâncias presentes. Na verdade, a movimentação de soluto 
ocorre mas com mesma velocidade em ambos sentidos pois o equilíbrio químico é um estado 
dinâmico. 
 Adequando nossa explicação aos sistemas biológicos podemos imaginar que bolinhas 
podem representar o oxigênio; o compartimento A é o ar inspirado e B, o interior dos alvéolos. A 
membrana representa a membrana alveolar. Bolinhas podem ser um nutriente; A pode ser a luz do 
intestino e B, as células intestinais responsáveis pela absorção. A membrana representa então a 
membrana celular dos enterócitos. Bolinhas podem ser glicose, A pode representar a circulação 
capilar e B, as células do interstício que estão necessitando de glicose. Nesse caso, a membrana 
simula a parede do capilar. Bolinhas podem representar o sódio, A pode ser a luz do túbulo 
convolto proximal do rim, B pode ser a célula do tubo proximal e novamente a membrana seria a 
membrana celular. 
Biofísica – Renato M. Rosa e profa. Ana Lígia L.P. Ramos 
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 Uma observação importantíssima deve ser feita: o movimento de difusão somente ocorrerá 
se a membrana for permeável ao soluto. A permeabilidade de uma membrana é uma característica 
inerente à sua estrutura e composição, variando entre os tipos celulares e as espécies. No caso da 
membrana celular é preciso conhecer sua estrutura para poder determinar se um soluto poderia 
atravessá-la por simples difusão. Quando existe um gradiente de concentração para um 
determinado soluto e as membranas celulares são permeáveis a esse soluto por simples difusão, 
ocorre passagem de soluto da zona de maior concentração molar para a de menor. O movimento 
de simples difusão não requer gasto de energia pois ocorre a favor do gradiente de concentração. 
 
 
 
 
 Dessa maneira, as substâncias que atingem a circulação sanguínea distribuem-se por todo 
volume de plasma disponível e assim viajam a todos pontos do organismo, difundindo-se no 
sangue, posteriormente ao espaço intersticial e por fim aos tecidos. 
 
 
2.2. Velocidade de difusão (Fluxo) 
 Existem vários fatores que influenciam na velocidade da simples difusão de um soluto 
através da membrana. Esses fatores são tratados matematicamente pela equação da 1ª Lei de 
Fick (Adolf Fick, 1855). 
 j = - DA ∆C/∆x 
 
j: velocidade de difusão (fluxo) 
D: constante do meio 
A: área de secção tranversal disponível 
∆C: variação da concentração entre as zonas (gradiente de concentração) 
∆x: distância entre as zonas ( ou espessura da membrana) 
 Em relação aos fatores que influenciam na velocidade de fluxo de um soluto por uma 
membrana por simples difusão é importante considerar a área da superfície disponível para o 
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processo, a espessura da membrana que separa os compartimentos, o meio em que o processo 
acontece e o gradiente de concentração. 
 Quanto maior a área de superfície disponível, mais rápido o processo acontece. Da mesma 
forma, quanto menor a espessura da membrana, maior a velocidade de fluxo. Esses fatores 
explicam as razões do intestino constitutir o principal sítio absortivo do trato gastrintestinal (em 
razão de sua grande área). Além disso, a estrutura dos alvéolos possibilita uma área grande, 
favorecendo a difusão do oxigênio, o que é muito importante em animais de sangue quente com 
elevada taxa metabólica. Em contrapartida, os anfíbios (animais de sangue frio) possuem um 
pulmão em forma de sacoúnico, o que é compensado pela respiração cutânea. Os túbulos renais 
são longos e finos, o que faz com que a taxa de reabsorção de solutos por simples difusão nunca 
torne-se um fator limitante para o processo. 
 O gradiente de concentração também influencia no processo. Quanto maior o gradiente de 
concentração, maior será a velocidade de fluxo, pois o gradiente é a força que impulsiona o 
processo. Dessa maneira será possível entender a necessidade da renovação da solução 
dialisante durante a hemodiálise. 
 Os vasos sanguíneos da região sublingual são numerosos e finos, o que faz com que os 
fármacos administrados por essa via, como a nitroglicerina, nifedipina, isosorbida, vitamina B12, 
algumas vacinas, tenham efeito praticamente imediato. Os capilares alveolares também são finos, 
fazendo com que as substâncias administradas em aerosol (e congêneres) tenham efeito rápido no 
organismo. 
 A composição do meio influencia no processo. A expressão da influência do meio faz-se 
através de uma constante, a qual varia para cada ambiente. Por exemplo, a difusão do oxigênio no 
ar não ocorre na mesma velocidade de difusão do oxigênio do sangue para os tecidos. 
 A massa molecular do soluto também exerce certa influência: quanto menor o tamanho da 
molécula, maior sua energia cinética e movimentação (movimento Browniano). Isso torna mais 
rápido o processo. Nesse sentido, quanto maior a temperatura maior será o fluxo, pois a energia 
térmica influencia a energia cinética das moléculas. Em relação ao estado físico, a difusão é 
sempre mais rápida em fase gasosa > líquida > sólida. Quanto maior o tempo de contato, maior é a 
eficiência do processo. Assim permite-se a conclusão da movimentação e estabelecimento do 
equilíbrio. 
 
2.3. Fatores inerentes ao soluto 
 
 Mesmo quando existe um gradiente 
de concentração para determinado soluto, 
só haverá simples difusão se a membrana 
que separa as regiões for permeável ao 
soluto. As membranas biológicas são 
livremente permeáveis água, mas são 
seletivamente permeáveis ao soluto. Os 
fatores da natureza do soluto que 
influenciam na sua passagem pelas 
membranas por simples difusão são o 
tamanho, a polaridade e a presença de 
carga. 
 As membranas celulares são uma 
bicamada lipídica contendo proteínas. A 
região central da membrana tem caráter 
apolar, pois é composta pela cauda dos 
lipídeos de membrana enquanto suas 
cabeças polares ficam orientadas para o 
meio externo e para a região citosólica. Os 
fosfolipideos de membrana acomodam-se 
na bicamada deixando um espaço de 0,6 
nm entre suas caudas, por onde solutos pequenos podem transitar. De tal maneira, solutos 
pequenos tem passagem por simples difusão mais fácil que os solutos de maior tamanho. Além 
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disso, as polaridade é importante. Os solutos pouco polares tem mais facilidade em atravessar a 
membrana por simples difusão que os solutos polares. 
 Em termos de organismo, as substâncias de caráter menos polar (lipofílicas – amigas da 
gordura) tem uma passagem pelas membranas por simples difusão mais fácil que as substâncias 
de caráter mais polar (hidrofílicas - amigas da água). No entanto, como os compartimentos do 
organismo são montados em meio aquoso e interconectados, as substâncias que se dissolvem 
mais facilmente em água tem uma distribuição mais favorecida pelo organismo. Dessa forma, as 
substâncias devem possuir uma polaridade intermediária, ou seja, um caráter lipofílico e hidrofílico 
para o uso terapêutico. A medida do caráter de polaridade de uma determinada molécula é 
realizada pela determinação do seu coeficiente de partição óleo/água. As substâncias mais 
lipofílicas possuem uma absorção mais fácil e eliminação mais demorada, pois a excreção pela 
urina ou outros meios necessita de solubilização em água. No organismo, o fígado metaboliza as 
substâncias lipofílicas tornando-as hidrofílicas. As substâncias hidrofílicas possuem uma absorção 
menos facilitada, mas distribuição e eliminação fáceis. A questão do caráter da substância e sua 
correlação com o perfil de absorção é muitas vezes a etapa limitante no desenvolvimento de novos 
medicamentos; algumas vezes, para eliminar a necessidade da absorção ao longo de tubo 
digestivo, outras vias (como a endovenosa ou uma injeção localizada no tecido alvo) são utilizadas. 
 O grau de ionização também é importante, pois os grupamento ionizados atraem água 
para hidratação, tornando-se maiores em tamanho que a molécula original. O grau de ionização, 
ou seja as porcentagens de uma molécula que encontram-se na forma ionizada e forma não 
ionizada dos seus grupamentos é determinada pelo pH do meio. As substâncias de natureza ácida 
encontram-se menos ionizadas em pH ácido; consequentemente sua absorção é favorecida no 
estômago ao invés do intestino delgado, por exemplo. A equação de Handerson Hasselbach 
modificada permite determinar a porcentagem de ionização de uma substância em função do pH. 
As passagens de um soluto entre os compartimentos depende do grau de ionização, pois os 
compartimentos tem valores diferentes de pH. Por exemplo, na mucosa gástrica temos pH em 
torno de 1,0, no plasma pH 7,4 enquanto um tecido inflamado tem um pH em torno de 5,0. 
 
% de ionização = 100 – [ 100 / 1 + antilog (pH – pKa) ] 
 
 
 Por exemplo, os anestésicos locais são administrados na 
proximidade do tecido a ser anestesiado, em espaços aquosos do 
organismo ou superfície da pele. Quando a injeção é realizada na 
proximidade do tecido, a molécula anestésica deverá transitar do 
liquído intersticial para o axônio do nervo sensor, atravessando o 
perineuro por simples difusão. Dessa forma, os anestésicos que 
apresentarem a maior parte de suas moléculas na forma não 
ionizada no pH do líquido intersticial (7,4) atravessarão a membrana 
mais facilmente. Quando o tecido está inflamado, o seu pH está mais 
ácido, propriciando que mais moléculas do anestésico fiquem na 
forma ionizada, diminuindo a quantidade de substância para o tecido 
e reduzindo o efeito anestésico. 
 Todos esses parâmetros devem ser levados em conta quando queremos que uma certa 
substância penetre no sistema nervoso central, pois esse é protegido por uma camada gordurosa 
denominada barreira hematoencefálica, que inibe a passagem de uma série de substâncias do 
sangue para o sistema nervoso central. É exatamente por isso que várias moléculas possuem 
ação em diversos tecidos do organismo, mas não possuem ação ou efeito colateral em nível de 
SNC. 
 
3. Osmose 
 
 
3.1. Definições 
Observe a situação anterior: 
 
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 Considerando que a membrana seja livremente permeável aos solutos, com o passar do 
tempo, cada soluto se difundiu a favor de seu gradiente e ao final do processo como cada soluto 
atingiu seu equilíbrio químico, o que faz com que os compartimentos estão com a mesma 
quantidade total de partículas. 
 
 
 
 
 
 
 No entanto, considere que a membrana que separa os compartimentos não seja permeável 
a solutos mas seja livremente permeável a solvente. Como poderia atingir-se o equilíbrio nesse 
sistema, ou seja, como os compartimentos poderiam atingir a mesma concentração total de 
partículas em ambos lados sem a existência de difusão dos solutos ? 
 Uma membrana permeável a solvente mas impermeável a solutos recebe a denominação 
de membrana semipermeável. As membranas celulares, na realidade, são seletivamente 
permeáveis, deixando passar livremente a água e seletivamente alguns solutos por difusão 
simples. Enfim, independente das características da membrana, o sistema precisa atingir o estado 
de equilíbrio, caracterizado pela mesma quantidade de partículas em ambos compartimentos. Uma 
vez que o soluto esteja impedido de se difundir, uma alternativa é utilizar um fluxo de solvente para 
equilibrar concentrações. Esse fluxo de solvente denomina-se fluxo osmótico