Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
BIOFÍSICA Ministrante: Giovanna Vidal UNIDADE I: TERMODINÂMICA BIOLÓGICA Componentes primordiais do universo TEMPO ENERGIA ESPAÇO MATÉRIA Considerações gerais • Nenhum fenômeno biológico poderá ocorrer fora de qualquer princípio físico. FORÇAS UNIVERSAIS Equilíbrio x Homeostasia • Equilíbrio: partes iguais • Homeostasia: manutenção Ex. Bomba de sódio e potássio Sistemas da Natureza Sistemas Abertos: capazes de trocar energia, matéria, informação com outros sistemas de forma significativa para ocorrem influências transformadoras entre si. 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 TERMODINÂMICA • É o ramo da física que estuda a relação entre calor, temperatura, trabalho e energia. • Tenta matematicamente prever condições de equilíbrio de um sistema. Leis da termodinâmica • 1º 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 Q=100J ∆U= 30J T= 70J 1º lei da termodinâmica • 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. Leis da termodinâmica • 2º Lei: é impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclo, transforme em trabalho todo calor fornecido por uma fonte. T= Q1- Q2 2º lei da termodinâmica • De onde tem mais matéria ou energia vai para onde tem menos. Quente Frio Claro Escuro Som Silêncio Q=100J NaCl 5% 2º lei da termodinâmica • 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. Terceira lei No zero Kelvin não há produção de entropia Conceitos físico • Entalpias: é a energia armazenada em um sistema. • Entropias: é o grau de agitação das moléculas. Conceitos físico • Energia livre= Entalpia- Entropia • Catálise 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. Entropia em biologia • Tendência: ↑entropia → energia↓ • Seres vivos lutam: ↓entropia → energia↓ Alterações fisiopatológicas e entropia ESTADO PATOLÓGICO LINGUAGEM BIOLÓGICA LINGUAGEM TERMODINÂMICA Arteriosclerose Depósito de gordura nas artérias,com alteralções estruturais, endurecimento da parede e hipertensão Aumento da entropia na circulação devido à desorganização da fina estrutura das artérias. Diabetes Lesões de células β do pâncreas, falta de insulina ou utilização defeituosa Aumento da entropia na utilização da glicose por pertubação do controle metabólico insulina- dependente. Biotermologia • Biofísica das trocas de calor. Temperatura corporal • Endotérmicos (homeotérmicos): animais controlam a sua temperatura interna corporal a despeito das variações de temperaturas ambientes. Temperatura interna: 36,5ºC a 37ºC. Controle da temperatura corporal Hipotálamo anterior (perda de calor) – lesões nessa área produzem hipertermia Hipotálamo posterior (produção de calor) – lesões nessa área produzem hipotermia Baixa temperatura Alta temperatura ↑da temperatura cutânea Córtex cerebral Resposta voluntária Alta temperatura ↑ da temperatura cutânea +sanguínea Estimula o hipotálamo (termostato) Vasodilatação cutânea + aumento da atividade das gls sudoríparas Diminuição da temperatura corporal Fatores que alteram a 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. Mecanismos de troca de calor com o ambiente Disfunções relacionadas com ambientes quentes • Brotoejas: ruptura dos ductos das gl sudoríparas • Edema • Cãimbras: distúrbio hidroeletrolítico • Síncopes: diminuição do retorno venoso. Disfunções relacionadas a ambientes frios Anamorlidade da regulação da temperatura corporal Tipos de febre • Contínua: permanece acima do normal, com variações de até 1 grau; exemplo frequente é a febre da pneumonia; • Remitente: as variações são acima de 1 grau; são exemplos a febre dos abcesso, sepse, sarampo e tuberculose. • Febre intermitente: hipertermia é interrompida por períodos de temperatura normal, é característica da malária. Anamorlidade da regulação da temperatura corporal Tipos de febre Anamorlidade da regulação da temperatura corporal Tipos de febre Anamorlidade da regulação da temperatura corporal Tipos de febre Referências • BIOTERMOLOGIA. Biofísica das trocas de calor. Disponível em: http://media.wix.com/ugd/52aa21_b9e2e97a192ae5fa4982e5c3a007e5a 6.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 • GARCIA, E.A.C. Biofísica. São Paulo: Sarvier, 2002 • http://www.fisio-tb.unisul.br/biofisica/termodinamica UNIDADE II: BIOFÍSICA DAS MEMBRANAS Voltagem (DDP) capacitânciafluxo de corrente resistência Íon Elétron Diferenças !!! De que forma a célula consegue manter este circuito??? Funções 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 Principais constituintes Constituintes Lipídios Permeabilidade Proteínas Carrear Lipídios das membrans Fosfolipídios Principal constituinte. Manter a permeabilidade Esfingolipídios Ligeiramente mais longo. Reconhecimen to celular. Colesterol Rigidez e ↓da permeabilidade Estrutura da membrana plasmática Transporte transmembranas Transporte Passivo Osmose Difusão simples Difusão facilitada Ativo Difusão simples Difusão facilitada Osmose • Transporte de solvente do meio menos concentrado para o meio mais concentrado. Transporte ativo • Realizado com gasto de energia, transporta substância do meio menos concentrado para o mais concentrado. Transporte ativo Secundário Co- transporte Contra- transporte Primário Bomba de Na/K Transp. Ativo primário:Bomba de Na/K • O Na é uma molécula higroscópica: atrai água. • Bomba evita a estumefação celular. • Tem duas subunidades: alfa e beta Alfa Beta Transporte ativo secundário • Co- transporte • Co-transporte Na+ - Glicose • Co-transporte Na+ - Aminoácidos Transporte ativo secundário • Contra- transporte • Contra-transporte Na+ - Ca++ • Contra-transporte Na+ - H+ Potencial de ação da membrana • Gerar uma DDP para que haja contração muscular e transmissão de impulso pelos nervos. Potencial de ação Etapa de repouso – diz-se que a membrana está polarizada Etapa de despolarização – a membrana subitamente se torna muito permeável aos íons Na+ Etapa de repolarização- fechamento dos canais de Na+ e abertura dos canais de K+ POTENCIAL DE AÇÂO DA MEMBRANA O potencial de repouso da célula Células musculares -90 mV Neurônios -70 mV a -80mV Células epiteliais -50 mV Potencial de ação (neurônio) Sinapse (química) Existem diferenças marcantes entre as fibras musculares esqueléticas e cardíacas, que justificam o potencial de ação mais prolongado e a presença de um platô. O potencial de ação em uma fibra muscular esquelética é caracterizado pela abertura repentina e em grande número de canais rápidos de sódio. Estes canais são assim chamados, pois eles permanecem abertos por um período muito pequeno, ou seja, décimos de milésimo de segundo, fechando-se, em seguida, de forma abrupta. Potencial de ação cardíaco Na fibra muscular cardíaca, o potencial de ação é provocado pela abertura de dois tipos de canais: os canais rápidos de sódio e os canais lentos de cálcio. Esta segunda população de canais é a responsável pela manutenção do longo período de despolarização, fator determinante do platô, verificado no potencial de ação de uma fibra muscular cardíaca. Potencial de ação cardíaco Potencial de ação cardíaco UNIDADE III: Parte1- Anatomia. BIOFÍSICA DA VISÃO Introdução As informações do mundo exterior são captadas e transmitidas ao cérebro pelo os órgãos dos sentidos. Olho vias nervosas cérebro Complexidade do aparelho visual Anatomia externa do olho Constituintes de 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. Sem luz Com luz Constituintes de globo ocular • 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. Constituintes do globo ocular Coróide – película responsável pela nutrição da retina. 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. Ponto cego ou disco óptico SNS e midríase • Algumas drogas: atropina, cocaína, álcool. Indicativo de lesões do tronco encefálico ou sd do pânico. • Midríase: animais como o boi a caminho do abate • Popularmente como sinal de interesse amoroso. SNP e miose • Oposto da midríase; • Os colírio que estimulam são chamados de mióticos UNIDADE III: Parte2- Formação da imagem BIOFÍSICA DA VISÃO 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. Convergência dos raios 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. Sensores de luz • Sinapse: libera glutamato. Impede que as células gerem PA na ausência de luz. • Discos de membrana: presença de rodopsina que inibe o glutamato. Caminho percorrido pela luz 1. Fótons 2. Córnea 3. Humor aquoso 4. Pupila 5. Humor vítreo 6. Retina 7. Sensores de luz- converte impulso luminoso em elétrico 8. Transporte pelo n. óptico- cérebro- converte em imagem. Formação de imagens Quanto maior a frequência menor a velocidade e maior o desvio Adaptação do olho humano Obs: fenda palpebral = espaço estre as palpebras. 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. 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. Miopia • O globo ocular é excessivamente comprido. Visão do míope Hipermetropia • O globo ocular é extremamente curto. Visão da hipermetropia Astigmatismo • A córnea ou o cristalino apresenta imperfeição na curvatura. Visão do astigmatismo Presbiopia • Popularmente conhecida como "vista cansada“. • Ocorre após os 40 anos, o cristalino perde a flexibilidade necessária para ajuste do foco. Defeitos do ópticos do olho Defeitos de transparência : normalmente por deposição de cálcio no interior do cristalino ou desnaturação de proteínas. Lentes corretivas • Miopia: lentes divergentes • Caso mais comum: lentes de bordas grossas. • A luz espalhada: necessidade de uma distância maior para convergir em um ponto Lentes corretivas • Hipermetropia: lentes convergente. • Ajuda a convergir os raios rapidamente para que não ocorre a focalização após a retina. UNIDADE IV: Espectrofotometria Espectofotometria • Técnica analítica que utiliza a luz para medir a concentração das soluções através da interação da luz com a matéria. Espectrofotômetro • Instrumentos capazes de registrar dados de absorbância ou transmitância em função do comprimento de onda. Espectofotômetro A= Fonte de Luz; B= Colimador(dispositivo de absorção); C= Prisma; D= Fenda seletora; E= cubeta; F= célula fotoelétrica; G= amplificador Princípios básicos I2 < I1 Mesma solução de I2 colacada em uma proveta mais larga. I3 < I2 < I1 Transmitância • Fração da luz que atravessa a matéria • T= Intensidade de luz transmitida Intensidade de luz fornecida Transmitância x Absorbância Transmitância x absorbância Absorção da onda O movimento ondulatório é caracterizado pelo comprimento de onda . O conteúdo energético da luz é inversamente proporcional ao comprimento de onda Luz vermelha = 700nm Luz ultravioleta = 380nm 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 ". Lei de Lambert-beer As quantidade de luz absorvida ou transmitida por uma determinada solução depende da concentração do soluto e da espessura da solução. UNIDADE V: Diálise Parte I: Diálise fisiológica Sistema Renal • Também denominado de sistema excretor, apresenta como órgão principal os rins. Funções dos rins • Eliminar os catabólitos produzidos diariamente pelo metabolismo. • Sintetizar hormônios: eritroproteína (induz a produção de hemáceas). Funções dos rins • Manter o volume extracelular • Regular a PA sistêmica • Regular a homeostase hidroeletrolítica incluindo o cálcio,fósforo, magnésio e o equilíbrio ácido básico Localização dos rins • Região dorsal do abdômem. Conexão com o sistema cardiovascular • Transporte de sangue para os rins: passagem de 1L a 1,5L de sangue por minuto. 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. Unidade microscópica dos rins • Néfrons: unidades funcionais dos rins. 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. Filtração x Pressão • Pressão: 60 – (18+32) = 10mmHg 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. 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 UNIDADE V: Diálise Parte II: Métodos de análise e tratamento da função renal. Insuficiência renal Envolve uma ruptura da função renal normal Regulação de líquidos, eletrólitos, ácidos e bases AGUDA CRÔNICA Ocorre de forma súbita, Em geral reversível Ocorre lentamente, é irreversível CAUSAS DA IRA Pré renais Intra renais Pós renais obstrutivas Distúrbios cardiovasculares (Hipovolemia e ICC) Necrose tubular (toxinas e hipovolemia) Nefrotoxinas e traumatismos Obstrução vesical, uretral, traumatismo Causas da IRC • Lupus (doença auto-imune); • Substâncias tóxicas; • Inflamação dos rins; • Cálculos renais; • Hipertensão arterial • Diabetes (devido a poliúria) Avaliação das funções renais Débito urinário < 400ml/24h Níveis sanguíneos aumentados de ureia Níveis séricos aumentados de creatinina 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. Creatinina • Os níveis normais: 0,6 a 1,3 mg/dl. • Produzida pelos músculos. Hemodiálise • É um procedimento artificial de filtração sangüínea, que emprega como método-base, a diálise. Finalidade • 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. HEMODIÁLISE Depende: Tamanho das partículas Índice de difusão HEMODIÁLISE Fístula arteriovenosa Cateter venoso central 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. MODALIDADES DE 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. Modalidades • 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. Modalidades • Diálise Peritoneal Noturna (NIPD): 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 Modalidades • 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. Modalidades. • CCPD com troca manual: uma ou mais trocas extras são realizadas durante o dia para melhor adequação do paciente. UNIDADE VI: BIOFÍSICA DA AUDIÇÃO Ondas sonoras • Ondas de natureza mecânica (necessita de meio de propagação) • A audição depende de dois parâmetros: 1. Frequência sonora: distingui sons agudos e graves. 2. Nível de pressão sonora: diferencia o som forte e fraco. • Frequência • Nível de pressão 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 Divisão da orelha humana TRANSMISSÃO PERCEPÇÃO Ouvido externo • Composto pelo pavilhão auricular e canal auditivo. Obs. A membrana timpânica separa o conduto da orelha média. Ouvido médio(caixa timpânica) Composto por três ossículos: martelo, bigorna e estribo e uma membrana: tímpano. Ouvido médio (caixa timpânica) 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. Ouvido interno Preenchido por líquido e dividido em duas partes: 1. Labirinto anterior ou cóclea: audição 2. Labirinto posterior: vestíbulo e os canais semicirculares:equilíbrio. Caminho percorrido pelo som Ruído muito intenso • Músculo tensor do tímpano: reduz a capacidade de vibração do tímpano. • Músculo estapédio: afasta o estribo da janela oval. 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. Princípios físicos da audição 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. Tipos de surdez Podem ser classificadas em 3 tipos: • Surdez de condução • Surdez sensorineural • Surdez central 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 ciliadas Surdez central • Ocorre quando há lesões das vias nervosas centrais ou do córtex cerebral encarregado da audição UNIDADE VII: BIOFÍSICA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO Composição do sistema respiratório Função do aparelho respiratório • Funções: fornecer oxigênio à corrente sanguínea, retirar dela o dióxido de carbono e ainda produzir os sons da fala. 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. Mecânica respiratória 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 dapressão pleural, forçando o ar a sair dos pulmões Mecânica respiratória Aparelho respiratório Músculos inspiratórios Aparelho respiratório Músculos expiratórios Musculatura da parede abdominal • Transverso do abdomen • Obliquo interno e externo • Reto abdominal • Musculatura da parede torácica • Intercostais internos 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 Elasticidade versus extensibilidade Complacência 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 Definição de ácido e bases Ácidos - substâncias que em solução aquosa liberam íons positivos de hidrogênio (H+). Definições de Arrhenius: Definição de ácido e base • Bases: substâncias que em solução aquosa liberam hidroxilas, íons negativos OH-. Reações entre ácido e base 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. PHmetria • Mede o Ph esofágico. • É feito com uma pequena sonda de plástico de 1 a 2 mm de diâmetro e com dois sensores PHmetria • A sonda é colocada a 5 cm acima do esfincter esofágico inferior e conectado ao aparelho. • PHmetria • Normalmente o paciente passa um dia com o aparelho sendo monitorado. • Pode comer e realizar atividade física a vontade. UNIDADE X: ELETROFORESE: EM GEL DE POLIACRILAMIDA COM DODECIL SULFATO DE SÓDIO (EGPA-DSD). Eletroforese • 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. • Moléculas com menor massa irão migrar mais rapidamente que as de maior massa. • Em alguns casos o formato das moléculas podem influenciar a migração. géis de poliacrilamida agarose Funciona como o peneira molecular (massa e peso molecular)
Compartilhar