Biofísica - Slides de Aula - Unidade III

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UNIDADE III
Biofísica Aplicada às
Ciências Biomédicas
Prof. Dr. Marcio Alves
 O plano cartesiano é 
fundamental para a construção 
de gráficos e consiste em dois 
eixos perpendiculares, sendo o 
horizontal chamado de eixo das 
abscissas (X) e o vertical, de 
eixo das ordenadas (Y), que se 
cruzam na origem (ponto O).
Construção e interpretação de gráficos
Fonte: MARTINELLI, M. Mapas, gráficos e redes: elabore você mesmo.1 ed.
Eixo vertical 
- eixo das 
ordenadas 
Xi = abscissa do ponto P 
Yi = ordenada do ponto P 
Origem
Eixo horizontal 
P = (xi, Yi) 
Y
Yi 
 Contemple a representação na tabela a seguir, em que as linhas representam os 
locais (regiões do Brasil) e a coluna, os casos prováveis de dengue em 2018.
Construção e interpretação de gráficos
Número de casos prováveis de dengue até a Semana
Epidemiológica 48, por região do Brasil, em 2018
Fonte: adaptado de: livro-texto.
Região Casos prováveis (n)
Norte 15.516
Nordeste 65.627
Centro-Oeste 90.865
Sudeste 66.982
Sul 2.674
Brasil 241.664
 O objetivo do gráfico de barras é mostrar visualmente a correspondência das 
regiões do Brasil e a incidência de casos prováveis de dengue por meio do 
tamanho das barras que fornecem uma compreensão mais rápida.
Construção e interpretação de gráficos
Número de casos prováveis de 
dengue por região do Brasil em 2018
Sul
Sudeste
Centro-Oeste
Nordeste
Norte
0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000
Casos prováveis
Fonte: adaptado de: livro-texto.
 O gráfico de colunas 
torna mais significativo 
em relação à tabela, 
facilitando a 
comparação entre os 
valores de expressão 
das diferentes amostras.
Construção e interpretação de gráficos
Valores da expressão de beta-actina (β-actina)
em amostras tumorais de câncer de mama
Amostras tumorais Valor médio da expressão de β-actina
Tumor 4 10,77
Tumor 5 10,90
Tumor 16 13,95
Tumor 17 16,30
Tumor 22 10,03
Tumor 55 8,36
Tumor 57 11,49
Tumor 58 8,50
Tumor 59 9,02
Tumor 62 8,80
Fonte: adaptado de: livro-texto.
 Gráfico de colunas simples destacando os valores de beta-actina em diferentes 
amostras de tumores.
Construção e interpretação de gráficos
Expressão de beta-acima em diferentes 
amostras de tumores mamários 
18,00
15,00
12,00
9,00
6,00
3,00
0,00
Tumor
04
Tumor
05
Tumor
15
Tumor
17
Tumor
27
Tumor
55
Tumor
57
Tumor
58
Tumor
59
Tumor
62
Fonte: adaptado de: livro-texto.
 Os gráficos de linha são muito utilizados para mostrar eventos cronológicos ou de 
evolução.
 Gráfico de linhas destacando os casos prováveis de dengue no País em 2017
(da 1ª à 52ª semana
epidemiológica) 
e em 2018 (até 
a 48ª semana
epidemiológica)
Construção e interpretação de gráficos
N
º 
d
e
 c
re
s
c
im
e
n
to
 d
e
 c
a
s
o
s
 
p
ro
v
á
v
e
is
 d
e
 d
e
n
g
u
e
 14.000
12.000
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51
Semana epidemiológica de início de sintomas
2017 2018Fonte: adaptado de: Brasil (2018).
 Um outro tipo de representação é o gráfico 
em setores (também identificado como 
gráfico em “pizza”), o qual, segundo 
Martinelli (2014), está baseado num sistema 
polar, isto é, deriva de uma base cilíndrica, 
com circunferências concêntricas
e equidistantes.
Construção e interpretação de gráficos
Fonte: MARTINELLI, M. Mapas, gráficos e redes: elabore você mesmo. 1 ed.
 Distribuição proporcional 
dos dez tipos de câncer 
mais incidentes em 
homens, estimados para 
2018, exceto pele 
não melanoma.
Construção e interpretação de gráficos
Localização primária Casos novos Porcentagem
Próstata 68.220 31,70
Traqueia, brônquio e pulmão 18.740 8,70
Cólon e reto 17.380 8,10
Estômago 13.540 6,30
Cavidade oral 11.200 5,20
Esôfago 8.240 3,80
Bexiga 6.690 3,10
Laringe 6.390 3,00
Leucemias 5.940 2,80
Sistema Nervoso Central 5.810 2,70
Outras 52.940 24,60
Fonte: adaptado de: livro-texto.
 Representação do gráfico em 
setores, apresentando a 
proporção das principais seções 
que compõem a frequência dos 
dez tipos de câncer mais 
incidentes em homens 
(estimativa 2018).
Construção e interpretação de gráficos
Dez tipos de câncer mais incidentes em homens, estimados 
para 2018 
Outros
Sistema nervoso central 
Leucemias 
Laringe
Bexiga
Esôfago
Cavidade 
oral
Estômago
Traqueia, 
brônquio e 
pulmão
Cólon e reto
Próstata
Fonte: adaptado de: livro-texto.
Nos gráficos de linha, os pontos realizam a correspondência entre os eixos X e Y, e a 
união deles por linhas contínuas ou tracejadas compõe o gráfico. Os gráficos de 
linha são muito utilizados para: 
a) Comparação entre os valores de expressão das diferentes amostras.
b) Mostrar eventos cronológicos ou de evolução.
c) Comparações entre as partes e das partes no que se refere ao todo.
d) A observação das diferenças de valores.
e) Todos os tipos de observações.
Interatividade
Nos gráficos de linha, os pontos realizam a correspondência entre os eixos X e Y, e a 
união deles por linhas contínuas ou tracejadas compõe o gráfico. Os gráficos de 
linha são muito utilizados para: 
a) Comparação entre os valores de expressão das diferentes amostras.
b) Mostrar eventos cronológicos ou de evolução.
c) Comparações entre as partes e das partes no que se refere ao todo.
d) A observação das diferenças de valores.
e) Todos os tipos de observações.
Resposta
 Henri Becquerel descobriu o fenômeno da radioatividade por meio da observação 
de sais de urânio que emitiam radiações parecidas com as dos raios X, capazes 
de impressionar chapas fotográficas.
 Em 1898, o casal Pierre e Marie Curie nomeou esse fenômeno de radioatividade.
 Ernest Rutherford demonstrou que a radiação emitida era característica de cada 
elemento. Ele estudou que existiam, pelo menos, três tipos de emissões. 
 Desse modo, concluiu que a radiação decorre da 
desintegração espontânea do núcleo de um 
átomo radioativo.
Radioatividade
 A radiação decorre da desintegração espontânea do núcleo de um átomo 
radioativo, devido ao seu estado energético muito intenso, o qual tende a se 
estabilizar pela liberação de energia.
 Os radioisótopos são todos os isótopos de todos os elementos químicos capazes 
de emitir partículas e ondas eletromagnéticas.
 Os elementos químicos são formados por átomos, a 
unidade fundamental da matéria, e podem ser 
subdivididos em minúsculas partículas: os prótons, os 
nêutrons e os elétrons.
Radioatividade
 Representação esquemática de um modelo de elemento químico X, sendo Z o seu 
número atômico e A o seu número de massa. Exemplos do número atômico e de 
massa do gás hélio e enxofre.
Radioatividade
Fonte: autoria própria
 Representação dos isótopos do oxigênio, mostrando que átomos com o mesmo 
número de prótons são quimicamente iguais.
Radioatividade
Fonte: autoria própria
 Usina Nuclear de Angra dos Reis. Em (a), Angra 2 em 2001, segunda usina 
nuclear brasileira; é capaz de atender ao consumo de uma cidade de 2 milhões de 
habitantes, como Belo Horizonte. Em (b), Angra 3 em construção.
Radioatividade
A B
Fonte: https://www.lnls.cnpem.br/.
Qual a função dos reatores nucleares? Assinale a alternativa que descreve a 
resposta correta.
a) Promover a reação de fissão nuclear de maneira controlada, para uso nas 
diversas áreas de aplicação de radioisótopos.
b) Com o desenvolvimento de reatores nucleares, muitos radioisótopos puderam ser 
rejeitados corretamente em locais fechados. 
c) Desenvolver bombas nucleares.
d) Produzir aparelhos de tomografia computadorizada. 
e) São dispositivos capazes de indicar a presença 
de radiação.
Interatividade
Qual a função dos reatores nucleares? Assinale a alternativa que descreve a 
resposta correta.
a) Promover a reação de fissão nuclear de maneira controlada, para uso nas 
diversas áreas de aplicação de radioisótopos.
b) Com o desenvolvimento de reatores nucleares, muitosradioisótopos puderam ser 
rejeitados corretamente em locais fechados. 
c) Desenvolver bombas nucleares.
d) Produzir aparelhos de tomografia computadorizada. 
e) São dispositivos capazes de indicar a presença 
de radiação.
Resposta
 A partícula alfa (α) é composta por dois prótons e dois nêutrons, ou seja, 
apresenta-se como o núcleo de um átomo de hélio, sendo considerado pesado.
Radiações ionizantes e excitantes
Fonte: autoria própria
 A partícula beta (β) foi relatada em 1913 pela Lei de Soddy-Fajans-Russel ou 
também chamada de 2ª Lei da Radioatividade, que dizia: um núcleo, ao realizar 
uma emissão beta (β), apresenta um aumento de uma unidade em seu número 
atômico, permanecendo com um número de massa constante.
 Na realidade, a partícula beta (β) é uma emissão 
corpuscular nuclear que pode apresentar carga positiva, 
denominada pósitron (ou β+), ou negativa, chamada de 
négatron (ou β-). Quando existe excesso de nêutrons no 
núcleo em relação aos prótons, ocorre a emissão de uma 
partícula negativa, um elétron, com carga –1, resultante 
da conversão de um nêutron em um próton.
Radiações ionizantes e excitantes
 A radiação gama (γ) se origina do núcleo atômico, não apresentando carga nem 
massa. É uma onda eletromagnética, semelhante à luz visível, que apresenta 
fótons de energia variável, com elevada frequência (acima de 1020 Hz) e muita 
energia. Apresenta poder de ionização menor que as emissões corpusculares.
 É capaz de percorrer longas distâncias, pois se propaga à velocidade da luz no 
vácuo (300.000 km/s). Possui um grande poder de penetração. A radiação gama 
somente é detida por uma parede de chumbo, por isso os serviços de Medicina 
Nuclear devem ser reforçados com esse metal.
Radiações ionizantes e excitantes
 Exemplo da penetrância das emissões alfa, beta e gama.
Radiações ionizantes e excitantes
Fonte: MOURÃO JUNIOR, C. A.; ABRAMOV, D. M. Biofísica essencial.
Folha de papel Lâmina de alumínio Placa de chumbo
α
β
γ 
 Esquematicamente, podemos comparar e visualizar as informações sobre o poder 
de penetração e ionização das emissões alfa, beta e gama indicadas na figura 
a seguir.
Radiações ionizantes e excitantes
Fonte: livro-texto.
A tabela a seguir discrimina melhor os tipos de radiações eletromagnéticas e suas 
características básicas:
Radiações ionizantes e excitantes
Fonte: livro-texto.
Tipos de ondas 
eletromagnéticas
Comprimento
de onda (λ)
Tipo de 
radiação
Raios gama 10– 4 a 0,1 m Ionizante 
Raios X terapêuticos 10– 4 a 0,1 m Ionizante 
Raios X diagnósticos 0,1 a 1 m Ionizante 
Ultravioleta 20 a 3900 m Não ionizante 
Luz visível 3900 a 7500 Não ionizante 
Infravermelho 0,00008 a 0,01 cm Não ionizante 
Rádio, televisão, radar 1 a 3 x 105 cm Não ionizante 
Tipos de ondas eletromagnéticas e comprimentos de onda 
Quando existe excesso de nêutrons no núcleo em relação aos prótons, ocorre a 
emissão de uma partícula negativa, resultante da conversão de um nêutron em um 
próton. Indique a alternativa que descreve corretamente qual seria em questão:
a) Radiação ɤ. 
b) Radiação α.
c) Radiação X.
d) Radiação β.
e) Emissão fotoelétrica.
Interatividade
Quando existe excesso de nêutrons no núcleo em relação aos prótons, ocorre a 
emissão de uma partícula negativa, resultante da conversão de um nêutron em um 
próton. Indique a alternativa que descreve corretamente qual seria em questão:
a) Radiação ɤ. 
b) Radiação α.
c) Radiação X.
d) Radiação β.
e) Emissão fotoelétrica.
Resposta
A interação da radiação com o sistema biológico pode ser melhor caracterizada em 
três etapas:
 A primeira é o estágio físico: nesse estágio, ocorrem interações da radiação com a 
matéria, resultando ionizações e ativações; tem duração curta e os produtos nela 
surgidos costumam ser extremamente reativos, frequentemente radicais livres.
 A segunda é o estágio químico: caracterizado pela 
reação dos produtos formados na fase anterior, entre si 
ou com outras moléculas da vizinhança, o que conduz ao 
aparecimento de produtos secundários.
Interação das emissões com a matéria e com os seres vivos
A interação da radiação com o sistema biológico pode ser melhor caracterizada em 
três etapas:
 A terceira é o estágio biológico: nesse estágio, a homeostase, a atividade 
metabólica intracelular, é modificada ou inibida em consequência das alterações 
sofridas por algumas moléculas; esse estágio pode durar de alguns minutos ou 
horas até vários anos e é nele que ocorrem a inativação celular, a fixação de 
mutações radioinduzidas e a transformação neoplástica.
Interação das emissões com a matéria e com os seres vivos
 A dose absorvida e a dose equivalente são grandezas dosimétricas, pois estão 
relacionadas à quantia de radiação a que um material foi submetido e quanto dela 
absorveu, respectivamente.
Interação das emissões com a matéria e com os seres vivos
Fonte: livro-texto.
Grandezas Conceito Unidade (SI)
Exposição
Quantidade de íons formados 
pela radiação 
C/ kg 
(Coulombs/
kg ar seco) 
Dose 
absorvida
Quantidade de radiação que a 
matéria irradiada recebeu
Gy (Gray =
1 joule 
absorvido/kg)
Dose 
equivalente
Quantidade de radiação 
absorvida pelo tecido
Sv (Sievert)
Tipos de grandezas dosimétricas e suas unidades
no Sistema Internacional (SI) 
 Os efeitos determinísticos são aqueles para os quais existe um limite de dose 
absorvida necessário para sua ocorrência e cuja gravidade aumenta com o 
aumento da dose.
Interação das emissões com a matéria e com os seres vivos
Efeitos determinísticos para doses elevadas
Fonte: CNEN (2011).
Órgão ou 
tecido
Dose em 
menos de 2 
dias (Gy)
Tipo de efeito
Tempo de 
ocorrência
Corpo inteiro 1 Morte 1-2 meses
Pulmão 6 Morte 2 a 12 meses
Pele 3 Eitema 1 a 3 semanas
Tireoide 5 Hipotireoidismo Primeiro ano
Cristalino 2 Catarata 6 meses
Gônadas 3
Esterilidade 
permanente
Semanas
Feto 0,1 Teratogênese -
 Em (a), representação esquemática do spin nuclear. 
Ressonância Magnética (RM)
Fonte: livro-texto.
Átomo Spin nuclear
A
 Em (b), movimento do spin
nuclear sob a aplicação de um 
campo magnético externo. A 
seta azul mostra o sentido do 
movimento de rotação; e a seta 
preta retrata o vetor formado
Ressonância Magnética (RM)
B
Spin nuclear com baixa 
energia, gera um campo 
magnético alinhado com o 
campo magnético externo 
Spin nuclear com alta
energia, gera um campo
magnético oposto ao
campo magnético externo
Campo 
magnético 
externo
Fonte: autoria própria
 Existem três fatores básicos de radioproteção que devem ser usados para 
minimizar a dose de radiação: o tempo, a blindagem e a distância.
1. Tempo: para restringir a dose de radiação, o tempo de permanência em uma 
área com radiação deve ser o menor possível. O aumento do período na área 
acarreta aumento de dose, pois a dose recebida (D) é proporcional ao tempo (t) 
de exposição e à velocidade (v) da dose (D = t . v).
 Deve-se trabalhar o mais rápido possível na 
manipulação de fontes de radiação, com o planejamento 
e o treinamento adequados e usando apenas o número 
necessário de trabalhadores para a tarefa.
Radioproteção
2. Distância: para limitar a dose 
de radiação, a distância de 
uma área com radiação deve 
ser a maior possível, pois a 
intensidade da radiação 
decresce com o quadrado da 
distância. A distância 
apresenta um forte efeito na 
redução da dose.
Radioproteção
Fonte: http://www.ird.gov.br/index.php/apresentacoes/send/18-radioprotecao-dos-
trabalhadores/32-radioagnostico.> Acesso 03 de janeiro de 2019.
Se a taxa de dose a 1m de fonte é de 
100µSv/h, a taxa de dose a 2 m será de 
25µSv/h.
Distância
25µSv/h
100µSv/h
1 m
2 m
3. Para diminuir a grandeza 
das doses individuais, o 
número de trabalhadores 
e pessoas expostas e a 
probabilidade de 
exposições acidentais, 
equipamentos de 
proteção (EPCs e EPIs) 
são fundamentais.
Radioproteção
BlindagemO material de blindagem deve ser 
adequado para o tipo de radiação. 
Por exemplo: 
1 cm de plástico 
blindará 
completamente toda 
a radiação beta 
Chumbo e concreto 
podem ser usador
como blindagem 
para as radiações X 
e gama 
Plástico Chumbo Concreto
Fonte: adaptado de: livro-texto.
Sobre os fatores básicos de radioproteção que devem ser usados para minimizar a 
dose de radiação é correto afirmar:
a) Dosímetros são dispositivos cuja função é mensurar o tempo de exposição de um 
indivíduo à radiação.
b) No caso de blindagens de raios X e gama, usa-se, geralmente, o alumínio. 
c) Deve-se trabalhar o mais lentamente possível na manipulação de fontes 
de radiação.
d) A distância apresenta um forte efeito na redução 
da dose.
e) A intensidade da radiação decresce com redução 
da distância.
Interatividade
Sobre os fatores básicos de radioproteção que devem ser usados para minimizar a 
dose de radiação é correto afirmar:
a) Dosímetros são dispositivos cuja função é mensurar o tempo de exposição de um 
indivíduo à radiação.
b) No caso de blindagens de raios X e gama, usa-se, geralmente, o alumínio. 
c) Deve-se trabalhar o mais lentamente possível na manipulação de fontes 
de radiação.
d) A distância apresenta um forte efeito na redução 
da dose.
e) A intensidade da radiação decresce com redução 
da distância.
Resposta
ATÉ A PRÓXIMA!