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Biofísica - Introdução à Biofísica(1)

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Faculdades Integradas de Ourinhos-FIO
Prof. Dr. Andrey Borges Teixeira
andbt@yahoo.com
www.geocities.com/andbt
Biofísica
BIOFÍSICA
� Introdução à biofísica
� Bioeletricidade
� Biofísica do sistema cardiovascular
� Biofísica da respiração
� Biofísica da função renal
� Biofísica da visão
� Biofísica da audição
� Biofísica das radiações
� Biotermologia
� Biofísica aplicada à ultra-sonografia
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Referências
� HENEINE, I.F. Biofísica Básica. São Paulo: 
Atheneu, 2002.
� GARCIA, E.A.C. Biofísica. São Paulo: 
Sarvier, 2002.
� GUYTON, A.C., HALL, J.E. Tratado de 
Fisiologia Médica. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2001.
� AIRES, M.M. Fisiologia. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 1999.
Bom Profissional
� 1o Dia / 1o Ano
� Férias = Estágio
� Dia = 24 horas
� Leituras complementares
� Internet ≠ chat; blog; orkut; jogos SUCESSO
� Cursos de atualização
� Idiomas
� Esporte e Alimentação
� Lazer: quando merecido
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Interdisciplinaridade
Árvore da Medicina
A CÉLULA
� “A célula é a unidade viva básica do corpo e 
cada órgão é um agregado de muitas 
células diferentes, mantidas juntas por 
estruturas intercelulares de sustentação, 
com capacidade de desenvolver funções 
específicas”.
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ORGANIZAÇÃO CELULAR
� RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO – Rede 
de estruturas tubulares e vesículas 
achatadas interconectadas e relacionadas 
ao núcleo. Existe em dois tipos, o retículo 
endoplasmático rugoso ou granular (RER) 
relacionado a ribossomos e responsável 
pela síntese protéica e o retículo 
endoplasmático liso ou agranular, 
responsável pela síntese de substâncias 
lipídicas.
ORGANIZAÇÃO CELULAR
� APARELHO DE GOLGI – Intimamente 
relacionado ao retículo, é formado por 
quatro ou mais camadas empilhadas de 
delgadas vesículas achatadas. É
responsável pela eliminação de substâncias.
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ORGANIZAÇÃO CELULAR
� LISOSSOMOS – organela vesiculares, 
formadas a partir do aparelho de Golgi. 
Contém várias enzimas hidrolases e é
responsável pela digestão de substâncias 
no interior da célula.
� PEROXISSOMOS – É formado a partir do 
retículo, possui oxidases que realizam 
detoxicação de substâncias.
ORGANIZAÇÃO CELULAR
� VESÍCULAS SECRETORAS OU GRÂNULOS 
SECRETORES – liberados a partir do aparelho de 
Golgi, realizam a secreção de substâncias.
� MITOCÔNDRIAS – organelas responsáveis pela 
produção de energia (metabolismo energético).
� NÚCLEO – Contém as informações genéticas 
(DNA) e é responsável pelo controle celular.
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Modelos propostos
das Biomembranas
Biomembrana: Proteínas intrínsecas
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MEMBRANA CELULAR
Modelo do mosaico líquido
� Proteína: Proteínas globulares embutidas (integrais 
ou intrínsecas) em diferentes graus numa dupla 
camada descontínua e fluída de fosfolipídios. 
Outras periféricas (ou extrínsecas) compõem o 
citoesqueleto e o glicocálice.
MEMBRANA CELULAR
Modelo do mosaico líquido
� Lipídios: Os fosfolipídios são moléculas que 
possuem duas longas caudas de ácidos graxos 
hidrofóbicos e uma cabeça contendo um grupo 
fosfato hidrofílico com carga elétrica (anfipática). Em 
ambas as camadas, as cabeças hidrofílicas 
apontam para fora da ligação do hidrogênio com 
água e as caudas oleosas de ácidos graxos 
apontam para o interior, na direção uma da outra e 
para longe da água.
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MEMBRANA CELULAR
� Carboidratos: Em associação com proteína 
ou lipídios. Confere carga global negativa à
célula, também é responsável pela ligação 
entre células vizinhas, recepção de 
substâncias específicas (receptor) além de 
participar da resposta imune.
MEMBRANA CELULAR
� Todas as membranas biológicas compartilham essa 
estrutura, quer seja a membrana plasmática 
externa, que separa o citoplasma do líquido 
extracelular, quer seja aquelas que circundam as 
organelas intracelulares membranosas, com apenas 
diferenças de proporções entre os elementos.
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PERMEABILIDADE DA MEMBRANA
� Dimensão - Moléculas com massa 
molecular maior do que cerca de 100 
dáltons não conseguem passar com 
facilidade, excluindo assim todas as 
moléculas de açúcar, aminoácidos e 
nucleosídios, bem como seus polímeros.
PERMEABILIDADE DA MEMBRANA
� Lipossolubilidade - Moléculas pequenas, 
médias e grandes solúveis em solventes 
oleosos passam com facilidade através de 
uma dupla camada lipídica pura (O2, N2, 
hormônios esteróides, bem como moléculas 
sintéticas tóxicas).
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PERMEABILIDADE DA MEMBRANA
� Carga elétrica - Há baixa permeabilidade às 
substâncias polares (p. ex. íons orgânicos), 
devido às propriedades hidrofóbicas das 
caudas de hidrocarbonetos dos fosfolipídios.
PERMEABILIDADE DA MEMBRANA
� Obs.: Algumas moléculas apesar de polares, 
como água e uréia, são pequenas o 
bastante para passar através da dupla 
camada lipídica.
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POTENCIAL ELETROQUÍMICO
� Toda partícula se movimenta segundo as 
leis CONCENTRAÇÃO, PRESSÃO e 
VOLTAGEM, até um ponto de equilíbrio.
POTENCIAL ELETROQUÍMICO
� Em relação às membranas biológicas, as moléculas 
desde que não encontrem empecilho, movem-se 
espontaneamente de uma região de maior 
concentração para uma de menor concentração, de 
pressão mais alta para uma de menor pressão e de 
maior potencial elétrico para uma de menor. 
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POTENCIAL ELETROQUÍMICO
� A passagem através da membrana a favor 
do potencial eletroquímico é também 
denominada TRANSPORTE PASSIVO. 
Quando a movimentação é contrária ao 
potencial, TRANSPORTE ATIVO, gera 
consumo de energia para que ocorra.
Mecanismos de transporte através das membranas
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PROCESSOS PASSIVOS
� Difusão Simples
�Processo passivo, no qual as partículas sem 
carga de uma solução fluem espontaneamente 
ao longo de seu gradiente eletroquímico 
(concentração, pressão e voltagem) através da 
bicamada lipídica.
�A movimentação cessa quando o gradiente 
eletroquímico das partículas for igual em todas 
as partes da solução. 
PROCESSOS PASSIVOS
� Difusão Simples
�A velocidade com a qual as 
partículas se movem 
dependem da 
lipossolubilidade das 
partículas através da 
bicamada lipídica, da 
hidrossolubilidade das 
partículas através das 
proteínas de membrana 
(canais aquosos), das 
dimensões, forma e carga 
das partículas.
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PROCESSOS PASSIVOS
� Difusão Facilitada
� Transporte mediado por carreadores (proteínas 
de membrana) que permitem que partículas 
muito grandes possam fluir através da 
membrana, a favor do seu gradiente 
eletroquímico.
� As proteínas carreadoras sofrem modificações 
espontâneas de sua conformação. 
PROCESSOS PASSIVOS
� Difusão Facilitada
� A velocidade de 
movimentação aumenta a 
medida que aumenta o 
gradiente de concentração 
até que os sítios de ligação 
estejam totalmente 
ocupados, a partir de 
quando passa a ser 
constante (Cinética de 
Michaelis-Menten).
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PROCESSOS PASSIVOS
� Osmose
� Fluxo passivo da água através da bicamada lipídica. É
criado pela presença de soluto em concentrações 
diferentes, nas duas faces da membrana (pressão 
osmótica). 
� A água flui da região menos concentrada para a mais 
concentrada, até a igualdade das concentrações 
(hipotonicidade, isotonicidade e hipertonicidade).
� Quanto maior a diferença de concentração de uma 
substância impermeável através da membrana, maior a 
tendência da água a mover-se para o lado de alta 
concentração.
PROCESSOS ATIVOS
�Transporte ativo Primário
�Transporte de substâncias contra seu gradiente 
eletroquímico, com consumo de energia. 
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PROCESSOS ATIVOS
� Bomba sódio-potássio (Na+K+) ou bomba ATPase
de
Na+K+ ⇒ mantém alta a concentração de K+ e 
baixa a concentração de Na+ no líquido intracelular. 
� 3 íons Na+ e uma molécula de ATP (quebra do ATP) 
provocando transporte de sódio para fora da célula. 
� 2 íons K+ se fixam ao carreador, fora da célula, os íons 
potássio são transportados para dentro a célula.
PROCESSOS ATIVOS
�Transporte ativo Primário
�Bomba de Cálcio (Ca++) – no retículo 
sarcoplasmático das fibras musculares, mantém 
a concentração intracelular de Ca++ abaixo de 
0,1µmol/L. Retira o Ca++ do citoplasma e o 
acumula no retículo.
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PROCESSOS ATIVOS
�Transporte ativo Primário
�Bomba hidrogênio/potássio (H+/K+) – das 
células da mucosa gástrica - regula a secreção 
de H+ para o lúmen gástrico.
PROCESSOS ATIVOS
� Transporte Ativo Secundário (ou co-
transporte)
� Utilizam energia armazenada no gradiente de 
concentração do Na+, para transportar 
substâncias contra gradiente de energia. 
� A energia contida no gradiente eletroquímico do 
Na+ produz alterações conformacionais na 
proteína carreadora e aumenta sua afinidade 
pela molécula que vai ser transportada, 
provocando o transporte através da membrana.
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PROCESSOS ATIVOS
� Transporte Ativo Secundário (ou co-
transporte)
� O Na+ e a molécula podem ser transportados 
na mesma direção (transporte simporte) ou em 
direção oposta (antiporte).
� Exemplos: Transporte de Glicose e 
aminoácidos para lúmen intestinal; Transporte 
de Cálcio nas células ventriculares cardíacas e 
nas células musculares esqueléticas; 
Transporte de Hidrogênio, nos túbulos 
proximais do rim, bombeado H+ para fora da 
célula.
PROCESSOS ATIVOS
� Transporte Vesicular (transporte 
molecular)
� Endocitose:
� Ocorre a invaginação da membrana celular que 
posteriormente funde-se formando vesículas 
(endossoma ou lisossoma).
� Exs: Colesterol, Ferro, Bactérias.
� Fagocitose (dimensões macromoleculares)
� Pinocitose (dimensões moleculares)
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PROCESSOS ATIVOS
� Transporte Vesicular (transporte 
molecular)
� Exocitose:
� Ocorre fusão de vesículas com a membrana 
plasmática (de dentro para fora da célula).
� Exs: hormônios, enzimas digestivas e 
transmissores sinápticos.

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