Estudo Dirigido de Biofísica

Prévia do material em texto

UFAM – UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE MEDICINA
CURSO DE MEDICINA
EMMILAY CAVALCANTE	21201359
JUÍLE HANADA			21201748
KONDE ABEIYA			 21290878
THAIS RAPOSO			21201568
SILVIA BATALHA	 	21201468
ESTUDO DIRIGIDO: O UNIVERSO E SUA COMPOSIÇÃO, TEORIA DO CAMPO E A BIOLOGIA E TERMODINÂMICA
Manaus – AM
2012
EMMILAY CAVALCANTE DOS SANTOS	 21201359
JUÍLE YOSHIE SARKIS HANADA			21201748
KONDE ABALO ABEIYA				21290878
THAIS CAROLINE SALES RAPOSO		21201568
SÍLVIA PAULINE BATALHA COUTINHO	21201468
ESTUDO DIRIGIDO: O UNIVERSO E SUA COMPOSIÇÃO, TEORIA DO CAMPO E A BIOLOGIA E TERMODINÂMICA
Trabalho desenvolvido no curso de graduação da Universidade Federal do Amazonas, Faculdade de Medicina. Solicitado pelo Prof. Dr. Fábio Moroni, da disciplina de Biofísica do Departamento de Ciências Fisiológicas, para obtenção de nota parcial.
Manaus – AM
14/03/2012
Estudo Dirigido: O Universo e sua Composição Fundamental, Teoria do Campo e a Biologia e Termodinâmica
O Universo e sua Composição Fundamental
O Universo é uma mistura de sensações, cores, luzes, movimentos, sons que nos deixam maravilhados com sua beleza e forma. A composição desse Universo, desde o Micro até o Macro pode parecer complexa, mas pode ser reduzida a alguns componentes fundamentais que são: Matéria (M), Energia (E), Espaço (E), Tempo (T).
Esses componentes, fundamentais simplesmente por não serem substituídos por outros, são também denominados Grandezas, qualidades ou dimensões fundamentais. Todos nós temos noção, subjetiva e objetiva, desses componentes. Logo, a combinação dessas Grandezas Fundamentais dá origem a uma série de Grandezas Derivadas. A partir disso chegamos ao conceito de que a Biofísica é o estudo da Matéria, Energia, Espaço e Tempo nos Sistemas Biológicos.
OS SERES VIVOS E A COMPOSIÇÃO DO UNIVERSO
Sua composição, estrutura e função qualitativa são quantitativamente definidas por números adequados, com o uso de Grandezas Fundamentais e Derivadas.
GRANDEZAS FUNDAMENTAIS E DERIVADAS – EQUAÇÕES DIMENSIONAIS
As Grandezas Fundamentais e Derivadas são agrupadas em Sistemas coerentes de medida os quais são indispensáveis, porque racionaliza o uso das Grandezas. Entre esses Sistemas destacam-se:
SI (Sistema Internacional);
MKS (Metro, Quilograma, Segundo);
CGS (Centímetro, Grama, Segundo).
Com a ajuda desses Sistemas indispensáveis pode-se calcular e definir diversas Grandezas e Derivadas.
Teoria do Campo e a Biologia
A TEORIA DOS CAMPOS
Segundo a Teoria dos Campos, Matéria e Energia são estados diferentes de uma mesma Qualidade Fundamental e seus conceitos são: 
Matéria: é a massa inerte e emite um campo, que é a Energia.
Energia: também chamada de Campo, é capaz de produzir trabalho e se manifesta na forma de uma Força.
A teoria dos Campos também prevê que:
Os eventos não são instantâneos, eles demandam Tempo. Um evento é dito instantâneo quando seu Tempo de Reação não pode ser percebido pelos nossos sentidos;
As interações não acontecem diretamente entre os Corpos, elas são mediadas pelos Campos.
A BIOLOGIA E OS CAMPOS DE ENERGIA
	A Energia possui diferentes formas de manifestação: Gravitacional, Eletromagnética e Nuclear. Seus estados são: 
Energia Potencial (Ep) energia em repouso, armazenada;
Energia Cinética (Ec): energia em movimento, trabalhando.
	No Campo Gravitacional (G) a energia se manifesta na forma de Energia Gravitacional e Energia Mecânica. Este campo é emitido por qualquer matéria e nele existem apenas forças de atração. Há dois tipos de Campo G:
Campo G real: emitido pela matéria, é permanente;
Campo G provocado: produzido pela transição dos corpos, transitório.
	O sentido do Campo G é único para o centro, onde a gravidade é nula. A qualquer distância do centro existe uma força que atrai os corpos.
	Os sistemas biológicos atuam no campo G através do movimento, principalmente muscular. Essa atividade é conhecida como Trabalho. As aplicações biológicas do campo G também são diversas: o levantamento de pesos é utilizado na terapia funcional; o ultrassom, que utiliza energia mecânica, é um importante instrumento laboratorial; a introdução de líquidos nos organismos é realizada com auxílio das forças gravitacionais; entre outras. Outra influência do campo G nos biossistemas são os mecanorreceptores, utilizados pelos seres vivos para perceber estímulos mecânicos e se orientarem por eles.
	No Campo Eletromagnético (EM) a energia se manifesta na forma Energia Elétrica (E), Energia Magnética (M) e Energia Eletromagnética (EM). Nos campos elétricos e magnéticos existem cargas, enquanto no campo eletromagnético, que é a combinação deles, elas não existem cargas. O campo EM é mais diversificado que o campo G, podendo haver forças de atração e de repulsão. Os campos eletromagnéticos têm diversas propriedades específicas:
Campos Elétricos: existem as Cargas Positivas (+) e as Cargas Negativas (-). As forças agem a pequenas distâncias e seguem a Lei de Coulomb, variando com o inverso do quadrado da distância;
Campos Magnéticos: existem o Polo Sul (S) e o Polo Norte (N). As forças agem a distâncias médias e variam com o inverso da distância;
Campos Eletromagnéticos: Não há cargas, a energia existe sob a forma de Radiação Eletromagnética. As forças atingem distâncias astronômicas e variam com o inverso do quadrado da distância.
	Os campos EM são responsáveis por todos os fenômenos biológicos, como as reações químicas, impulsos nervosos, a visão, fotossíntese e estão presentes em todos os seres vivos sob a forma de calor. Alguns seres vivos também podem sentir as forças magnéticas através de sensores especiais chamados magnetossomos, utilizando o campo magnético para orientação. Além disso, os campos EM têm inúmeras utilidades terapêuticas, como a Ressonância Magnética, Eletrocardiograma, entre outras.
No Campo Nuclear (N) a energia se manifesta na forma de Energia Nuclear Forte e Energia Nuclear Fraca. A energia nuclear forte possui forças de atração e repulsão mais intensas e agindo em distâncias curtas, apenas dentro do núcleo. A energia nuclear fraca é responsável pelas emissões radioativas emitidas núcleo.
O campo N é responsável por manter a coesão entre partículas subatômicas e sustenta todas as estruturas derivadas do átomo.
O TRABALHO
Trabalho é o deslocamento de uma força. Existem três tipos de trabalho:
Ativo (A): o movimento se opõe às forças do campo;
Passivo (P): o movimento segue as forças do campo;
Combinado: o movimento segue as forças do campo, ajudado por força estranha ao campo.
	Nos campos EM também existem Forças de Concentração. Nesse caso, o trabalho é ativo quando o sentido é da menor para a maior concentração e passivo quando é o contrário.
	Um dos trabalhos mais importantes que há nos biossistemas é o transporte de substâncias, que chega a um terço do trabalho total em animais.
	Outros pontos importantes sobre o trabalho são:
Onde há trabalho passivo houve trabalho ativo antes;
Todo trabalho exige gasto de energia;
Trabalho é o objetivo final dos seres vivos.
 O Campo Gravitacional
Quando a massa de um corpo é desprezível em relação a outro a Força (F) imprimida aos corpos pela aceleração da gravidade é: F = m·g. Onde, F é a força em Newtons, m é a massa em quilogramas e g é a aceleração da em metros por segundo ao quadrado.
A Energia Potencial é simplesmente a Força multiplicada pela altura (h) no Campo G: Ep = m·g·h.
A Energia Cinética no campo G é dada pela equação Ec = ½ mv2.
A Pressão é Força / Área, e medida em newtons·m-2, no caso de sólidos. Já a pressão nos líquidos se dá por: P = d.g.h.
Existem dois tipos de Trabalho encontrados na biologia:
Trabalho F x d: usado quando há deslocamento de objetos;
Trabalho P x ΔV: usado quando a pressão modifica o volume do sistema.
É importante lembrar que todo trabalho é físico. O que diferencia é o trabalho realizado pelos biossistemas, necessário para produzir umdeterminado efeito físico. Logo: Trabalho Físico é a força x distância ou pressão x volume. Trabalho Biológico é a energia da contração muscular.
A Potência é medida a partir do tempo necessário para realizar determinado trabalho. Quanto menor o tempo, maior a potência.
Vetores é a forma de representar as forças. Eles mostram propriedades como direção, sentido e magnitude. A soma desses vetores dá origem ao vetor da força resultante. Vetores com mesmo sentido e direção são somados, vetores com mesma direção e sentido opostos são subtraídos, outros vetores são calculados pelo método do paralelogramo.
Forças é o resultado das ações dos vetores. Há forças de mesma direção e sentido que tem como resultante a soma das forças. Já as forças aplicadas na mesma direção e sentidos opostos têm como resultante a subtração das forças. Por fim, as forças congruentes em geral são aplicadas em um único ponto e são resolvidas pelo método do paralelogramo.
Alavancas e Movimentos Musculares as alavancas são braços onde se aplicam um ponto de apoio e duas forças em oposição.
Polias e Tração Terapêutica as polias são rodas providas de canaletas e os efeitos obtidos são decorrentes das cordas que se aplicam as canaletas. As polias são de dois tipos:
Fixas- apenas mudam o sentido da força.
Móveis – Modificam as forças aplicadas.
	Atrito é uma força que se opõe ao movimento dos corpos. O atrito de deslizamento é um pouco menor que o atrito de imobilidade. O atrito é de grande importância na Medicina ao realizar exames como os que necessitam da introdução de cateteres e sondas, pois o material precisa ser lubrificado.
	Momentum é a combinação entre massa e velocidade de um corpo.
	Pressão Atmosférica e Pressão Hidrostática a atração entre a gravidade e as moléculas de gases provocam uma pressão na superfície da Terra.
	Propriedades da Atmosfera como a atmosfera é um fluido a pressão se exerce em todos os sentidos e pode ser usada para contrabalancear a força da gravidade.
	Aplicação de Fluidos para a injeção endovenosa de fluidos é necessário 	que a energia potencial do fluido seja maior do que a energia potencial do sangue venoso.
 O Campo Eletromagnético
Normalmente, a matéria é neutra, mas a realização de trabalho pode separar cargas nela. Eletricidade é o estudo das propriedades e comportamento dessas cargas separadas. Os seguintes parâmetros se observam nestes fenômenos:
Coulomb: é a quantidade de cargas. O Coulomb (C) corresponde a 6,2 x 1018 cargas. Logo, uma partícula unitária tem a carga elétrica de 1,6 x 10-19 C.
Faraday: é a quantidade necessária de Coulombs para transportar um mol de partículas. Corresponde a 9,65 x 104 C.
Voltagem: é a diferença de energia entre dois pontos, medida em Volts (V). Quando se utiliza 1 Joule para transportar 1 Coulomb entre A e B, a diferença de potencial é 1 Volt.
Ampere: mede a movimentação das cargas elétricas em função do tempo, a corrente elétrica. Quando 1 Coulomb se desloca em 1 segundo de A para B, a corrente é de 1 Ampere.
Potência: é a capacidade de realizar trabalho em função do tempo. Sua unidade é o Watt (W). Quando passa 1 ampere sob potencial de 1 volt, a potência é de 1 watt.
Resistência elétrica: mede a oposição da passagem de corrente. Sua unidade é o ohm (Ω). Quando há uma voltagem de 1 volt entre os pontos A e B, onde passa 1 ampère de corrente, a resistência é de 1 volt.
Resistividade: é a resistência calculada em função do comprimento e área do material condutor. Sua unidade é ohm·m.
Condutividade: é o sentido inverso da resistência, medido em ohm·cm-1.
Capacitância: é o fenômeno relacionado ao acúmulo de cargas opostas em condutores separados por meio isolante. Sua unidade é o Farad. Q uando entre duas placas A e B existe uma ddp (diferença de potencial) de 1 volt, e nessas placas se acumula 1 Coulomb de cargas elétricas, a capacitância é de 1 Farad. Denomina-se capacitor o conjunto que acumula essas cargas.
Indutância: é a capacidade de induzir correntes do campo magnético gerado por cargas elétricas em movimento.
Existem vários tipos de correntes:
Simples: a mais comum, com polos invariáveis;
Alternada: a polaridade varia em função do tempo. É uma corrente pulsante com pulsos negativos e positivos;
Induzida: a polaridade varia em diversas variantes.
RELAÇÕES ELÉTRICAS DE INTERESSE EM BIOLOGIA
	
	Associação de pilhas
Em série: união dos polos positivos de um com os polos negativos dos outros. As voltagens se somam e corrente permanece a mesma;
Em paralelo: união dos polos negativos e positivos entre si. A voltagem é a mesma e a corrente se divide.
Associação de resistores
Em série: corrente percorre cada resistor sucessivamente. A resistência total é a soma das resistências individuais;
Em paralelo: corrente passa simultaneamente através dos resistores. A resistência total é a soma dos inversos das resistências individuais.
Associação de capacitores
Em série: polo positivo de um com polo negativo de outro, a capacitância final é a soma dos inversos das capacitâncias individuais;
Em paralelo: polos positivos com positivos e polos negativos com polos negativos. A capacitância final é a soma das capacitâncias individuais.
Lei de Ohm
Relação entre corrente (I), voltagem (V) e resistência (R):
V = RI
Onde a voltagem é medida em volts, corrente em amperes e resistência em ohms.
Potência elétrica e produção de calor
A potência (W) em qualquer circuito se dá por:
W = VI (Joules·s-1 = watts)
Em circuito puramente resistivo temos:
w = RI2
Se o sistema funciona durante um tempo t o trabalho realizado será: 
£ = VIt
	Equipamentos fornecedores de correntes usados na Biologia
Eletroterapia: Pode ser usada na eletroestimulação dos músculos, onde o mecanismo consiste na estimulação dos processos biológicos por correntes elétricas; na consolidação de fraturas, quando a aplicação de pequenos potenciais é usada como adjuvante efetivo para a formação dos calos ósseos; e na Ionoforese, que é a introdução de substâncias no organismo através de corrente elétrica.
Termoterapia: Ela é a aplicação de calor nas várias condições patológicas. O calor pode ser aplicado nas fontes condutoras, calor radiante (infravermelho), diatermia e ultrassom. Nas fontes condutoras, o calor é aplicado com métodos simples, como compressas quentes, que podem ser úmidas ou secas. Não há perigo de um excesso de calor ser transferido para a pele, é sempre preciso usar o termômetro para controlar a temperatura do banho. A energia radiante é absorção e transferência da energia que fornece a elevação de temperatura. Os elétrons produzem o trabalho e o trabalho por atrito produz o calor. A absorção do calor depende de tipo da pele do paciente e da coloração da pele, é assim que a pele escura absorve mais do que a pele clara.
Na termoterapia, a distância e o ângulo de incidência condicionam a intensidade de recebida. Segundo a distância, a intensidade da energia que atinge uma área do corpo, é inversamente proporcional ao quadrado da distância. A fórmula usada é: I2/I1 = d12/d22 Ângulo de incidência: a fórmula que mede a intensidade em função do ângulo de incidência é: Iα = I0. Cosα
Diatermia: É a passagem do calor através dos tecidos e órgãos. Na aplicação por ondas curtas ou micro-ondas, é necessário lembrar que o paciente faz parte do circuito eletromagnético. Por isso é importante sintonizar o circuito com a presença da parte do organismo a ser irradiada. É também necessário observar bem as prescrições terapêuticas para cada caso, especialmente nas irradiações da pélvis. Os operadores e aplicadores devem se precaver contra irradiações continuadas pela reflexão.
Ultrassom: O ultrassom é onda sonora e, portanto mecânica. O mecanismo íntimo de ação do ultrassom é a vibração de estruturas através do impacto mecânico das ondas do som. A intensidadeé determinada pela potência do gerador e pela área da cabeça emissora. O ultrassom é aplicado para aquecimento das articulações. É importante lembrar que os portadores de marca-passos não devem ser expostos a micro-ondas para não interferir no funcionamento desses aparelhos. Além disso, a geração do calor nos eletrodos pode levar o aquecimento do tecido cardíaco. Paciente com próteses metálicas podem apresentar o excesso de calor nessas interfaces. Fontes se infravermelho podem provocar catarata. Zonas isquêmicas não devem ser aquecidas, com o risco de vasodilatação.
Crioterapia: É indicada em estados inflamatórios para analgesia de traumas e infecções, podendo reduzir a febre. Na medicina esportiva, ela tem indicações excelentes para entorse e contusões. No pós-operatório de vários tipos de cirurgia, especialmente ortopédica há indicações para o uso do resfriamento.
Termodinâmica
Os parâmetros da Termodinâmica são: Sistema e Entorno.
Os tipos de Energia interna são:
Potencial: Composição química do sistema;
Cinética: Conteúdo de calor do sistema.
Os tipos de Energia externa:
Potencial: Depende da altura do sistema no campo gravitacional
Cinética: Depende da velocidade de deslocamento do sistema no espaço.
As propriedades podem ser intensivas, que independem da massa; ou extensivas, que dependem da massa.
As Leis da termodinâmica são:
Primeira lei da TD: Energia não pode ser criada ou destruída, mas somente convertida de uma forma ou outra, ou seja, a energia do universo é constante;
Segunda lei da TD: Energia, espontaneamente, sempre se desloca de níveis mais altos para níveis mais baixos.
Assim, a conclusão das leis é que todo sistema que realizou trabalho tem sua Energia diminuída.
Outros conceitos importantes da termodinâmica são:
Entropia: Qualidade de energia incapaz de realizar Trabalho.
Entalpia: Conteúdo de calor de um sistema.
Energia livre: (Entalpia) – (Entropia).
Energia de ativação: Energia inicial que deflagra o processo, sempre necessária. Reações se passam mais facilmente quando a energia de ativação é baixa.
Catálise: Interfere na velocidade de uma reação através de agentes modificadores da energia de ativação (catalisadores).
Termodinâmica: leitura complementar.
ENERGIA E ENTROPIA EM BIOLOGIA
As células usam energia livre, é um tipo de energia elétrica, que produz trabalho em condições de isbaria e isotermia. Essa é uma diferença fundamental entre os seres vivos e as maquina, a realização de trabalho nos sistemas biológicos não existe como na forma clássica da termodinâmica.
"Todo trabalho biológico começa no nível molecular"
A energia é fornecida através de processos moleculares, a energia é elétrica e aciona mecanicamente, por atração e repulsão de cargas, as fibras musculares de contração.
A energia dos seres vivos não é conseguida através de exposição ao calor ou de carregamento por energia elétrica e sim através dos alimentos de onde é retirada através de oxidaçoes metabólicas.
ATP +H2O <---> ADP + H3PO4
A termodinâmica quântica estuda os eventos microscópicos dos componentes moleculares dos sistemas em geral, utilizando os métodos da mecânica estatística para calcular parâmetros termodinâmicos dos componentes de um sistema. Os seres vivos procuram atingir o mais alto grau de organização informação e eficiência de utilização de energia pelo processo de diminuição de entropia.
Os seres vivos vivem enquanto lutam pelo abaixamento de sua entropia. Viver é retirar organização do ambiente, é estar em permanente não equilíbrio com o meio. O equilíbrio é a morte do sistema biológico. A diferença entre estado hígido e estados patológicas é apenas no grau de Entropia, toda e qualquer doença ocorre simplesmente por um aumento de entropia. Perturbações entrópicas atingem desde a composição, estrutura, função, até os finos mecanismos de controle.
Os sistemas da termodinâmica se dividem em fechados (trocam energia e trabalho com o ambiente) e abertos (trocam energia, trabalho e matéria com o ambiente).
Os sistemas fechados atingem equilíbrio dinâmico com o ambiente, em calor ou trabalho. Os sistemas abertos atingem o estado ou regime estacionário (equivalência entre o que entra e o que sai do sistema) para isso é necessário realizar trabalho e o que entra deve ter nível entrópico menor do que o que sai.
equilíbrio dinâmico (energia livre = 0) estado estacionário (energia livre diferente de 0).
O processo reversível tem entropia nula, mas é ideal (imaginário); os processos irreversíveis possuem entropia, pois são reais.
Todos os processos biológicos reais são irreversíveis, o envelhecimento é a entropia natural dos seres vivos e a morte é o estado máximo de entropia.
"Quem tem mais força é aquele que trabalha"
Trabalho ativo - energia interna diminui ( o sistema realizou trabalho sobre o ambiente).
Trabalho passivo- energia interna aumenta (o ambiente realizou trabalho sobre o sistema).
Exercícios
Temas para Grupo de Discussão – GD – 01
Discutir as relações entre os Biossistemas e as Grandezas Fundamentais.
Recolher em textos diversos de Biologia (Anatomia, Histologia, Bioquímica, Fisiologia, Terapêutica etc.) amostras do uso indevido de unidades e convertê-las para o SI. Os textos de Medicina são particularmente férteis em exemplos.
Discutir massa e peso, velocidade e aceleração, energia e trabalho. Procurar em livros de Física conceito de aceleração linear e tangencial (opcional).
Atividade Formativa 01
Proposições
Expressar, usando as Qualidades Fundamentais do Universo, as seguintes Qualidades Derivadas:
Área
Volume
Densidade
Velocidade
Aceleração
Força
Pressão
Trabalho
Expressar as Qualidades da P.01 em Unidades SI e CGS.
Uma hemácia é marcada com radioisótopo se desloca entre dois pontos de um vaso sanguíneo. A distância entre os pontos é de 0,2m e o tempo gasto foi de 0,01s. Calcular a velocidade da corrente sanguínea no SI e CGS.
Uma hemácia é acelerada pela contração ventricular. No primeiro 0,1 segundo, ela percorre 10 mm, no segundo 20 mm e no terceiro 30 mm. Calcular a aceleração em cm·s-1 e m·s-1.
Um indivíduo levanta um objeto de 5 kg a 1,20m de altura em 1,3 s. N repetição do teste ele consegue em 0,92 s. Calcular o Trabalho realizado e a Potência demonstrada em cada caso.
Um atleta suporta sua massa corporal (70 kg) suspenso em uma barra. Qual a Força que ele faz?
Para empurrar massa de sangue de 100 g com aceleração de 0,012 m·s-1, quando de Força é necessário?
Um atleta (70 kg) salta sobre um obstáculo de 1,20 m de altura. Qual foi o Trabalho físico realizado?
O coração se contrai com pressão máxima de 120 mmHg, lançando sangue numa aorta de 2,5 cm de diâmetro. Qual a força da contração cardíaca, em unidades SI?
Calcular a Energia, em unidades SI, necessária de para produzir a Força de contração cardíaca na proposição anterior, sabendo-se que o volume do ventrículo na sístole é de 100 cm3. Dica: Energia/Volume = ?.
A bexiga se contrai (variação de volume) para eliminar urina (sob pressão). O que representa a combinação dessas variáveis?
A dose efetiva de uma sulfa é 0,02 g·kg-1, tomada de 8 em 8 horas. Se o paciente pesa 75 kg, quantos gramas deve tomar a cada intervalo? Se cada comprimido tem 0,5 g de sulfa, quantos comprimidos devem ser ingeridos a cada 8h? Use dimensões.
Uma suspensão de antibiótico, para uso oral, tem concentração de 500 mg·10ml-1. A dose para crianças é 30 mg·10kg-1 d emassa corporal (“peso”). Quantos ml você daria para uma criança de 20 kg se a dose é tomada de 12 em 12 horas e qual o total ingerido em 5 dias? Use dimensões.
 O fluxo de um líquido biológico qualquer (sangue, linfa, etc.) é definido como o volume debitado por segundo. Se a área do vaso for conhecida, que mais se pode calcular?
Distinguir massa de peso.
Das Dimensões Derivadas, apenas Área (L2), Volume (L3), e Densidade (ML-3) não possuem Tempo (T) nafórmula dimensional. Discutir. É possível que Matéria e Espaço sejam eternos?
Distinguir a quantidade de calor e a temperatura dos seguintes sistemas: xícara de café bem quente. Piscina com água fria. Pequena esfera de aço, aquecida ao rubro.
A que temperatura centígrada equivale 310ºK? (considere o zero absoluto como arredondado para -237ºK).
 A que temperatura absoluta equivale 37ºC? (o zero absoluto como na P-18).
Uma substância radioativa emite 3.000 pulsos por minuto. Qual a frequência de emissão?
Um coração pulsa 6.480.000 vezes em 24 horas. Calcule sua frequência.
Temas para Grupo de Discussão – GD – 02
Principais propriedades dos campos, sua atuação sobre os seres vivos, produção de campos por Biossistemas.
Procurar em textos de Biologia, fenômenos que são descritos de forma tal, que a presença da Teoria dos Campos não é aparente. Exemplos: Reações Químicas e Biológicas, exercícios físicos, respostas fisiológicas, atividade de órgãos e sistemas etc. Passar para a linguagem da Teoria dos Campos.
Discutir Trabalho Ativo, Passivo e Combinado. Critérios de Determinação. Exemplos Biológicos e não Biológicos.
Proposições:
Assinalar os Campos de Força que agem a Longas Distâncias (L) e curtas distâncias (C).
Campo G ( )
Campo EM ( )
Campo E ( )
Campo M ( )
Campo N ( )
Assinalar os Campos de Força que variam inversamente com o quadrado da distância.
Campo G ( )
Campo EM ( )
Campo E ( )
Campo M ( )
Campo N ( )
Assinalar os Campos onde se encontram Forças de Atração e Repulsão.
Campo G ( )
Campo EM ( )
Campo E ( )
Campo M ( )
Campo N ( )
Assinale o Campo de Força que age sensivelmente nos seres vivos, em nível de órgãos e sistemas (S), molecular (M), e subatômico (A).
Campo G ( )
Campo EM ( )
Campo E ( )
Campo M ( )
Campo N ( )
Assinale os Estados de Energia Ep ou Ec, nos seguintes casos:
Movimento de íons através de membranas ( )
Energia da Glicose ou ATP ( )
Contração muscular ( )
Pressão causada pelas paredes arteriais distendidas ( )
Peso da coluna de sangue na artéria aorta ( )
Assinale as Formas de Energia nos seguintes processos biológicos
Peso coluna de sangue ( )
Contração muscular ( )
Fotoquímica da visão ( )
Síntese de Proteínas ( )
Difusão de Moléculas ou íons ( )
Ligação Química ( )
Assinale como Trabalho Ativo (A) ou Trabalho Passivo (P) ou Combinado (C):
Pedra caindo ( )
Pedra subindo ( )
Sangue venoso descendo da cabeça ao coração ( )
Sangue arterial descendo do coração para os pés ( )
Íon Na+ se deslocando em direção a outro íon Na+, ambos em mesma zona de concentração ( )
Íon Na+ se aproximando do íon Cl- ( )
Indicar o tipo de transporte ativo (A) ou passivo (P). Os números indicam a concentração.
( )
Na+ ⇌ Na+ 
100 30
( )
( )
Cl- ⇌ Cl- 
20 40
( )
( )
Na+ ⇌ Cl- 
( )
( )
Glicose ⇌ Glicose
10 15
( )
Comentar a expressão comum
“A energia da célula, etc. Como se energia é apenas dos Campos?”.
Discutir a possibilidade da existência de fenômenos biológicos que não resultam de Trabalho.
Completar com setas cheias (Trabalho Ativo) e setas pontilhadas (Trabalho Passivo), o movimento iônico na célula da Fig 2.10. O tamanho dos símbolos indica a concentração.
No sistema abaixo, separado por membrana permeável, os íons Cl- se deslocam de (1) para (2) devido ao gradiente osmótico. Um campo elétrico foi aplicado, e o sentido do deslocamento dos íons Cl– se inverte (Setas, antes e depois do campo E) (Fig 2.11). Responda:
O polo positivo foi colocado do lado ( ) e o negativo do lado ( )
A força elétrica é maior ( ) menor ( ) que a Força osmótica.
Os trabalhos são:
Passivo-Força .......................... Ativo-Força ..........................
Um campo elétrico é aplicado ao sistema abaixo, com a polaridade como indicada. Responda:
O campo elétrico e o osmótico estão no:
no mesmo sentido ( )
em sentidos opostos ( )
O transporte de íons Na+ vai ser:
acelerado positivamente ( )
acelerado negativamente ( )
O trabalho é do tipo:
Ativo ( )
Passivo ( )
Combinado ( )
Atividade Formativa 2.2
Proposições:
Um adulto levanta um peso de 5 kg a uma altura de 0,20 metros. Calcular o trabalho físico e o biológico, supondo que o trabalho físico é 20% do biológico.
Um indivíduo pula 10 vezes uma altura de 25 cm, em 15 segundos. Sua massa corporal é de 50 kg. Calcular o Trabalho realizado e a potência usada.
Conceituar Vetor.
Somar os vetores abaixo. Representar a Resultante e a Equilibrante.
Classificar as alavancas abaixo:
Calcular a Força, em kg e newtons, exercida pelas trações abaixo:
 
Em qual sistema a tração tem mais força? Discutir a resposta.
Uma Força de 25 N é aplicada em ângulos de 30º, 60º e 85º. Calcular a resultante.
Uma força de 10 N é aplicada sucessivamente através de um braço de 10 cm (0,10 m) e 5 cm (0,15 m). Qual o torque exercido em cada caso?
Um disco de polimento tem 1,5 cm de diâmetro. Força aplicada no eixo é de 15 N. Calcular o troque na borda, e a 0,5 cm do eixo. Como é a relação das velocidades nesses pontos?
Conceituar Pressão atmosférica.
Na figura, coloque em ordem decrescente os vetores de pressão atmosférica em relação à altitude:
1 ______ 2 ______ 3 ______ 4 ______ 5 ______ 
Num ambiente cuja Patm é 690 mmHg, qual o valor de uma pressão negativa de -12 mmHg? E de uma positiva +5 mmHg?
Quais dos sifões abaixo não funcionam? Por que?
Na figura 2.1.29, se a rolha de um dos frascos estiver furada, o sistema1 ( ) ou o 2 ( ) não funciona.
Na fig. 2.1.31m se a rolha estiver furada, o que acontece com a regulagem do fluxo?
Na figura 2.1.32, completar com Campo G ou Sifão:
A sucção no paciente é por .................................
Do frasco 2 para o frasco 1 é por .................................
Do frasco 1 para o frasco 3 é por .................................
Na figura 2.1.32, completar com Campo G ou Sifão:
Enchimento da bexiga por paciente é por .................................
Esvaziamento da bexiga é por .................................
Na figura 2.1.34, se o tubo de conexão estiver mal colocado, haverá subida de líquido no tubo? O que acontecerá com a entrada de ar na caixa torácica?
Como você usará uma drenagem com aspiração para retirar ar do tórax e expandir o pulmão?
GD – 02
Conceituar e exemplificar Força, Energia, Trabalho Físico e Biológico, Potência e Pressão.
Discutir a racionalidade da prescrição de exercícios físicos, em relação aso parâmetros acima, especialmente Potência.
Atividade Formativa 2.3
Proposições:
Conceituar matéria neutra e polarizada.
A matéria neutra é a matéria cuja distribuição de cargas positivas e negativas é equivalente. A matéria polarizada é aquela que é submetida à separação de cargas
Quantos coulombs valem as seguintes cargas:
3,1 x 1018
....................... C
6,2 x 1019
....................... C
9,65 x 104
....................... C
O coulomb = 6,2 x1018 cargas, então 
3,1 x 1018 = 2 C;
6,2 x 109 = 109 C;
9,65 x 104 = 0,65 x 1014 C
Entre os pontos A e B foram transportados 5,3 C de carga, e o trabalho necessário foi de 10,6 Joules. Qual a diferença de potencial (Voltagem) entre A e B.
 V = Joule x coulomb
NA: 10,6 x 5,3 = 56,18V
Entre os dois lados de uma pele de rã, um miliamperímetro acusou corrente de 1,25 x 70-7 amperes. Se a área de passagem é 0,25 cm2, qual a quantidade de íons que passa por cm2 de pele?
Seja Q essa quantidade, temos:
Q = ampère/ área
NA: Q = 1,25 x 10-7/0,25 = 5 x 10-7 ; Q = 5 x 10-7
Um pulso nervoso tem 6 x 10-3 V (5 mV) e corrente de 5 x 10-9 amperes (5 nA). Qual a potência do impulso?
A potência doimpulso é: watt = volt x Ampère
NA: watt = 6 x 10-3 x 5 x 10-9 = 3 x 10-11 w
Um pulso cardíaco de 35 mV chega a superfícies do tórax com 1.2 mV, e a corrente medida é de 20 nA. Converter para SI e calcular a resistência dos tecidos. Se a distância percorrida é de 5 cm, calcular a resistividade.
Convertemos para o SI:
35 mV = 35 x 10-3 V; 1,2 mV = 1,2 x 10-3 V; 20 nA = 20 x 10-9 A ; 5cm =5 x 10-2m
Calculamos a resistência dos tecidos: Segundo a lei de ohm, temos a relação:
V = RI; então R =V/I
NA: R = 35 x 10-3/20 x 10-9 = 1,75 x 106 Ω
 Seja £ a resistividade, escrevemos £ = R x distância percorrida
NA: £ = 1,75 x 106 x 5 = 8.75 x 104 Ω.m
Qual a condutância do tecido biológico da proposição 6?
A condutância é: MHO = 1/R
NA: MHO =1/1,75 x 10-6
 = 0,57 x 10-6 MHO = 0,57 x 10-6
O capacitor de um oscilador de ondas curtas acumula 6,5 x 10-9 coulombs sob potencial de 1 x 10-3 VOLTS. Calcular sua capacitância em Farads.
C = coulomb/volt	
NA: C = 6.5 x 10-9/10-3 = 6,5 x 10-6 C = 6,5 x 10-6 Farad
Quando se aplicam rápidos choques interrompidos usando corrente farádica sobre preparação neuro-músculo, a contração do desligamento da corrente é mais intensa do que a de ligamento. Explique e faça um esquema.
O choque de ligação ( fechamento) do circuito é menor que o de desligamento ( abertura). No fechamento, a corrente induzida opõe-se à corrente indutora. Na abertura ao contrário a corrente induzida soma-se à indutora. Por esse motivo, a contração muscular do choque de abertura é sempre mais intensa.
Identificar as correntes abaixo:
 A - corrente contínua pulsante positiva
B – corrente contínua pulsante positiva e negativa
C – corrente alternativa
D – descarga do capacitor
E – corrente induzida
Descrever o mecanismo de ação da eletroterapia no tratamento de afecções musculares.
Esse mecanismo consiste na estimulação dos processos biológicos causados pela corrente elétrica. Esta por sua vez, age despolarizando as células nervosas ou musculares, e iniciando um potencial de ação. A corrente dura por alguns milissegundos para músculos e um milissegundo para nervos.
Identificar a causa efetora da Termoterapia.
A elevação do metabolismo vem de aumento da dissociação da água e eletrólitos e da atividade enzimática, que resultem em aceleração de todas reações biológicas. Em nível de órgãos, a vasodilatação é responsável.
Por que o banho de parafina, corretamente usado, tem pequena probabilidade de superaquecimento dos tecidos?
O banho do parafino tem pequena probabilidade de superaquecimento dos tecidos porque o calor específico da mistura dos componentes é aproximadamente a metade do calor dos tecidos biológicos
Qual o mecanismo íntimo de ação do Calor Radiante? Faça um esquema.
As oscilações nos elétrons órbitas provocam o aquecimento da matéria. A energia radiante é a absorção e a transferência da energia que fornece a elevação da temperatura. Os elétrons vibrando produzem trabalho e o trabalho pelo atrito produz o calor
Uma fonte de calor tem intensidade 1 a 1 metro de distância. Qual será a intendiade a 0,30 m (30 cm) de distância?
I = 0,30
Uma fonte de calor irradia o tórax de um paciente. Perpendicularmente ao feixe energético, a intensidade é 1. A fonte está a 0,5 metros de distância do ponto central, Qual será a intensidade a 0,20 metros (20 cm) desse ponto? Faça um esquema.
I2/I1 = d12/d22 ; I2= I = I1d12/d22
NA: I = 1 x (0,5)2/(0,20)2 = 6,25 ; I = 6,25
Por que é necessário considerar com atenção a parte do corpo do paciente que fica entre os polos geradores de ondas curtas ou micro-ondas?
É preciso essa necessidade porque as radiações interferem com o funcionamento dos aparelhos e a geração do calor nos eletródios pode levar a queimadura do tecido cardíaco
Uma porção do corpo humano de resistividade de 100Ω·cm foi exposta a uma corrente de ondas curtas de 200 mA. A área irradiada é 50 cm2 em espessura de 23 cm. Tempo de irradiação: 10 min. Calcular o calor gerado em J e cal. Se a massa for de 1,2 kg, qual a temperatura teórica atingida? Calor específico = 0,8.
Seja ₣ esse calor temos :
₣ = R I2 t
NA: ₣ = 100 x (0,2)2 x 600
 = 2400 ₣ = 2400 Joules ou ₣ = 0,6 cal.
Calculamos a temperatura teórica atingida.
Seja ₣ = mcΔΘ temos ΔΘ = ₣/mc
NA: ΔΘ = 0,6 / (1,2 x 0,8) ΔΘ = 0,67 cal/kg
 = 0,67 cal/kg
Por que o ultrassom deve ser aplicado aos tecidos biológicos sem camada de ar entre a cabeça do emissor e a parte tratada?
O ultrassom deve ser aplicado aos tecidos biológicos sem camada de ar entre cabeça de emissor e a parte tratada porque é necessário manter a queda do nível de energia e transmitir suficiente potência para os tecidos biológicos evitando ruptura das células
Citar os pacientes que não podem ser submetidos a ondas curtas e micro-ondas.
Os pacientes portadores de marca-passo cardíaco e próteses metálicas.
Qual é um dos riscos mais frequentes do excesso de exposição ao calor (essencialmente o infravermelho)?
O risco é a catarata
Por que não se devem aquecer zonas isquêmicas?
Não se devem aquecer zonas isquêmicas para evitar vasodilatação que pode resultar necrose tissular.
Citar três indicações da crioterapia.
É indicada: em estados inflamatórios para analgesia de traumas e infecções, para diminuição da febre e para o uso do resfriamento.
Qual é a pós-reação orgânica à aplicação do frio?
É a crioterapia que se faz por vasodilatação que é a pós-reação orgânica à aplicação do frio.
Atividade Formativa 03
Proposições:
Enunciar, de forma simples, a 1ª e a 2ª lei da TD.
Fazer desenhos representativos da 1ª e 2ª lei da TD
Assinalar Certo (C) e Errado (E):
A Energia do Universo é constante ( ).
A Entropia do Universo aumenta sempre ( ).
Energia (Matéria), espontaneamente se desloca sempre de níveis mais altos para mais baixos ( ).
Realização de Trabalho permite enviar Energia (Matéria) de níveis mais baixos para mais altos ( ).
Em qualquer mudança, a Entropia total diminui ( ).
Conceituar Entalpia.
Completar
Exotérmica é a reação que .................................. calor.
Endotérmica é a reação que .................................. calor.
Quando:
ΔH é negativo (-ΔH) a reação .................................. calor e chama-se ...................................
ΔH é positivo (+ΔH) a reação ................................... calor e chama-se ...................................
Um pesquisador está observando um Sistema e seu Entorno (Ambiente), e não completou suas notas. Use TD para ajudá-lo:
Entropia no sistema diminuiu, no entorno ...................................
Entropia diminuiu no entorno, no ambiente ...................................
Entropia total sempre ..................................em todas as experiências.
Pode-se afirmar que se Entropia aumentou no Entorno, ela diminuiu no Sistema? Explique.
Conceituar Energia Livre.
Completar
Exergônica é a reação que ................................... Energia Livre.
Endergônica é a reação que ................................... Energia Livre.
Quando ΔG é:
–ΔG, a reação é ...................................
+ΔG, a reação é ...................................
ΔG = 0, a reação está em ...................................
Explicar como uma reação cujo ΔG = + 8 kcal pode estar ocorrendo naturalmente em um sistema biológico.
Quando uma reação ocorre com ΔG = -13 kcal, qual a Energia indispensável para que ela ocorra em sentido contrário?
Dois corpos, um de 2 kg e outro de 3 kg, se largados no espaço, caem. Se, porém, no esquema da figura 3.0.12, você observar o objeto de 2 kg subindo, o que você pode concluir que existe atrás da blindagem? Faça um desenho e explique. Compare com reações químicas acopladas. Qual é o sinal do ΔG do movimento de cadapedra? Se ΔG = 0, o que aconteceria? 
E se você visse a pedra de 3kg subindo e a de 2 kg descendo? Complete com 1 palavra as duas possibilidades:
......................................................
......................................................
Discutir e comparar com reações químicas. Fazer desenhos explicativos.
Um catalisador positivo (Completar):
Diminui a ................................... de uma Reação.
Aumenta a ................................... de uma Reação.
Assinalar Certo (C) ou Errado (E):
Um catalisador altera o ΔG de uma reação ( ).
Um catalisador não altera o K de uma reação ( ).
Os catalisadores se destroem depois da catálise ( ).
Qual a função das enzimas? (3 palavras)
Desenhar o curso de uma reação com catalisador negativo.
“Quem tem, põe; quem não tem, tira”. A TD mostra que seria mais correto dizer “Quem tem, põe; quem não tem, recebe”. Discutir porque.
Atividade Formativa 3.1
Proposições:
Discutir os mecanismos celulares de produção de trabalho.
Mostrar que o ATP é a ligação de baixa energia: -7kcal por mol, enquanto há ligações de 100 a 150 kcal·mol. Explicar o sentido errôneo de ligação de alta energia.
Comentar
Não há poluição, há Entropia.
Discutir:
Não há doença, há Entropia.
Mostrar que nenhum processo pode ser perfeito, pois há sempre uma Entropiazinha para atrapalhar. Quando se come, fica um restinho no prato, quando se bebe, a última gota fica no copo, do cigarro que se fuma fica o toco (devia sobrar tudo), a roupa que se veste estraga antes de acabar, os sapatos ficam imprestáveis antes do fim, na produção industrial de qualquer coisa um certo número de peças sai com defeito, numa mangueira carregadinha de mangas diversas se perdem se amadurecer. Os exemplos são infinitos.
Descrever as características dos sistemas abertos e fechados.
Com relação ao ΔG, qual a diferença fundamental entre Estado de Equilíbrio e o Estado Estacionário?
Comentar
Reversível e Irreversível no sentido TD e no sentido corriqueiro.
Desenhar os níveis estruturais de uma proteína, usando um modelo simples para as moléculas de aminoácidos.
Frequentemente, uma solução saturada se cristaliza espontaneamente. Ora, os cristais são modelos de Ordem e Organização (Entropia muito baixa). Discutir como é possível. Comparar com a organização espontânea de proteínas.
“Meu ideal seria que...”. Mas na vida real, esse ideal nunca é atingido. Comentar a relação TD desse fato.
Durante quanto tempo você aguentaria imaginar um pêndulo indo de um lado para o outro, sem dormir? Como você usaria esse dado para classificar como sistema ideal ou real?
Considere a caixa d’água abaixo. Ela está em equilíbrio dinâmico ou estado estacionário: Fornecer evidências para a conclusão. O sistema é aberto ou fechado? Como se comportam ΔG e ΔS neste sistema?
O que caracteriza o ser vivo como sistema TD? (Certo ou Errado).
Descrever a relação entre ΔG e ΔG0.
Quando a relação P/R se torna constante, qual o é o valor de ΔG?
Qual a relação entre ΔG0 e o valor de K?
Numa reação de A + B ⇌ C + D, os seguintes valores foram observados:
A = 0,8 B = 0,8 C = 1,6 D = 1,6
Ae = 0,3 Be = 0,3 Ce = 2,1 De = 2,1
Calcular K, ΔG0 e ΔG.
Uma reação A + B ⇌ C + D tem ΔG = -5kJ. A e B foram encontrados como 1 x 10-2 e Ce D como 5 x 10-1 moles. Calcular ΔG.
Procurar na literatura de Bioquímica casos onde ΔG0 seja negativo e ΔG, positivo.
Discutir ΔG, ΔG0, ΔG0’ e K.