Resumo de Biofísica 1

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RADIAÇÃO
Energia que se difunde de uma fonte, natural ou artificial, propagando-se através de um meio material ou do vácuo.
São produzidas por processos de ajustes nucleares ou eletrônicos, ou por interações com os átomos.
Irradiação
É a exposição de um objeto ou um corpo à radiação, o que pode ocorrer à distância, sem necessidade de contato.
Contaminação
 Caracteriza-se pela presença indesejável de um material em local onde não deveria estar.
*** IRRADIAÇÃO NÃO CONTAMINA, MAS CONTAMINAÇÃO IRRADIA ***
Radiação ionizante:
-Energia suficiente para arrancar elétrons de um átomo – produção de pares de íons.
-Partículas carregadas: Alfa, Beta, Prótons, Elétrons
-Partículas não carregadas: Nêutrons
-Ondas eletromagnéticas: Gama, Raios X.
Radiação Não-Ionizante
-Não possui energia suficiente para arrancar elétrons de um átomo; 
-Pode quebrar moléculas e ligações químicas; 
-Ex: Ultravioleta, Infravermelho, Radiofreqüência, Laser, Microondas, Luz visível.
Decaimentos Radioativos
- Os núcleos dos átomos possuem um estado mínimo de energia –estado fundamental 
-Um núcleo de átomo excitado possui energia mais que necessária
- A emissão dessa energia caracteriza o estado de atividade, ou radioatividade do átomo.
Atualmente foi definido 8 tipos de processos de decaimento radioativo:
1. Emissão Alfa 
2. Fissão Espontânea;
3. Emissão de nêutrons;
4. Emissão Beta;
5. Emissão de Pósitons;
6. Captura de elétrons;
7. Emissão Gama ou transição Isomérica;
8. Conversão Interna.
Emissão Alfa (α) 
Processo onde o núcleo emite espontaneamente 2 prótons e 2 nêutrons
 Características das Partículas α:
-Possuem carga +
-Devido ao seu tamanho relativamente grande, as partículas alfa colidem com a matéria e perdem sua energia rapidamente (↓ penetração, ↑ poder ionizante)
-Possuem, portanto pouca capacidade de penetração;
-Por outro lado, seu poder de ionização é extremamente alto, podendo causar danos mais sérios se aspiradas ou engolidas;
-Podem ser bloqueadas pela primeira camada da pele ou por uma folha de papel.
Fissão Espontânea
- É quando átomos pesados e muito instáveis partem-se em dois núcleos menores de menor energia
Emissão de Nêutrons
Alguns radioisótopos emitem diretamente um nêutron do núcleo a fim de alcançar o estado fundamental;
RADIAÇÃO DE NÊUTRONS:
-Partícula pesada;
-Não possui carga – Indiretamente ionizante;
-São partículas muito penetrantes;
-Podem originar-se no espaço:
*Em colisões de átomos na atmosfera
*Fissão nuclear de certos átomos em um reator nuclear
-Proteção:
Água e concreto são as proteções mais comuns utilizadas contra a radiação de nêutrons.
 4. Emissão Beta (β):
Processo onde o núcleo emite espontaneamente um elétron (e-) ou um pósitron (e+).
Características das Partículas Beta:
-São elétrons ejetados dos núcleos em alta velocidade;
-São muito menores que as partículas alfa;
-Podem penetrar de 1 a 2 centímetros na água ou na carne humana;
-Podem ser bloqueadas por uma folha de alumínio com alguns milímetros de espessura.
7. Emissão Gama (γ): 
Processo onde o núcleo em um estado excitado emite um fóton.
Raios Gama:
-São ondas eletromagnéticas que acompanham as emissões alfa e beta;
-Possuem a velocidade da luz e mais ou menos 100 vezes mais penetrante que as beta, tendo mais energia que elas.
Raios X:
-São produzidos pela desaceleração de partículas carregadas, especialmente elétrons (radiação de fretamento);
-Também podem ser produzidos pela transição de elétrons orbitais para órbitas mais internas do átomo (raio X característico). 
Ambas:
-Possuem ↑ poder de penetração e podem atravessar o corpo humano;
-Barreiras finas de concreto ou chumbo podem ser utilizadas como proteção;
MEIAVIDA (P):
-É o período de tempo necessário para que a metade dos átomos presentes numa amostra radioativa se desintegre.
-O tempo de meia vida é uma característica de cada isótopo radioativo e não depende da quantidade inicial do isótopo nem de fatores como pressão e temperatura.
 O tempo de decaimento ou transmutação radioativa pode ser calculado:
T = x.P
T = x.P
t= tempo de decaimento
x=nº de períodos de meia vida.
P= meia vida
Origem das lesões produzidas pelas radiações
-Radiolesões: lesões produzidas por radiações ionizantes 
-Fotolesões: lesões produzidas por radiações não ionizantes
Efeitos diretos e indiretos das radiações ionizantes
Efeito direto:
Alterações no DNA:
-Ruptura da disposição linear das bases pela substituição, deleção ou adição;
-Ruptura única e dupla da cadeia, podendo ocasionar inibição temporária ou permanente da síntese de DNA e sínteses incorretas;
-Alterações na mitose, com inibição.
Consequência das Alterações no DNA
-↓ da atividade celular
-↓ da célula atingida
-Mutações
Alterações nas enzimas:
-Poderão ter suas estruturas secundárias e terciárias alteradas com consequente inibição de sua atividade, repercutindo no metabolismo celular.
Alterações nos lipídios das membranas celulares:
-Ruptura das ligações químicas, aumentando a permeabilidade para Na e K, alterando equilíbrio eletrolítico da célula
Efeito indireto:
Efeitos sobre a célula:
-As alterações serão a nível estrutural e funcional das organelas celulares, podendo haver a morte celular;
-As alterações iniciais variam desde frações de segundo após a expansão e as modificações celulares podem necessitar de horas ou mais tempo sob doses moderadas.
Radioquímica dos Ácidos Nucléicos
 Agentes Físicos Formadores de Lesões no DNA:
• Radiações Ionizantes (Radiolesões):
Raios X e Gama
-Não são partículas
-São ondas eletromagnéticas.
-Se propagam no vácuo.
-Não tem carga elétrica
-Penetram 15cm de espessura no aço.
•Efeitos diretos e indiretos:
Efeito Direto: Energia interage diretamente com a molécula de DNA.
Efeito Indireto: Energia interage com moléculas vizinhas (Água, proteínas, lipídeos e carboidratos).
• Lesões no DNA:
Sítio de dano elementar (SDE): um nucleotídeo com alterações em suas propriedades químicas. Podem ser:
-Alterações das propriedades químicas de uma base;
-Perda de uma base orgânica;
-Alterações das propriedades químicas da desoxirribose (açúcar);
-Quebra na ligação covalente entre o açúcar e o grupamento fosfato
Radiobiologia. 
Efeitos Somáticos das radiações ionizantes
• Núcleo
-É mais sensível que o citoplasma, sendo os locais sensitivos os cromossomos e o DNA;
-A irradiação pode causar a inibição da divisão celular;
-Morfologicamente, pode apresentar aumento de volume, com picnose (alteração da cromatina nuclear).
• Aberrações cromossômicas:
1-Aberração cromatídica:
-Quando ocorre no ciclo G2, após a síntese do DNA
-Somente 1 das hastes do cromossoma é quebrada
2-Aberração cromossômica:
-Ocorre em G1 após a mitose e antes da síntese
-Ruptura das 2 hastes do cromossoma
-É provável que as alterações intensas causem a morte celular
-Quando não há reparos, freqüentemente nas rupturas duplas, poderá haver rearranjo dos fragmentos em formas aberrantes -mutação.
• Efeitos na cinética celular
O retardo ou inibição da mitose depende de:
-Dose total da radiação 
-Ritmo de aplicação
-Posição no ciclo celular:
*Células irradiadas em divisão completam o ciclo
*Células irradiadas imediatamente antes da divisão podem sofrer retardo na multiplicação. 
Atrasos mitóticos
-Dose baixa de radiação-induz atraso mitótico leve das células e rápida recuperação;
-Dose moderada-induz atraso mitótico mais longo e morte de algumas células;
-Dose maior-pode causar atraso mitótico profundo com recuperação incompleta
• Recuperação celular
-Envolve reparação enzimática das rupturas de cadeias únicas de DNA;
-Devido a essa recuperação, requer-se uma dose total mais alta para se conseguir um determinado grau de morte celular quando se empregam múltiplas frações(radioterapia), do que se administra a mesma dose total em forma de uma só exposição;
-Danos nas 2 cadeias de DNA do mesmo local é geralmente letal para a célula• Efeitos Biológicos
Dividem-se em:
-Somáticos: afetam o organismo (atingido estrutura ou funções) imediatamente
-Genéticos: Efeitos que surgem após passadas algumas gerações
• Fatores influentes nos efeitos biológicos
-Idade
-Dose
-Tipo de célula irradiada
-Tipo de radiação : alfa é 20 x mais eficiente
-Tamanho da área irradiada
-Ritmo
-Fase do ciclo celular
Fotobiologia
Efeitos Somáticos das radiações não ionizantes.
• Tipos de radiações não ionizantes:
-Ondas de radiofreqüência e microondas;
-Radiações infravermelhas;
-UVA (não absorvido pelo ozônio atmosférico);
-UVB (parcialmente absorvido pelo ozônio atmosférico);
-UVC (totalmente absorvido pelo ozônio atm). 
• Efeitos somáticos da radiação UV
-Ação eritematógena, pigmentação e espessamento da epiderme (↓ síntese DNA, RNA e proteínas);
-Formação de vitamina D;
-Envelhecimento precoce (degeneração da elastina e do colágeno) e fotocarcinogênese (alterações no DNA epitelial);
-Efeitos sobre a resposta imunitária;
-Efeitos fotossensibilizados;
-Efeitos localizados.
• Ação Eritematógena:
Queimaduras Solares
-Vermelhidão da pele, ↑ temperatura local (vasodilatação);
-Edemaciação;
-Dor 
 Tipos de eritema:
-Imediato (histamina, serotonina, prostaglandinas);
-Tardio (histamina, prostaglandinas, bradicinina).
• Fototerapia e Fotoquimioterapia: Radiação com finalidade terapêutica. 
 Fototerapia: Radiação
-Radiações infravermelhas – astralgias e mialgias;
-UV –raquitismo;
-Luz visível –icterícia neonatal;
 Fotoquimioterapia: Sensibilizador (fotoadição ou ação fotodinâmica) + radiação.
-UV –infecção por vírus (herpes), bactérias ou fungos;
-UVA –psoríase e vitiligo;
-UV -neoplasias.