Aula 1. Biofísica

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Universidade Estadual da Paraíba 
Centro de Ciências Biológicas e da Saúde – CCBS 
Departamento de Biologia 
 Professora: Msc. Mikaelly Batista 
 
Campina grande – PB 
2017 
 Biofísica 
 Introdução à Biofísica 
O QUE É BIOFÍSICA? 
 
 De que se compõem os seres vivos?? 
 
 Qual é a composição do Universo?? 
MATÉRIA - M 
ENERGIA - E 
ESPAÇO - L 
TEMPO - T 
Pelos objetos; corpos; alimentos. 
Pelo calor; luz ; som; pelo trabalho físico. 
Pelas distâncias; áreas e volume dos objetos. 
Pela espera dos acontecimentos e pela duração da 
vida. 
Introdução à Biofísica 
A BIOFÍSICA é o 
estudo da Matéria, 
Energia, Espaço e 
Tempo nos Sistemas 
Biológicos. 
Grandezas físicas em Biologia 
A composição, estrutura e função qualitativa 
dos seres vivos é quantitativamente definidas 
com o uso das grandezas físicas fundamentais 
 e suas derivadas. 
 
 
 
 
 ESPAÇO (L) – Grandeza Fundamental 
 
 Grandeza Derivada do espaço: 
 
Área = L² 
 
volume = L³ 
 
- A relação entre a massa (M) e o volume (L³) é a 
densidade (d). 
Grandezas físicas em Biologia 
d= __ 
 M 
 V 
DENSIDADE 
 Densidade da água = 1,0 g/cm³ 
 
 Densidade do sangue = 1,056 g/cm³ 
 
 Densidade do sangue 
 
• A densidade do sangue num individuo normal é de 1,056 g/cm³, 
igual a densidade do sulfato de cobre. 
 
DENSIDADE 
O sangue de um indivíduo normal não flutua e nem afunda, mas fica 
em suspensão alguns segundos, depois de coagular este afunda; 
 
Experiência feita com líquido de sulfato de cobre 
Se o sangue afunda logo, então o individuo poderá ter um a 
policitemia e hematócrito alto. 
No entanto, se o sangue flutua, o individuo poderá ter uma anemia 
e hematócrito baixo; 
 As grandezas fundamentais e suas derivadas são 
agrupadas em sistemas coerentes de medidas. 
Sistemas de Unidades 
Sistema Internacional de 
Unidades – SI 
 MKS (Metro, kilograma, Segundo); 
 
 CGS (Centímetro, Grama, Segundo). 
As primeiras escalas utilizadas baseavam-se em parte 
do corpo humano e até hoje, em alguns locais e países 
são utilizadas. 
Sistemas de Unidades 
Para medir, o homem 
tomava a si próprio como 
referência!! 
 
 
• A massa (M) mensura a quantidade de matéria de um corpo; 
 
MASSA 
• A escala de massa varia enormemente nos sistemas 
biológicos (massa de um vírus até uma baleia). 
MASSA 
MASSA 
 
• Quando submetida a ação da aceleração gravitacional, a 
MASSA exerce uma força denominada de PESO; 
 
 
• Na biologia molecular, adota-se o dalton, 
como unidade de massa molecular; 
• No cotidiano, massa e peso 
são usados como sinônimos. 
MASSA x PESO 
• Massa é independente da localização do corpo; 
 
 
• Peso é dependente da localização do corpo. Atua como uma 
força. 
• O experimento de Newton 
 
• Matéria atrai matéria; 
 
Terra nós 
• O movimento, mudança de posição no espaço - todos os 
sistemas vivos; 
 
• Esse fenômeno é mensurado pela Velocidade (Espaço 
percorrido em determinada unidade de tempo). 
VELOCIDADE 
V= 
L 
T 
__ 
 Aplicações: 
 
• Nos sistemas biológicos utilizamos esta fórmula para medir a 
velocidade dos impulsos nervosos, da corrente sanguínea, dos 
deslocamentos musculares. 
 
 
 
 
 
 
 
VELOCIDADE 
A variação da velocidade por unidade de tempo é a aceleração (a); 
 
 
 
 
 
• Esta fórmula mensura a aceleração linear e tem muitos usos nos 
sistemas biológicos: 
 
 A aceleração do ar nas vias aéreas, seja do sangue 
ou da contração muscular. 
 
• A aceleração gravitacional é a aceleração resultante da força de 
atração dos corpos pelo planeta. Ao nível do mar a aceleração 
gravitacional é: 9,8 m/s². 
 
ACELERAÇÃO 
a= ΔV 
 T 
__ 
ACELERAÇÃO 
 
A cada segundo, o espaço percorrido é maior, porque 
a velocidade está aumentando. 
 
• Quando um objeto (Massa) sofre ação da aceleração, dizemos que 
há uma força atuante; 
 
• A unidade de medida da força é o Newton (N) 
 
 
• A força está presente nas biomoléculas - atração, repulsão. 
 
 
FORÇA 
• As forças moleculares atuantes 
desempenham importante papel na 
manutenção das estruturas 
supramoleculares. 
 
F= MASSA X ACELERAÇÃO 
 
 
• Energia (E) ou Trabalho (T) são grandezas que possuem equivalência 
dimensional: 
 Trabalho pode produzir energia; 
 Energia pode produzir trabalho. 
ENERGIA E TRABALHO 
• É a força multiplicada pela distância percorrida. 
 
 
• A unidade de medida da Energia ou Trabalho é o JOULE. 
E ou T = Força X Distância 
 
 
• Toda manifestação dos seres vivos se dá através da Energia ou 
do Trabalho: 
 
1. Contração muscular 
(Energia elétrica dos músculos); 
 
2. Síntese de proteínas 
(Energia química dos alimentos); 
 
3. Produção de Bioeletricidade 
(Energia química dos alimentos). 
 
ENERGIA E TRABALHO 
• A Potência (W) é a quantidade de trabalho realizado por unidade de 
tempo; 
 
 
 
 
• A potência é medida em watts; 
 
• Em todas as aplicações que possam ser mensuradas o desempenho, 
a fórmula de Potência será utilizada. 
 
 
POTÊNCIA 
 Sistema circulatório, auditivo... 
Trabalho 
 T 
W = __ 
 
 
 
 
 
• Uma das grandezas mais utilizadas na biologia, a Pressão é 
definida como uma força agindo numa área delimitada; 
 
 
 
 
 
 
 
• A pressão osmótica é a força exercida pelas moléculas da solução 
nas paredes celulares, a pressão sanguínea é a força que o sangue 
exerce sobre as paredes dos vasos. 
 
PRESSÃO 
• A unidade SI é o pascal (Pa) Força 
Área 
P= __ 
 
• Em determinados casos a pressão pode modificar o volume 
(Variação da área), nestes casos ocorre trabalho; 
 
• Podemos notar nas contrações de cavidades, como na bexiga, no 
coração, nas artérias. 
PRESSÃO 
 
 
• Viscosidade: atrito provocado pelo escoamento de líquidos ou 
gases; 
 
 
 
• A unidade SI da viscosidade é o Pas.s 
 
• Em biologia para a viscosidade dinâmica adota-se a unidade 
poise: 
 1 Pas.s ≡ 10 poise 
 
VISCOSIDADE 
• A temperatura influencia o valor da viscosidade, a água a 37°C, 
tem 0,7 x 10 poise, já a 20°C tem 1,0 x 10. 
 
_____ 
ÁREA 
 = FORÇA x TEMPO 
VISCOSIDADE 
 
 
 
• A viscosidade do sangue humano, varia entre 0,21 a 0,32 x 10 
poise. 
VISCOSIDADE 
Detecção de Patologia 
 
 
 
 
TENSÃO SUPERFICIAL 
 
 
 
• Força necessária para a penetração de objetos numa superfície 
líquida; 
 
 
 
 
• No SI as unidades são o Newton/metro – dine/cm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TENSÃO SUPERFICIAL 
letra grega sigma (σ) Força _____ 
Distância 
σ = 
 
Nossos pulmões têm uma substância parecida com o detergente que tem a 
propriedade de ser “tensoativa” – são os surfactantes pulmonares! Eles 
rompem a tensão superficial entre o líquido dos alvéolos pulmonares e o ar 
dos pulmões facilitando a inspiração. 
 
O corpo humano só produz os surfactantes nos estágios finais da gestação. As 
crianças prematuras (que nasceram antes de completar os 9 meses de 
gestação) não conseguem respirar direito e precisam ser tratadas com 
surfactantes artificiais até que passem a produzir o seu. 
 
 
• Na biologia a tensão superficial é estudada, principalmente, na 
troca de gases ocorridas no pulmão. 
 
 
• É uma das grandezas mais conhecidas e estudas, mas devemos 
atentar para diferenciarmos CALOR de TEMPERATURA; 
 
TEMPERATURA 
O calor é a quantidade de energia térmica e a temperatura 
é amedida da intensidade da energia térmica. 
 
 
 
• A temperatura é um dos parâmetros físicos mais importantes na 
biologia: 
 
 
 
TEMPERATURA 
Influência e Interação 
viscosidade, pressão, tensão 
superficial ou no volume 
 
 
 
 
 
• Podemos conceituar frequência (f) como o número de vezes que 
um evento ocorre num intervalo determinado de tempo; 
 
 
 
 
 
 
• No SI a unidade da frequência é o Hertz; 
• (Hz), corresponde a eventos por segundo. (Você nunca deve 
esquecer de começar a contagem a partir do zero, nunca do 1). 
FREQUÊNCIA 
EVENTOS 
 T 
f = _____ 
 
• Vários fenômenos biológicos apresentam a frequência como 
uma característica importante de estudo; 
 
• Podemos medir a frequência cardíaca, os ciclos respiratórios, 
ondas cerebrais, movimentos peristálticos.... 
 
 
FREQUÊNCIA 
VALENDO PONTO 
• TRABALHO SOBRE LEIS DE NEWTON; 
• As grandezas e suas unidades; 
• Pesquise quanto vale 1 jarda, 1 palmo, 1 
pé e 1 polegada. 
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