Guia de Estudos da Unidade 3 Biofisica (Movimento das moléculas, força elétrica, audição, BIOFÍSICA DA RESPIRAÇÃO)

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Biofísica
UNIDADE 3
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UNIDADE 3
bIofísIcA
PARA INÍCIO DE CONVERSA
Olá, caro(a) aluno(a)! Seja bem-vindo a nossa III unidade, mais uma vez conto com seu compro-
metimento nesta nova jornada de estudos. Espero que esteja preparado(a) para adquirir novos 
conhecimentos, eles são primordiais para sua formação acadêmica.
Vamos lá!
 
ORIENtAçõES DA DISCIPlINA
Lembre-se de fazer a leitura de seu livro-texto e como sugestão, acesse também 
a nossa biblioteca virtual e faça novas pesquisas. Assista a nossa videoaula, 
pois foi elaborada com o objetivo de facilitar seu aprendizado. Em alguns mo-
mentos indicarei a leitura de alguns links para que você possa agregar mais in-
formações dos temas que serão abordados. Ao final da nossa III unidade acesse 
o ambiente e responda a atividade, será a oportunidade de colocar em prática os 
conhecimentos que você adquiriu nesta unidade.
Vamos começar!
O MOVIMENtO DE MOlÉCUlAS E A VIDA 
 
PAlAVRAS DO PROfESSOR
Caro estudante, como vimos nas unidades anteriores energia e vida são conceitos aceitos sem 
definição, mas obviamente inter-relacionados. No Universo o movimento é um de seus aspectos 
fundamentais. Por isso, usualmente o ensino de Física no ensino médio se inicia com os conceitos 
de deslocamento, velocidade, tempo, entre outros. Onde há movimento há energia envolvida. No 
fenômeno da vida há energia e movimento envolvidos. Heráclito de Éfeso (535 aC – 475 aC) tinha 
razão “a única constante é a mudança”.
Os conceitos de energia e movimento nos permitirão compreender o que ocorre no corpo humano 
para que as células se comuniquem entre si e com o meio externo, além de compreendermos me-
lhor mais um de nossos sentidos, a audição, além de compreendermos a respiração, que participa 
dos processos para a obtenção de energia.
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Como tratado na unidade 1 às células não são sistemas fechados, no sentido em que nada entra e 
nada sai. Também não é um sistema totalmente aberto, onde tudo entra e tudo sai. As membranas 
celulares, que são as fronteiras das células, são estruturas semipermeáveis, onde algo entra e 
algo sai, desde que devidamente identificado e selecionado. 
Para que tudo isso ocorra é necessária energia, que como vimos é de natureza eletromagnética, 
ou simplesmente elétrica. A membrana celular se comporta fisicamente como uma bateria, um 
acumulador elétrico, onde na face externa da membrana temos as cargas positivas, e na face in-
terna temos as cargas negativas. A estrutura lipídica da membrana gera o isolamento elétrico (no 
sentido de dificultar que as cargas elétricas não a atravessem espontaneamente). 
 
VISItE A PágINA
Para sua melhor compreensão, há um bom esquema visual no seguinte link.
Para garantir que essa bateria permaneça carregada uma proteína se encarrega do transporte 
para o meio extracelular de sódio e para o meio intracelular de potássio, na proporção de três íons 
de sódio para cada dois íons de potássio. Dessa forma, o meio extracelular próximo à membrana 
fica com excesso de carga positiva, enquanto que as proximidades da face do meio intracelular 
ficam com falta de carga positiva, ou excesso de carga negativa.
Se uma partícula espontaneamente viaja da região A para a região B caracteriza-se um transporte 
passivo, onde não há investimento imediato de energia. Se uma partícula precisa ser levada, por 
forças, da região A para a região B, caracteriza-se um transporte ativo, onde há investimento 
imediato de energia. 
 
ExEMPlO
Se você abre a torneira da pia para lavar o rosto, você conta que a água desça pelo cano espon-
taneamente, transporte passivo. Mas para que isso ocorra da forma prevista é necessário que a 
água esteja na caixa d’água, que está acima da torneira da pia. E a água não vai até lá esponta-
neamente. É necessário que uma bomba de água, por exemplo, leve a água até lá. É necessário 
que forças se oponham ao campo gravitacional terrestre para que a água vá até a caixa d’água, 
ou seja, transporte ativo. 
 
gUARDE ESSA IDEIA!
Assim, ambos os tipos de transporte envolvem energia, o ativo imediatamente e 
o passivo não. Por isso, costuma-se dizer que o transporte ativo envolve energia 
(imediata) e o transporte passivo não envolve energia (imediata).
https://pt.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica
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PAlAVRAS DO PROfESSOR 
Mas hoje para nós é fácil falar de íons, de átomos, moléculas, que elas são par-
tículas muito pequenas, invisíveis, e que se movem. Não foi sempre assim, fique 
atento ao próximo tópico, vamos iniciar uma breve viagem e conhecer o conceito 
de átomo!
O CONCEItO DE átOMO 
O conceito de átomo é devido a Demócrito de Abdera (460 aC – 370 aC). Foi o maior expoente da 
corrente atomística. No raciocínio de Demócrito e seus discípulos podemos repartir um objeto em 
partes menores até determinado limite. Essa menor porção, que não pode mais ser dividida (não 
divisível = a + tomus = átomo) é o que essa corrente denomina de átomo.
Como não havia experimentação no sentido moderno nessa época o conceito era apenas mental. 
O conceito precisou ficar latente por dois mil anos até que o inglês John Dalton (1766 – 1844) o 
relacionou as proporções das misturas químicas, e a partir daí ao conceito de elemento químico. 
Nascia aí o átomo que modernamente conhecemos. 
 
VISItE A PágINA
Veja mais no seguinte link.
Mas como todo conceito científico levou tempo para que a comunidade científica de fato reconhe-
cesse a existência dos átomos. Por volta de 1803, Dalton estabeleceu a primeira tabela de pesos 
atômicos a partir de suas observações químicas.
É curioso que o conceito de átomo de Dalton também não se mostrou verdadeiro, pois os átomos 
podem ser divididos em partes menores, os prótons, nêutrons e elétrons. Mesmo essas partículas 
ainda podem ser divididas em partes menores, os quarks, mas isso já outra história.
Na medida em que os cientistas foram considerando o conceito de átomo foi ficando mais fácil 
explicar os fenômenos que eram observados.
O movimento browniano
Um desses fenômenos o movimento browniano é caracterizado pelo movimento aleatório de par-
tículas suspensas em um fluido (líquido ou gás). 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo.
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VISItE A PágINA
Um visual interessante pode ser visto no seguinte link. 
 
VOCê SAbIA?
Esse fenômeno foi observado de forma sistemática pelo botânico Robert Brown 
(1773 – 1858). Em 1827, ao observar ao microscópio grãos de pólen flutuando 
em água ele viu que eles apresentavam um movimento errático ou aleatório. O 
conceito de átomo ainda não era forte na ciência. 
 
VISItE A PágINA
Caro(a) aluno(a), acesse o link e veja a uma foto de Robert Brown.
Em 1905 o jovem Albert Einstein (1879 – 1955) publicou, entre outros artigos, um que tratava do 
movimento browniano, aplicando o conceito de átomo, e conseguindo de forma satisfatória expli-
car os movimentos dos grãos de pólen a partir das múltiplas colisões recebidas pelos átomos do 
fluido.
Simplificando o raciocínio de Einstein a energia cinética de uma molécula é diretamente propor-
cional à temperatura absoluta da substância, em particular um gás. 
 
DICA
A temperatura absoluta é aquela que adota o valor zero para o estado no qual as moléculas teriam 
velocidade zero e, portanto, energia zero. O sistema internacional de unidades usa a escala kelvin 
(K) como escala absoluta.
A temperatura 0 K corresponde a – 273,16 °C. Vamos arredondar para – 273°C. Como o aumento 
de 1 K corresponde a 1°C de variação, a transformação entre a escala kelvin e a Celsius é muito 
simples. 
Os números em Celsius devem ser acrescidos de 273 para corresponderem aos números em kelvin. 
 
???
https://pt.wikipedia.org/wiki/Movimento_browniano
https://pt.wikipedia.org/wiki/Robert_Brown#/media/File:BrownRobert.jpg
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ExEMPlO
A temperatura corporal humana é próxima a 37°C e em kelvin vale: 37 + 273 = 310 K. 
VISItE A PágINA
Observe que não se diz grau kelvin, é simplesmente kelvin. Veja mais se desejar 
no seguinte link.
Dentro desse raciocínioa energia de uma molécula é proporcional à temperatura absoluta, ou 
seja, Ecinética = A.T, onde A é uma constante de proporcionalidade e T a temperatura absoluta. 
A constante A = 3k/2, onde k é a constante de Boltzmann (1844 – 1906), que realizou estudos 
estatísticos sobre os gases. O valor de k = 1,38.10–23 J/K.
Se soubermos a temperatura de um gás e qual é esse gás podemos determinar a velocidade média 
com a qual as moléculas desse gás se movem.
Vamos considerar o exemplo moléculas de gás oxigênio, como o que respiramos e, que estejam na 
atmosfera e na temperatura de 27°C. Com que velocidade essas moléculas em média se movem?
T = 27 + 273 = 300 K é a temperatura absoluta.
Assim, podemos calcular a energia de uma molécula.
Ecinética = 3kT/2 = 3.1,38.10–23.300/2 = 6,21.10–21 J
A energia cinética pode ser calculada por Ecinética = m.v2/2, onde m é a massa do corpo (nesse 
exemplo da molécula) e v a velocidade do corpo (nesse caso a velocidade média de uma molécula).
Mas como determinar a massa de uma única molécula de oxigênio?
 A molécula de oxigênio é formada por dois átomos de oxigênio e que cada átomo de oxigênio 
possui massa atômica 16. Assim, a molécula de oxigênio possui massa molecular 32, ou seja, se 
juntarmos um número de Avogadro = 6,02.1023 de partículas teremos 32 g de massa. Avogadro, 
ou melhor, Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro (1776 – 1856) foi um físico italiano e um dos 
primeiros a abraçar a teoria atômica moderna.
Dessa forma, a massa de uma molécula de oxigênio será, em quilogramas, calculada por 32.10–3/
(6,02.1023) = 5,32.10–26 kg.
A partir disso ficamos com Ecinética = m.v2/2 → 6,21.10–21 = 5,32.10–26.v2/2. Isolando v na equa-
ção obtemos 483 m/s = 1739 km/h. As moléculas são muito rápidas e apesar de muito pequenas 
quando muitas delas, em velocidades de milhares de quilômetros por hora, atingem um grão de 
pólen em suspensão é possível que esse grão se mova.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Kelvin
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Esse trabalho de Einstein bem como outros trabalhos, concedeu a ele o prêmio Nobel de 1921 (o 
trabalho de maior destaque foi o efeito fotoelétrico).
força elétrica
Contudo, como falamos antes os íons se movem através da membrana motivados por forças elétri-
cas. Mas, segundo a teoria atômica, seriam as forças elétricas suficientes para mover esses íons?
Uma bateria, como a membrana celular, acumula em seus polos elétricos opostos uma quantidade 
de carga elétrica, que confere a bateria um potencial elétrico. Um valor típico, em módulo, é de 
70 mV, ou seja, 70 milésimos de volt, ou ainda, 70/1000 V = 0,07 V. Será que essa pequena “volta-
gem” é suficiente para arrastar um íon pela membrana? Tudo bem que os íons tem pouca massa, 
mas será suficiente?
Uma membrana típica possui uma espessura de 70 Å = 70.10–10 m = 7.10–9 m. Supondo que o cam-
po elétrico na biomembrana tenha uma distribuição uniforme é verdade que U = E.d, onde U é o 
potencial; E é o campo elétrico e d a espessura. 
Sendo assim: U = E.d → 0,07 = E.7.10–9 → E = 10 milhões de volt/metro = 107 V/m
A força elétrica associada é devida a uma expressão que possui equivalente mecânico. No campo 
da gravidade a força de gravidade ou peso do corpo é F = m.g, onde g é a aceleração da gravidade 
ou campo gravitacional. De forma análoga, a força elétrica é F = q.E, onde q é a carga da partícula 
e E é o campo elétrico. 
 
VISItE A PágINA
Veja alguns esquemas e fórmulas disponíveis no seguinte link.
Considerando um íon monovalente, como o sódio e o potássio são a carga elétrica associada é igual 
a uma carga elementar, ou seja, 1,6.10–19 C (coulomb, lê-se culombi). Então ficamos com: F = q.E 
= 1,6.10–19.107 = 1,6.10–12 N. Essa é uma força muito pequena, pois vale apenas 0,0000000000016 
N. Lembro que o íon é bem pequeno.
Quanto pesa um íon? Se fosse de sódio. A massa atômica do sódio é 23 g para cada mol, ou seja, 
23 g para 6,02.1023 íons. A massa de um único íon será 3,8.10–26 kg. Isso quer dizer que o peso, 
na Terra, desse íon é próximo de 3,8.10–25 N. Observe que o peso do íon é muito, mas muito menor 
que a força que o campo é capaz de aplicar. A diferença de ordem é de 13, ou melhor, 1013, que 
corresponde a 10 trilhões de vezes. Há força mais que suficiente.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9trico
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AUDIçÃO
 
PAlAVRAS DO PROfESSOR 
Caro(a) aluno(a), na unidade 2 estudamos a visão. Nessa unidade, vamos estudar 
um pouco a audição humana. A orelha humana é tradicionalmente dividida em 
três partes: a orelha externa, a orelha média e a orelha interna. 
Para um esquema da orelha humana, acesse o link.
A orelha externa é composta do pavilhão auditivo (a popular orelha), do meato acústico (o canal 
auditivo) e a membrana timpânica (o tímpano). A função da orelha externa é captar o som do 
ambiente e conduzi-lo até o tímpano, via meato acústico. As curvas e dobras do pavilhão auditivo 
refletem as ondas sonoras, de tal modo que elas se concentrem no meato acústico. Podemos fa-
zer uma analogia entre a córnea e o pavilhão auditivo, pois ambos têm a função de concentrar a 
energia em um espaço para condução dessa energia as partes mais internas do sistema.
 
VOCê SAbIA?
As ondas sonoras atravessam o meato acústico com o objetivo de atingir a mem-
brana timpânica. O meato acústico funciona como um tubo sonoro, que ao con-
duzir o som, dificulta que o mesmo se disperse e dessa forma, dilua sua ener-
gia e diminua sua audibilidade. A existência do meato acústico faz com que a 
membrana timpânica possa ficar mais interna, dentro do osso temporal e, dessa 
forma mais protegida. Contudo, o próprio canal é um problema para as defesas 
do organismo, visto que é escuro, úmido e orgânico.
Para isso, existem glândulas que produzem o cerume (a cera do ouvido). O cerume é extremamente 
aderente (grudento) de tal forma que as partículas de poeira em suspensão no ar, que eventual-
mente possam entrar no meato acústico, possam ser retidas pelo cerume, evitando assim que 
esse material particulado, que pode transportar agentes patogênicos, não consiga chegar até 
a membrana timpânica. Isso lembra que o uso de hastes flexíveis de algodão (cotonetes) só é 
indicado para as porções bem externas do pavilhão auditivo e a entrada do meato acústico. Tome 
muito cuidado ao usar cotonetes, pois eles podem empurrar mais para o fundo o cerume e seu 
acúmulo pode dificultar a audição. Se isso ocorrer, procure um médico otorrinolaringologista. 
Voltando ao caminho do som...
O pavilhão auditivo já havia captado e refletido as ondas sonoras para o meato acústico. Esse por 
sua vez, conduziu o som até a membrana timpânica, que vibrará em resposta ao som recebido, se 
ele preencher dois quesitos: frequência e potência.
???
https://pt.wikipedia.org/wiki/Orelha#/media/File:Ear-anatomy-text-portuguese.PNG
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A membrana timpânica pode vibrar entre 18 Hz (18 vibrações por segundo) até 20000 Hz. Isso é 
parte do que se define como som, ou seja, uma onda de alterações de pressão no ar, que possua 
vibrações, repetições, entre 18 Hz a 20 kHz (quilohertz = 1000 hertz). Se as frequências forem me-
nores que 18 Hz não será som, não poderemos ouvir. É o que se chama de infrassom (infra = abaixo 
de; sob; como em infraestrutura). Por outro lado, se as frequências superarem os 20 kHz, também 
não poderemos ouvir (nós humanos) e isso é chamado de ultrassom (ultra = acima de; sobre).
Mas além da frequência, o som precisa atingir a membrana timpânica com a potência necessária. 
Afinal, mesmo que uma pessoa esteja gritando, se ela estiver muito longe, a parcela da energia 
original que atingirá seu tímpano poderá não ser suficiente para que ele reaja. Isso é medido por 
uma grandeza física denominada intensidade sonora. 
A intensidade sonora compara a potência do som em relação à área na qual essa potência se 
distribui. Isso é válido para qualquer forma de energia, incluindo aí claro o som. A rapidez com 
a qual a energia é percebida ou absorvida define sua potência, mas se essa potência estiver em 
uma região muitogrande, com muita superfície, muita área, essa potência ficará muito diluída, e 
dessa forma com pouco efeito.
 
ExEMPlO
Imagine você olhando uma pequena gaveta com uma lanterna (mudando um pou-
co o assunto para a luz!). Imagine agora usando a mesma lanterna para iluminar 
um cômodo da casa. Agora imagine a mesma lanterna tentando iluminar, apenas 
ela, um estádio de futebol. Ainda que seja a mesma quantidade de potência se 
ela for diluída em uma área maior seu efeito é menor (nesse caso a iluminação). 
O mesmo ocorre com o som. Quanto mais distante estiver à origem do som have-
rá mais oportunidade dessa potência sonora se diluir em uma área muito maior. 
Por essa razão, a intensidade sonora é medida em W/m2, watt por metro quadrado. A unidade 
watt é medida de potência (corresponde a um joule por segundo, J/s). E o metro quadrado é uma 
medida de área. A menor intensidade sonora que podemos ouvir é de 10–12 W/m2.
 
DICA
Não existe uma maior intensidade sonora que podemos ouvir e sim, uma maior 
intensidade sonora que temos que evitar para não produzir distorções e feri-
mentos (até permanentes) em nosso sistema auditivo. Essa intensidade sonora 
é denominada de limite de dor, e vale 1 W/m2. Não se engane com os números. 
São potências que estão distanciadas da ordem de 1012, ou seja, um trilhão de 
vezes. 
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As intensidades sonoras podem ser organizadas em uma escala de potências (uma escala loga-
rítmica) denominada nível sonoro, cuja medida é dada em dB (decibel). Nessa escala o limiar de 
audibilidade, 10–12 W/m2 corresponde a 0 dB e o limiar de dor, 1 W/m2 corresponde a 120 dB. A 
expressão matemática que faz esse cálculo é L = 10.log(I) + 120; onde L é o nível sonoro em dB e 
I é a intensidade do som. 
 
VISItE A PágINA
Se desejar se aprofundar um pouco mais, acesse o link.
O som ao chegar à membrana timpânica e ser percebido (pois atendeu as condições de frequência 
e potência) será conduzido à segunda porção da orelha, ou seja, a orelha média.
A orelha média é uma câmara de ar, dentro da qual estão presentes os três menores ossos do 
corpo humano, tradicionalmente, martelo, bigorna e estribo.
Vamos comparar a membrana timpânica com um pandeiro (ou até outro instrumento de percussão, 
como por exemplo, um bumbo, ou tambor). Para que as vibrações ocorram corretamente e possam 
ser bem interpretadas pelo organismo é importante que as pressões nas duas faces da membrana 
sejam iguais. Experimente tocar um pandeiro, por exemplo, bloqueando com a mão uma das faces. 
O som não fica legal. A membrana não vibra homogeneamente. O mesmo acontece com os nossos 
tímpanos. Se a pressão não for igual nas duas faces (externa e interna) a membrana timpânica não 
poderá vibrar homogeneamente. 
 
PAlAVRAS DO PROfESSOR 
Você já deve ter feito alguma viagem ao litoral, ou a uma serra, de forma que mudou bastante 
a altitude do seu corpo em relação à atmosfera. Se isso ocorreu, talvez já tenha sentido aquela 
sensação, um tanto desagradável, de não ouvir direito. Algumas pessoas dizem que estão com os 
ouvidos tampados. 
A orelha média é uma câmara de ar que contêm o ar que respiramos e dessa forma, mantêm a 
pressão na face interna do tímpano igual à pressão externa. Isso é possível, pois a orelha média 
está conectada as cavidades da cabeça e assim com o ar que respiramos. Mas se você mudar 
muito rapidamente de altitude, ou mesmo, estiver com as cavidades da cabeça com secreções (por 
exemplo, está resfriado) que impeçam o livre trânsito do ar, bem, nesse caso as pressões de ar nas 
faces do tímpano ficarão desiguais.
Por isso é importante que a orelha média seja uma câmara de ar.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Intensidade_(ac%C3%BAstica)
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Mas isso traz um problema. O ar é um meio extremamente dispersor de ar, ou seja, espalha a ener-
gia do som. Isso é bom quando um orador está dando uma palestra, pois o som de sua voz pode se 
dirigir a muitas direções diferentes e assim atingir muitas pessoas na plateia. Contudo, como já 
dissemos, quanto maior a área menor a intensidade sonora, menor o nível sonoro, e menor a au-
dibilidade. Então, ao mesmo tempo em que é necessária a manutenção de pressão de ar dos dois 
lados do tímpano, esse ar na câmara da orelha média é um problema de transmissão sonora. Para 
compensar existem os três ossículos, martelo, bigorna e estribo, que são um meio de transmissão 
mais eficiente. Não só por serem sólidos (os sólidos conduzem melhor o som), mas também porque 
exercem o chamado efeito alavanca. 
Não sei se você já precisou abrir uma lata de tinta. A tinta tende a grudar a tampa na lata, o que 
torna muito difícil por vezes abrir a lata. Mas é possível, pois existe uma distância entre a tampa 
e a lateral da lata, apoiar uma madeira, ou talvez uma chave de fenda, de tal forma que ao encai-
xar uma extremidade na tampa e exercer uma força na outra extremidade, conseguimos com mais 
facilidade abrir a lata. A madeira ou chave de fenda, nesse exemplo, estão funcionando como 
alavancas. Uma alavanca é uma máquina simples. Nesse caso, apenas uma haste com apoio.
Os ossículos funcionam como três alavancas e dessa forma multiplicam a ação da força sonora 
que ao ser entregue à orelha interna recebe uma ampliação de cerca de 20 vezes. Isso compensa 
em muito a perda na dispersão da câmara de ar.
 
PARA RESUMIR
O som do ambiente foi captado pelo pavilhão auditivo, conduzido pelo meato 
acústico, vibrou o tímpano, que vibrou os ossículos, que entregaram as vibra-
ções sonoras para a orelha interna. Na orelha interna a chamada janela oval é 
uma membrana, semelhante ao tímpano, que receberá as vibrações sonoras e as 
conduzirá para a parte interna onde está o órgão de Corti. Neste órgão, células 
ciliadas farão a transdução acústica. Estas células estão dentro de um fluido 
eletrolítico, rico em sódio e potássio, de tal modo que as ondas sonoras poderão 
alterar os potenciais de repouso dessas membranas, e quando os rápidos poten-
ciais de ação ocorrerem para repor os potenciais de repouso, haverá a formação 
do impulso nervoso, sendo esse conduzido ao cérebro, que poderá então inter-
pretar as informações recebidas como um som. 
 
VEjA O VÍDEO!
Em sete minutos e meio você pode assistir ao vídeo que faz um bom resumo, 
acesse o link.
https://www.youtube.com/watch?v=7yQ4xiQusIE
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O quadro abaixo faz um resumo visual para você.
Aproveito a oportunidade no qual estamos tratando da orelha interna para salientar que existe 
uma estrutura, denominada de canais semicirculares, responsável pelo nosso equilíbrio. Esses ca-
nais também estão preenchidos com fluidos eletrolíticos, e conforme a posição da cabeça, sinais 
elétricos são enviados ao cérebro. Esses canais não possuem função acústica, mas se aproveitam 
de uma fisiologia próxima da orelha interna para nos dar a noção de equilíbrio. Esse é o nosso 
sistema vestibular.
Distúrbios auditivos 
Dessa forma, como apresentamos as duas primeiras porções da orelha humana, a porção externa 
e a média, basicamente, conduzem o som para a porção interna, que por sua vez está encarregada 
da transdução do som.
Pode-se assim destacar dois grupos de distúrbios auditivos.
Aqueles que afetam as partes externa e média, que são chamados de distúrbios de condução. E 
aqueles que afetam a parte interna e são conhecidos como distúrbios neurossensoriais. Os distúr-
bios de condução podem ser compensados de vários modos, dentre eles, o uso de aparelhos para 
correção da surdez. Já os distúrbios neurossensoriais são um grande desafio à ciência, ainda que, 
modestamente tenham sido realizados alguns avanços. Esses avanços consistem no implante de 
um sistema computadorizado que leva aos cérebros sinais elétricos que podem ser reconhecidos. 
 
VEjA O VÍDEO!
O vídeo de menos de três minutos mostra a reação de uma pessoa ao ouvir pela 
primeira vez depois de muitos anos. Veja no link. E se você tiver mais dois minu-
tos e meio acredito que se emocionará como eu vendo este vídeo.
Porção da orelha humana EstruturasFunção
Externa Pavilhão auditivo
Meato acústico
Membrana timpânica
Captar, conduzir e reconhecer fre-
quências sonoras.
Média Câmara de ar
Ossículos
Equalizar a pressão de ar e com-
pensar as perdas sonoras.
Interna Cóclea
Órgão de Corti
Transdução acústica
https://www.youtube.com/watch?v=R3FVlNph9zM
https://www.youtube.com/watch?v=Tj97SLRz5vw
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bIOfÍSICA DA RESPIRAçÃO 
Mas nada do que falamos nesse curso é possível sem energia.
É claro que a partir do que já falamos quando o assunto é energia, naturalmente você pensa em 
movimento. E para se manter em movimento, pensa na sua alimentação. E você está correto! É o 
conteúdo energético dos alimentos que ingerimos que é transferido para o nosso corpo. Primeira 
lei da termodinâmica. Volte à unidade 1 se desejar.
Mas talvez você esteja pensando: Se vamos estudar respiração, porque agora essa questão de 
energia e alimentos? Afinal, o importante da respiração é o oxigênio! Ou, não é?
Vamos olhar a questão de outro ponto de vista.
Existem seres vivos em nosso planeta que são aeróbicos e outros que são anaeróbicos (a língua 
portuguesa permite que se diga também aeróbios e anaeróbios). Nós somos seres aeróbicos que 
precisamos respirar oxigênio. Nós obtemos da atmosfera que nos rodeia e os peixes obtém o 
oxigênio que está dissolvido nas águas que os rodeiam. Já os seres anaeróbicos precisam estar 
em um meio com a ausência de oxigênio. São os seres que realizam fermentação. São micro-or-
ganismos. E eles são muito mais numerosos do que os seres aeróbicos.
Olhando desse ponto de vista, a situação fica interessante. Precisamos de uma substância que 
nos rodeia e que para a maioria dos organismos é um tóxico. Isso é evolução e adaptação. O oxigê-
nio de fato é um tóxico para muitas criaturas em nosso planeta, mas não para nós, para os demais 
mamíferos, e ainda répteis, aves e peixes. Ainda que ao ver um pedaço de ferro “enferrujado”, ou 
seja, oxidado, atacado pelo oxigênio, não nos deixe com alguma “pulga atrás da orelha”!
Porque precisamos do oxigênio?
Como dito antes, a respiração irá participar do processo de obtenção de energia pelo nosso corpo. 
Energia que está contida nas ligações químicas das substâncias que estão nos alimentos que 
ingerimos.
Os organismos anaeróbicos obtêm energia quebrando açucares. Esse processo existe e libera 
energia para o organismo. Para abastecer um micro-organismo, tudo bem! Mas um indivíduo mul-
ticelular, bem maior que um micro-organismo, necessita de processos mais eficientes. Assim é a 
respiração do oxigênio.
Nosso organismo também vai retirar energia quebrando açucares, mas em presença de oxigênio, 
realizando uma reação de combustão. Precisamos dos alimentos, pois lá está o combustível, e 
precisamos do oxigênio para queimar esse combustível em nossas células. Com isso, liberamos 
muito mais energia.
Por isso precisamos de oxigênio.
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Ele está presente na atmosfera que nos rodeia. Compõe um pouco menos de 20% da atmosfera. 
Quase todo o restante, por volta de 78% é nitrogênio. Esse nitrogênio aparentemente entra e sai 
de nosso sistema respiratório sem nada realizar. Mas de fato ele faz algo fisicamente importante. 
Ele ocupa lugar no espaço. Se retirássemos o nitrogênio da atmosfera, o oxigênio poderia se es-
palhar, ou seja, ocupar um volume maior na atmosfera do que ocupa atualmente. Pela lei de Boyle 
a pressão e o volume de um gás são grandezas inversamente proporcionais, quando a temperatura 
é constante. 
 
VISItE A PágINA
Veja uma animação bem interessante sobre isso no seguinte link.
Se o oxigênio ocupar um volume maior na atmosfera, devido à retirada de nitrogênio, a pressão 
exercida pelo oxigênio irá diminuir, e dessa forma será mais difícil introduzir oxigênio em nosso 
corpo. Isso decorre de uma lei básica para qualquer fluxo líquido ou gasoso. 
Um fluido se movimenta (fluxo) da maior pressão para a menor pressão. Para que o oxigênio 
ingresse em nossos sistemas é necessária maior pressão fora de nossos sistemas. Por isso, ao 
inspirar (inalar através do nariz e da boca) precisamos maior pressão fora dos pulmões e menor 
pressão dentro dos pulmões. Como não temos controle sobre a pressão atmosférica o que fazemos 
é aplicar a lei de Boyle em nossos pulmões. Relaxamos músculos, como o diafragma, para aumen-
tar o volume dos pulmões, conseguindo assim menor pressão. Dessa forma, passa a existir um 
fluxo de ar, de fora para dentro dos pulmões, que transporta o oxigênio. Apesar de quimicamente o 
nitrogênio não ter participação na ventilação dos pulmões, ele possui importante influência física, 
por simplesmente ocupar lugar no espaço.
Para expirarmos basta comprimir os pulmões, diminuir seu volume, para que com o aumento da 
pressão os gases neles contidos possam participar de um fluxo, de dentro para fora do nosso 
corpo. A ventilação pulmonar consiste na alternância entre inspiração e expiração. Por isso, para 
pessoas que vivem em baixas altitudes, como o litoral, pode ser um tanto desconfortável, princi-
palmente durante certo esforço, passar um tempo em um local de grande altitude. Mas se você 
tivesse que se mudar para um lugar de grande altitude e passasse a viver lá por muito tempo, seu 
corpo sofreria algumas pequenas mudanças e você se adaptaria.
Mas isso é respirar? Ventilação pulmonar é respiração? Não.
Ventilação pulmonar é parte da respiração. Mas lembro de que a combustão do conteúdo dos ali-
mentos ocorrerá dentro das células e assim, o oxigênio que inalamos precisa chegar às células. Se 
o ar entrar nos pulmões e imediatamente sair, não haverá captação de oxigênio e assim as células 
entrarão em hipóxia (baixa concentração de oxigênio), o que pode ser fatal. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Boyle-Mariotte#/media/File:Boyles_Law_animated.gif
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É necessário que o oxigênio captado da atmosfera seja transportado para as células, e assim, esse 
oxigênio precisa entrar na corrente sanguínea. Ao mesmo tempo, o dióxido de carbono liberado 
pelas células após a combustão do açúcar precisa ser remetido para a atmosfera. Nos terminais 
dos bronquíolos encontramos estruturas esferoides cujas cavidades permitem a troca de gases. 
De um lado, na cavidade, está o oxigênio captado e do outro lado está a corrente sanguínea pronta 
para liberar o dióxido de carbono e transportar o oxigênio. Essa troca gasosa é o que completa a 
respiração. Portanto, respiração é a soma das duas ações, ventilação pulmonar e troca gasosa.
 
 
VEjA O VÍDEO!
Quando tiver um tempinho, de fato meia hora, assista ao seguinte vídeo. 
Excelente para compreender a respiração.
Alguns distúrbios da respiração
Caro estudante, para finalizar vamos abordar dois distúrbios da respiração, em dois extremos, 
um muito comum e outro extremamente raro. Estamos falando da apneia obstrutiva do sono e da 
hipoventilação central congênita.
Se você mesmo ou algum parente apresenta sonolência diurna, durante o sono mexe-se muito na 
cama, talvez apresente sudorese noturna (mesmo em dias frescos) e principalmente ronca, talvez 
essa pessoa descrita, ainda mais se for homem, de meia idade, com sobrepeso, talvez sofra de 
apneia obstrutiva do sono. Isso quer dizer que durante o sono ocorre parada respiratória (apneia) 
levando o organismo a um estado de hipóxia. 
Na busca por oxigênio o corpo produz um fluxo elevado de ar ingressante que vibra tecidos mo-
les e assim produz o ronco. Apneia não mata. Se a pessoa tem parada respiratória ela ronca e 
eventualmente acorda, ou pelo menos não dorme profundamente. Isso prejudica suas atividades 
diurnas, produzindo sonolência, falta de concentração, dificuldades para leitura, enfim, queda 
na qualidade de vida. Se você conhece alguém assim é importante que essa pessoa busque um 
profissional especializado em doenças do sono. Talvez um neurologista, ou ainda um otorrinola-
ringologista, e em alguns casos ortodontistas. Saúde é fundamental. Esse é um problema muito 
mais comum do que a maioria das pessoas acredita.
Será que alguém pode esquecer-se derespirar? Podemos ficar dias sem comer. Alguns dias sem 
beber. Mas não podemos passar muitos segundos sem respirar. Muito raramente algumas pes-
soas nascem acometidas da hipoventilação central congênita ou popularmente Mal de Ondine. 
Traumas severos no cérebro ou na medula espinhal superior, ou uma alteração no gene PHOX2B 
do cromossomo 4 que produzem um desarranjo que desativa o controle automático da respiração. 
Indivíduos acometidos do Mal de Ondine cessam de respirar durante o sono, o que nesse caso 
pode levar a óbito. Como se a pessoa se esquece de respirar.
 
https://www.youtube.com/watch?v=f88yHtp-5ss
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PAlAVRAS DO PROfESSOR 
Prezado(a) aluno(a), finalizamos o estudo da nossa III unidade, caso queira saber mais com relação 
aos problemas da respiração faça novas pesquisas, afinal de contas, conhecimento nunca é 
demais. Leia o seu livro-texto para complementar com outras informações. Acesse o ambiente 
virtual de aprendizagem e responda a atividade. Surgindo quaisquer dúvidas, pergunte ao seu 
tutor!
Até a próxima unidade e bons estudos!