Biofísica do Sistema Circulatório_1

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Biofísica do Sistema 
Circulatório 
 
 
Profa. Dra. Daniela Priscila Marchi Salvador 
Circulação nos Vasos 
e 
Funcionamento do Coração 
 
Biofísica do Sistema Circulatório 
Roteiro da Aula 
 Sistema Circulatório 
 
 Biofísica da Circulação nos Vasos 
• Hidrodinâmica dos fluídos 
• Hidrodinâmica biológica 
• Leis da circulação 
 
 Funcionamento do Coração 
• Ciclos: motor, sonoro e elétrico 
• Trabalho do coração 
• Células Cardíacas e PA 
 
 Propriedades do músculo cardíaco 
Introdução 
Introdução 
 Função: comunicador / transportador de matéria 
e energia entre os diversos compartimentos 
 
 
Epotencial e Ecinética 
 
Composição 
 
 
 Organizado Morfo-Funcionalmente 
 
 Coração 
 
 Sistema de Vasos (condutores, 
trocadores e coletores) 
 
 Sangue 
 
 Sistema de Controle 
Volumes de Sangue 
Circulação pulmonar 
 
9 % 
Coração 
Artérias 
7 % 
13 % 
Arteríolas e capilares 7 % 
Veias, Vênulas e seios venosos 64 % 
Aparelho Circulatório 
Biofísica da Circulação nos Vasos 
 Hidrodinâmica dos fluídos 
 
• Força da Inércia 
 
• Rompida pela diferença de pressão  aceleração / movimento 
 
• Sistema Circulatório (repouso): velocidade constante, sem 
aceleração  circulação mantida pelo movimento inercial; 
• Sistema Circulatório (exercício):  velocidade,  gradiente de 
pressão  acelera a circulação para suprir necessidades 
metabólicas do organismo 
 
•  escoamento de um fluido,  independência entre suas 
partículas constituintes (maior desordem) 
 
•  energia (E cinética),  desordem   escoamento 
 
Biofísica da Circulação nos Vasos 
 Hidrodinâmica dos fluídos 
 
• Força da Velocidade 
 
• Viscosidade (composição do plasma): inversamente 
proporcional ao fluxo 
 
• Características internas do tubo 
 
• Estrutura molecular e rugosidades 
 
• Diâmetro 
 
• Elasticidade e contractilidade 
Circulação nos Vasos 
 Contractilidade arterial 
 
 Válvulas venais 
 
 Elasticidade 
•  Calibre do vaso  Velocidade  Pressão lateral 
 
•   Nutrição do tecido 
Hidrodinâmica Biológica 
 Vazão, fluxo ou débito cardíaco 
 
• Qtde de líquido q escoa por tempo (litros/segundos) 
 
• Sistema Circulatório Humano: circuito fechado  fluxo 
constante independente da área 
 
70 mL/contração VE x 70 bpm 
 
4900 mL/min  5 L/min 
Hidrodinâmica Biológica 
 Continuidade 
 
• Velocidade inversamente proporcional ao calibre dos vasos 
 
 
 Velocidade 
 
•  Velocidade  Pressão lateral do vasos 
Hidrodinâmica Biológica 
 Escoamento em camadas ou laminas 
 
• Parede do tubo = velocidade 0 (atrito) 
 
• Centro do tubo = velocidade máxima 
 Sistema 
 Circulatório 
 
 
 Artéria Aorta 
Leis da Circulação 
 Caudal Circulatório 
 
• Qtde de sangue é sempre a mesma por unidade de tempo 
em todos os locais do sistema 
 
 Pressões 
 
• Deslocamento da maior  menor pressão 
 
 Velocidade 
 
• Inversamente proporcional ao calibre do vaso 
 
•  Calibre do vaso  Velocidade 
Biofísica do Funcionamento do Coração 
 Ciclo Motor 
 
• Sístole: trabalho ativo 
 
• Diástole: trabalho passivo 
 
• Etapas: 
 
• Sístole atrial 
 
• Contração isovolumétrica ventricular 
 
• Ejeção ventricular 
 
• Relaxamento ventricular isovolumétrico 
 
• Enchimento ventricular 
Coração Anatômico 
Biofísica do Funcionamento do Coração 
 Ciclo Sonoro 
 
• 1ª Bulha – Sístole Ventricular – Silêncio – 2ª Bulha – 
Diástole – Grande Silêncio 
 
 Ciclo Elétrico 
 
• PA = Contração 
 
 Trabalho do Coração – Sístole 
 
• Estático: deslocamento do sangue 
 
• Cinético: velocidade de deslocamento do sangue 
Células do Coração 
 Células de marca-passo 
 
 Fonte normal de eletricidade 
 
 Células de condução elétrica 
 
 Circuito de fios – transmissão 
 
 Células miocárdicas 
 
 Máquina contrátil 
Células de Marca-Passo 
 Pequenas: 5 – 10 µm de comprimento 
 
 Despolarizam-se espontaneamente (Auto excitáveis) 
 
 Frequência: 60 – 70 vezes/min 
 
 
 
 
 
 NÃO apresenta potencial de repouso verdadeiro 
Células de Marca-Passo 
 Ciclo elétrico de despolarização-repolarização de uma 
célula marca-passo cardíaca 
Potencial 
negativo mínimo 
Células de Condução Elétrica 
 Finas e alongadas 
 
 Transportam corrente de forma rápida e eficiente para regiões 
distintas do coração 
Células Miocárdicas 
 Grandes: 50 – 100 µm de 
comprimento 
 
 Abundantes em ptns 
contráteis: actina e miosina 
 
 Onda de despolarização 
 
libera Ca2+ 
 
Contração 
 Constituem a grande maioria do tecido cardíaco 
Coração Elétrico 
Fonte: Guyton & Hall, 2002. 
Células 
Marca-Passos 
Células 
Miocárdicas 
Células de 
Condução 
Células de 
Condução 
 Despolarização (0 / 0) 
 
 Ativação dos canais de voltagem dependentes de Na+ 
 
 Inversão (+ / -) 
 
 Inativação dos canais de voltagem dependentes de Na+ 
 
 Repolarização (- / +) 
 
 Ativação dos canais de voltagem dependentes de K+ 
 
 Hiperpolarização (--- / +) 
 
 Inativação dos canais de voltagem dependentes de K+ 
Relembrando: Tecidos Excitáveis: PA 
Relembrando: Tecidos Excitáveis: PA 
 Estímulo: Nodo sino atrial 
 
 
 
 
 
 
 Fibra muscular cardíaca: PA provocado pela abertura 
de dois tipos de canais 
 
• canais rápidos de Na+ 
 
• canais lentos de Ca2+ 
Células Cardíacas: PA 
• Canais lentos de Ca2+ 
 
• responsáveis pela manutenção do longo período de 
repolarização, fator determinante do platô, verificado no PA 
de uma fibra muscular cardíaca 
 
• provisão de Ca2+ para o meio intracelular interfere 
diretamente no processo contrátil da fibra muscular 
cardíaca 
Células Cardíacas: PA 
 Fibras musculares cardíacas 
 
• Imediatamente após o início do PA a permeabilidade da membrana ao 
K+ é  ~ 5 x 
 
  Permeabilidade de K+ 
 
•    Efluxo de K+ durante o platô do PA 
 
• Impede o retorno precoce da voltagem do PA para o seu valor de 
repouso 
Células Cardíacas: PA 
Células Cardíacas: PA 
Células Cardíacas: PA 
K+ 
Na+ 
K+ 
Ca++ K+ 
Na+ 
K+ Na
+ 
Células Cardíacas: PA 
Células Cardíacas: PA 
Potencial Limiar 
-70 a -65mV 
Lei do 
“Tudo ou Nada” 
 Excitabilidade 
• Capacidade das células cardíacas de se auto-excitarem 
Propriedades do Músculo Cardíaco 
 Condutibilidade 
 
Capacidade de conduzir o estímulo elétrico 
 
 Característica de sincício 
 
 Velocidades de condução distintas 
 
 
 Contractilidade 
 
Capacidade de contração para ejetar um 
determinado volume sanguíneo para os tecidos 
Propriedades do Músculo Cardíaco 
Período refratário 
absoluto 
Período 
refratário relativo 
Propriedades do Músculo Cardíaco 
 Refratariedade 
• Capacidade de desativação da contração resultando no 
retorno do volume sanguíneo e enchimento do coração 
“Não caireis 
em tentação de 
despolarizar 
antes da hora!” 
Bibliografia Recomendada 
• Thaler, M.S. ECG Essencial: eletrocardiograma na prática diária. 5ª Ed. Porto 
Alegre: Artmed, 2008; 334p. 
 
• Hampton, J.R. ECG Essencial. 7ª Ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009, 179p. 
 
• Garcia E.A.C. Biofísica. 2ª Ed. São Paulo: Sarvier, 2005; 387p. 
 
• Heneine, I.F. Biofísica Básica. 4ª Ed. São Paulo: Atheneu, 2004, 391p.• Leão, M.A.C. Princípios de Biofísica. 2ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara 
Koogan, 1983. 510p. 
 
• Livros de Fisiologia Humana 
• Guyton 
• Margarida Aires