5 Aulas Biofísica[3965]

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BIOFÍSICA - 1
Prof. André Luís Paschoal
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CARACTERÍSTICAS
 CARGA HORÁRIA SEMANAL:
 2 horas-aula
 NÚMERO TOTAL DE AULAS:
 40 horas-aula
 AUSÊNCIAS PERMITIDAS:
 10 ausências (25%): acima disso: RF (retido por falta)
 PRÉ-REQUISITOS:
 FÍSICA
 BIOLOGIA CELULAR
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EMENTA
 MEMBRANAS BIOLÓGICAS
 IMPULSOS NERVOSOS: AÇÃO MUSCULAR
 CORAÇÃO E MOVIMENTO CARDÍACO
 RESPIRAÇÃO
 FUNÇÃO RENAL
 VISÃO
 AUDIÇÃO
 BIOMECÂNICA.
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OBJETIVOS
 GERAL:
 INTERLIGAR O ALUNO À ÁREA FÍSICA E 
MÉDICA
 ESPECÍFICOS:
FORNECER NOÇÕES DE MORFOLOGIA E DE 
FUNCIONOAMENTO NA ÁREA DA FÍSICA DE 
ALGUNS SISTEMAS BIOLÓGICOS
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PROCESSO DE AVALIAÇÃO
Nota da Prova Teórica 1 P1 (de 0,0 a 10,0)
Nota da Prova Teórica 2 P2 (de 0,0 a 10,0)
Nota da Apresentação Oral do Trabalho AO (de 0,0 a 10,0)
Nota do Trabalho Escrito TE (de 0,0 a 10,0)
Nota da Prova Substitutiva de P1 ou P2 PS (de 0,0 a 10,0)
(P1 + P2 + AO +TE) = NOTA FINAL = NF
2
NF < 7,0  retido
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AVALIAÇÃO DO TRABALHO ESCRITO
CRITÉRIOS / OBJETIVOS
Pontos
Obtidos
1 – Entrega na data estipulada. (10 pts)
2- Organização do Trabalho: Apresentação. (10 pts)
3- Adequação da Introdução. (10 pts)
4 - Coerência e consistência no desenvolvimento. (10 pts)
5 - Conclusão. (10pts)
6 - Atendimento às normas na apresentação da bibliografia. (10 pts)
TE - Total alcançado. (60 pts)
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CRITÉRIOS / VALOR
Tempo de duração máxima para Apresentação: 20 minutos.
AO
-Total 
alcançado.
(40 pts)
Integrantes do Grupo
Postura
(10 pts)
Clareza de 
linguagem e 
domínio do 
conteúdo
(10 pts)
Criatividade 
na 
Apresentaçã
o.
(10 pts)
Integração e 
responsabilidade 
com o grupo.
(10 pts)
1-
2-
3-
4-
5-
AVALIAÇÃO DA APRESENTAÇÃO ORAL
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BIBLIOGRAFIA
 Heneine, I. F. Biofísica Básica. São Paulo: Editora Atheneu.
 Okuno, E. et al. Física para Ciências Biológicas e 
Biomédicas. São Paulo: Harper, 1986
 Guyton, Arthur C. Fisiologia Humana. Rio de Janeiro: Editora 
Guanabara Koogan, 1992
 Garcia, Eduardo A.C. Biofísica. São Paulo: Editora Sarvier, 
1998
 Cobbold, Richard. Transducers for Biomedical 
Measurements: Principles and Applications. New York: John 
Wiley and Sons, 1975
 Webster, John G. Medical Instrumentation: application and 
design. New York: John Wiley and Sons, 1998.
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Biofísica
 De que se compõe os seres vivos?
 Qual é a composição do universo?
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Biofísica
 Desde o Micro até o Macrocosmo, podemos reduzir essa 
composição a alguns Componente Fundamentais:
 MATERIA – M (Geralmente representada pela massa)
 Objetos, corpos, alimentos.
 ENERGIA – E
 Calor, luz, som, trabalho físico
 ESPAÇO – L
 Distâncias, áreas e volumes dos objetos.
 TEMPO – T
 Sucessão do dia e noite, espera de acontecimentos, duração da vida.
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Biofísica
 A combinação das Grandezas Fundamentais dá origem as 
Grandezas Derivadas: 
 ÁREA é o espaço ao quadrado (L2);
 VOLUME é o espaço ao cubo (L3);
 DENSIDADE é a relação entre massa e volume (M.L-3);
 VELOCIDADE é a relação entre espaço percorrido e o tempo decorrido (L.T-3)
 Essa grandezas Naturais definem composição e fenômenos que ocorrem no 
Universo de maneira qualitativa; números, inventados pelo homem, são usados 
para a definição quantitativa.
 Algumas dessas Grandezas são de Interesse em Biologia.
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Biofísica
 Biofísica é o estudo da Matéria, Energia, Espaço e Tempo
nos Sistemas Biológicos.
Então: os seres vivos fazem parte do universo, pois são
compostos de Matéria, portanto ocupam Espaço próprio,
utilizam e produzem Energia, e vivem na dimensão do
Tempo
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Biofísica: relembrando 
 Massa (M):
 Medida de quantidade de matéria de um ser vivo;
 Sob ação da gravidade a massa exerce FORÇA: o PESO.
 (coloquialmente, massa e peso são usados como sinônimos mas massa
deve ser preferido)
 Os seres vivos variam muito em escala de massa:
Vírus: Ordem de 10-20 kg Baleias: Ordem de 103 kg
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Biofísica
 COMPRIMENTO (L), ÁREA (L-2) e VOLUME (L-3):
 As dimensões dos seres vivos varia muito, acompanhando a
massa;
 Comprimento: Altura de uma pessoa.
 Área: Superfície corporal
 (No SI é o m2 mas em biologia usa-se cm2)
 Volume: Volume Pulmonar e outros vários exemplos em biologia.
 (No SI é o m3 mas usa-se tb o cm3, o litro (l) e o mililitro (ml).
Biofísica: relembrando 
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Biofísica
 DENSIDADE (d)
 É a relação massa/volume
 Quantidade de matéria existente na unidade de volume de corpos
 Densidade de Tecido Biológico  água (exceto tecido ósseo);
 Água: d = 1,0 g.cm-3 ou 1,0 x 103 kg.m-3
 Sangue humano: d = 1,057 g.cm-3 ou 1,057 x 103 kg.m-3
 Osso: d = 1,8 g.cm-3 ou 1,8 x 103 kg.m-3
Biofísica: relembrando 
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Biofísica
 VELOCIDADE (v)
 Grandeza medida pela relação entre Espaço (L) percorrido e
Tempo (T) decorrido (LT-1)
 Os seres vivos e suas partes estão em constante movimento
(mudança de posição no espaço);
 Corrente sanguínea;
 Impulsos nervoso;
 Movimentos musculares;
 Descolamento de íons;
 Velocidade da hemácia: v = 10cm / 2s = 5 cm.s-1
T = 2 s
L = 10 cm
Biofísica: relembrando 
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Biofísica
 ACELERAÇÃO (a)
 É a mudança (variação) de velocidade (V) em função do
Tempo (T).
 a = V/T
 Pode medir:
 A aceleração do sangue na ejeção cardíaca;
 Aceleração da corrente aérea na respiração;
 Aceleração de objetos pela contração muscular;
 Se o Espaço aumenta em função do Tempo : a é (+)
 Se o Espaço diminui em função do Tempo : a é (-)
 Quanto a Velocidade = cte: a = uniforme
 Aceleração da gravidade é importante para biologia: g = 9,8 m.s-2;
3 cm 6 cm 9 cm
1s 1s 1s
T1 T2 T3
Biofísica: relembrando 
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Biofísica
 FORÇA (F)
 É definida como massa x aceleração
 Presente em sistemas biológicos:
 De moléculas a sistemas complexos;
 Atração e repulsão de moléculas biológicas;
 Força de contração muscular;
 Unidade da Força é o Newton (N);
 Segurar um objeto de 100g corresponde a fazer uma Força de 1 Newton
0,1 kg
0,1 kg
0,1 kg
0,1 kg x 10 m
F=
s2
= 1kg.m.s-2 = 1N
Biofísica: relembrando 
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Biofísica
 ENERGIA (E) e TRABALHO ()
 É definida como a Força x a Distância
percorrida por essa Força.
 Energia pode produzir Trabalho;
 Trabalho pode produzir Energia;
 Contração muscular é trabalho retirado da Energia
Elétrica dos músculos;
 Síntese de proteínas é trabalho é trabalho retirado
da Energia Elétrica dos alimentos;
 Unidade: Joule (J): é a Força de 1N que se
desloca em 1m.
1
 m
e
tro
0,1 kg 100 cm0,1 kg
0,1 kg 0 cm
0,1 kg x 10 m
E ou  =
s2
X 1m = 1kg.m.s-2.m = 1kg.m2.s-2 = 1Nm = 1J
F
= 1J
Biofísica: relembrando 
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 POTÊNCIA (W)
 É a capacidade de realizarTrabalho
ou produzir energia em função do tempo;
 Unidade: watt (W): é o Joule/segundo:
 Se o Trabalho ao lado for realizado em
1 segundo, a potência será de 1watt
Biofísica
1
 m
e
tro
0,1 kg 100 cm0,1 kg
0,1 kg 0 cm
Trabalho = 1J
Potencia = 1W
1segundo =
0,1 kg x 10 m
Potencia =
s2
1m
1s
F
X
= 1kg.m.s-2.m. s-1 = kg.m2.s-3

=
1J
1s
1W=
Biofísica: relembrando 
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Biofísica
 PRESSÃO (P)
 É definida como a Força agindo sobre uma Área. (F/A)
 Unidade: Pascal (P): é a Força de 1N agindo sobre em 1m2 (N.m-2).
 Pressão Sanguínea: força sobre os vasos sanguíneos;
 Pressão Intraglomerular: força do plasma dentro dos glomérulos (formação
da urina;
 Pressão osmótica: força que as moléculas de uma solução exerce sobre a
parede celular;
 Quando a Pressão exercida modifica o Volume surge Trabalho ou
Energia: Ocorre no coração, pulmão, artéria, bexiga, tubo digestivo.
F/A
0,1 kg x 10 m
E ou 
s2
X 1m-2 = 1kg.m-1.s-2 = 1N/m-2 = 1Pa
F
A
= 1kg.m-1.s-2. m3 = 
= 1kg.s-2. m2 = 
Biofísica: relembrando 
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Biofísica
 VISCOSIDADE ()
 Viscosidade Dinâmica é a resistência interna de um fluido (líquido
ou gás).
 É o atrito no escoamento de fluídos;
 É a Força feita durante certo Tempo para deslocar uma Área unitária de um
fluido;
 Unidade: Pa.s (SI) ou poise (CGS); 1 Pa.s  10 poise.
 Basta compara água ( <) com mel ( >).
 A temperatura influencia na viscosidade:
 A 37ºC: Água = 0,7 x 10-2 poise; Sangue  2,8 x 10-2 poise
 A 20º C: Água = 0,01 x 10-2 poise; Sangue  0,04 x 10-2 poise
0,1 kg x 10 m
s2
X 1m-2 X 1s = 1N.s/m-2 = 1Pa.s
A
 = 
poise = dine x s/cm-2
Área 
Força x Tempo
Biofísica: relembrando 
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Biofísica
 TENSÃO SUPERFICIAL ()
 É a Força que deve ser feita para a penetração de um objeto em
uma superfície líquida.
 Unidade: Força /Distância (N/m-1) ou Trabalho/área de Penetração (J/m-2);
  da água = 0,07 gramas por cm-2: insetos que exercem peso menor que
este pousam facilmente sobre a água.
 Atua na troca de gases na respiração pulmonar;
As moléculas da água (H2O)
interagem entre si dentro do
liquido e todas as direções,
mas as moléculas que estão na
superfície só interagem com as
que estão abaixo porque não
há nada em cima. Dessa forma
cria-se a tensão superficial
Biofísica: relembrando 
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Biofísica
 TEMPERATURA
 Temperatura é uma medida de intensidade de energia térmica;
 Calor é a medida da quantidade de energia térmica.
 Temperatura é medida em graus:
- Centígrado (ºC): 0º na fusão e 100º na ebulição da água a 1 atm;
- Absoluta ou Kelvin (K): -273,15 na fusão e 373,15 na ebulição da água a 1atm;
Quantidade de calor é medida em caloria ou Joule;
T = t + 275,15 0ºC = 273 K
K ºC 100ºC = 373 K
1 cal = 4,18 J
c
1 ml
1000 t
c
1000 ml
t
Biofísica: relembrando 
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Biofísica
 Frequência
 Número de eventos quaisquer num intervalo de Tempo;
f = 1/T = T-1
 Frequência cardíaca de 80 por minuto quer dizer 80 batimentos
cardíacos por minuto .
 Unidade: Hertz (Hz) = 1 evento por segundo (s-1).
Biofísica: relembrando 
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Membranas 
Biológicas
Biofísica
BIOFÍSICA – aula 2
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Membranas Biológicas
 Célula : unidade fundamental dos seres vivos.
 É a menor estrutura biológica capaz de ter vida 
autônoma.
Unicelulares
 Pluricelulares
 Alimentação
• Autótrofos – Cianofíceas
• Heterótrofos – E. coli.
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Células Unicelulares
Entamoeba coli
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Células Pluricelulares
Animal
Vegetal
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 De acordo com o refinamento de sua estrutura:
 Procarionte
 Rudimentar e sem membrana nuclear; 
 Eucarionte
 Sofisticadas e apresentando membrana nuclear; 
 Fotossintética
 Intermediária: usa energia radiante para sintetizar 
biomoléculas
Membranas Biológicas
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 Espaço sem barreira
 Troca de energia e matéria livremente;
 Barreira (peneira, filtro)
 Seleciona o trânsito; 
 Parte do espaço envolvido por barreira
 Surge 2 compartimentos 
 (ex. balão de festa, membrana biológica)
 A troca faz-se obrigatoriamente através
da membrana
Conceito de Compartimento
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 Membrana biológica: 
 Estrutura altamente diferenciada;
 Compartimentação única;
 Selecionadora
 Transporte ativo dentro ou fora
 Transporte passivo da célula
 Gradiente Entrópico entre Interior (entropia baixa) e 
Exterior (entropia alta); 
 Entropia: é a tendência em ir para o estado de 
utilização absoluta de toda a energia. 
Membranas Biológicas
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 Estrutura da membrana biológica: 
 Evolução dos modelos estruturais
 Membrana Paucimolecular (pouca) de Davson e Danielle
 Dupla camada de lipídios com extremidades hidrofóbicas 
voltadas para dentro;
 Proteínas globulares hidrofílicas
Membranas Biológicas
Ext.
Int.
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 Estrutura da membrana biológica: 
 Evolução dos modelos estruturais
 Membrana Unitária de Robertson
 Proteína esticada;
 Cada cadeia polipeptídica associada a um lípede – forma uma 
unidade estrutural
Membranas Biológicas
Ext.
Int.
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 Estrutura da membrana biológica: 
 Evolução dos modelos estruturais
 Modelo mosaico fluido – Singer e Nicholson
 Proteína engastadas na camada lipídica;
 Podem ser internas, externas um atravessando a membrana;
 Grande variedade de proteínas;
 As proteínas ficam flutuando na matriz lipídica, podendo 
emergir ou submergir;
 Externamente possui receptores de hormônios ou drogas;
 Enzimas internas
Membranas Biológicas
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 Estrutura da membrana biológica: 
 Evolução dos modelos estruturais
 Modelo mosaico fluido – Singer e Nicholson.
 Mosaico: aspecto da membrana quando observado no MEV.
Membranas Biológicas
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 Dimensões: 
 Espessura entre 7 e 9 nm (10-9m);
 Diâmetro entre 103 a 2 x 104 nm (exceto ovos de 
aves – áreas e volumes variáveis)
 Ex.: célula com 1000 nm tem: 
 Área de 3 x 106 nm2 (3 x 10-8 cm2)
 Volume de 5 x 108nm3 (5 x 10-13 cm3)
 Ligações: 
 Membrana não é uma estrutura covalente;
 As forças que mantêm as biomoléculas na membrana 
são coulômbicas, hidrofóbicas, 
pontes de H, etc. 
 Leitura complementar: pg. 77 – 97 – Biofísica Aplicada: Heneine 
Membranas Biológicas
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 Funcionamento complexo: 
 Didaticamente dividida em 4 estruturas básicas
 Poros ou canais:
 ZDF – Zona de Difusão Facilitada
 Receptores:
 Operadores:
Modelos morfofuncionais de membranas
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 Poros ou canais:
 Falhas na continuidade da membrana;
 Passagem de comunicação entre o lado interno e o 
externo.
 Podem possuir carga + ou – :
 Essa carga se origina de grupos laterais COO- e NH3
+ e 
outros
 A natureza dessa carga seleciona os íons: 
 Canais + repelem cátions  deixa passar ânions
 Canais - repelem ânions  deixa passar cátions
Modelos morfofuncionais de membranas
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Modelos morfofuncionais de membranas
+H3N
Repulsão do íon 
Passagem do ìon -
+
Repulsão do íons 
Passagem do ìon 
-
+
-OOC
Portãose abre 
por comando 
 Poros ou canais
Abre no potencial de ação; fecha em repouso
Porém a passagem ainda é passiva 
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 Poros ou canais:
 Poros sem carga:
 Flutuação mecânica;
 Moléculas que se afastam pela pressão das substâncias que 
possuem passagem livre através da membrana;
 Diâmetro dos canais seleciona o que passa conforme 
o volume.
 Ex.:Cl – entra com facilidade;
 K+ menos permeável que CL-, porém 200x mais permeável 
que Na+;
 HCO3
- e fosfatos – pouco permeáveis
Modelos morfofuncionais de membranas
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 Poros ou canais:
 Transito nos canais é passivo
 É realizado por osmose (gradiente de concentração)
 Sempre do lado mais concentrado para o menos 
concentrado.
Modelos morfofuncionais de membranas
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 Osmose é a passagem do solvente de uma região pouco
concentrada em soluto para uma mais concentrada em soluto, sem
gasto de energia:
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Colocando-
se a célula 
em meio 
externo 
hipertônic
o há perda 
de água 
pela célula, 
que se 
torna 
murcha
Meio 
externo 
isotônico 
com o meio 
interno: 
Célula 
normal. A 
quantidade 
de água 
que entra 
na célula é 
Colocando-
se a célula 
em meio 
externo 
muito 
hipotônico 
ocorre 
entrada 
excessiva 
de água na 
célula, que 
se rompe 
(lise 
celular). No 
caso da 
hemácia 
temos a 
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 ZDF – Zona de Difusão Facilitada:
 Regiões com alta concentração de determinadas 
espécies químicas;
 Moléculas afins se diferenciam mais facilmente 
nessas zonas.
  Ocorre facilidade a passagem de algumas substâncias 
com composição semelhante ao da zona.
 Zonas com alta concentração de molécula lipídicas permitem a 
passagem de lipídios;
 Zonas com alta concentração de glicoproteínas permitem a 
passagem de polissacarídeos, etc.
 Essas substâncias se “dissolvem” na passagem;
 A velocidade segue a cinética do tipo enzimático
 Importante no processo imunológico:
 Permeiam antígenos e anticorpos e hormônios esteróides. 
Modelos morfofuncionais de membranas
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 Receptores:
 Sítios capazes de receber moléculas específicas:
 Essas moléculas transmitem mensagens que aciona 
mecanismos de abertura e fechamento de poros.
 Regula, portanto a entrada e saída de substâncias;
 Associada a Operadores.
Modelos morfofuncionais de membranas
mensagem
poros
operadores
Ordem executada
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 Receptores:
Modelos morfofuncionais de membranas
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Receptores:
De membrana 
São para Insulina, glucagon, hormônios 
protéicos, adrenalina, acetilcolina, etc.
De citosol 
São para hormônios lipídicos 
(esteróides) - Atravessam facilmente a 
membrana – os andrógenos estrógenos, 
corticóides
Modelos morfofuncionais de membranas
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Cabe ainda ao Receptor a atividade de regulação celular: 
 Receptor que controla a passagem através do canal de sódio:
 Como o mensageiro tem carga elétrica (+), atrai as cargas 
negativas (-) do canal e obstrui o transito;
Modelos morfofuncionais de membranas
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 Operadores: 
 Mecanismos capazes de transportar substâncias em um 
único sentido;
 Os operadores quando transportam substâncias para o 
interior da célula não o fazem para o exterior, e vice-versa;
 Realizam transporte ATIVO ( contra o gradiente de 
concentração, elétrico ou ambos);
 Utilizam ATP como energia;
 A molécula se encaixa no operador:
 O operador muda sua configuração;
 O ATP se encaixa, é hidrolizado, libera energia que realizará o 
trabalho (transporte dessa molécula);
 O operador retorna ao seu estado original.
Modelos morfofuncionais de membranas
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 Operadores: 
Modelos morfofuncionais de membranas
e
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 Difusão Facilitada: 
 Transporte passivo;
 Não facilitado ou não mediado:
 Ocorre pelo gradiente de concentração;
 A medida que a concentração aumenta o fluxo cresce 
proporcionalmente
 Facilitado ou mediado:
 Segue a cinética de Michaelis-Menten: ao chegar a 
determinada concentração, o sítio de transporte é saturado, e o 
fluxo não aumenta mais. 
Modelos morfofuncionais de membranas
c
o
n
c
e
n
tr
a
ç
ã
o
c
o
n
c
e
n
tr
a
ç
ã
o
fluxo fluxo
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 Toda célula possui parede celular (PC) e membrana
celular (MC).
 Procariontes:
 PC – polissacarídeos ligados a polipeptídeos e
lipopolissacarídeos
 MC – dupla camada lipídica (45%) e proteínas (55%)
 Eucariontes:
 PC - Mucopolissacarídeos ácidos, glicolípedes, glicoproteínas;
 MC - Similar, porém com mais diversificação de lipídios e
proteínas hidrofóbicas, permeabilidade seletiva, sistema de
transporte ativo, enzimas encravadas na dupla camada
lipídica, muitas funções.
 Fotossintéticas:
 PC – fibra de celulose fixada a polissacarídeos e proteínas.
Resistência osmótica e mecânica
 MC – similar a procariótica, com algumas enzimas encravadas,
transporte de íons, permeabilidade seletiva e hidrofóbica.
Membrana celular e Parede celular
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Membrana celular e Parede celular
 A membrana é responsável pelo potencial de estado
fixo e potencial de ação;
 Distribuição assimétrica de ânions e cátions com o exterior
positivos (existe exceções);
 A parede celular tem carga negativa devido a presença de
glúcides, fosfolipídios, proteínas,
 Propriedade eletroforética da célula: migram para o ânodo;
comunicação, reconhecimento e adesão.
 Em algumas células a parede celular é chamada de
glicocálice
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Equação de fluxo iônico 
(Equação de Nernst)
Concentração 
iônica
Energia 
Osmótica
Energia 
Elétrica
Membrana 
Polarizada
positivo
negativo
Concentração Na+(1) > Na+(2)
Gradiente 
Eletrosmótico
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Equação de fluxo iônico 
(Equação de Nernst)
 Gradiente Elétrico
 O íon Na+ (positivo) é atraído para o lado negativo com uma 
Energia Elétrica EE: 
 Onde: 
 n = valência do íon;
 E = diferença de potencial (volts) entre (1) e (2);
 Constante de Faraday (9,65 x 104 C.mol-1)
EE = nEF
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Equação de fluxo iônico 
(Equação de Nernst)
 Gradiente Osmótico
 O gradiente de concentração (osmótico) empurra o íons Na+ 
de (1) para (2) com Energia Osmótica (EO):
 Onde: 
 R = constante dos gases (8,31 J. K-1. mol-1);
 T = temperatura absoluta, (Kelvin)
 C1 = concentração de origem
 C2 = concentração de destino
Eo = RT ln
1
2
C
C
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Equação de fluxo iônico 
(Equação de Nernst)
 Equilíbrio
 Energia Elétrica (EE) = Energia Osmótica (EO):
E = ln (volt)
ou
E = 2,3 log
Ee = EO
nEF = RT ln
Essa é a equação de Nernst – fornece o 
potencial em condições de equilíbrio.
1
2
C
C
1
2
C
C
nF
RT
nF
RT
1
2
C
C
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Equação de fluxo iônico 
(Equação de Nernst)
 A 37 ºC (íons monovalentes) e usando Log decimal, 
tem-se:
E = 61,5 log = - 61,5 log (milivolts, mV)
2
1
C
C
1
2
C
C
C2
-85 mV 0 mV
Na+12 Na+140
K+ 160 K+ 4
Cl- 4 Cl- 120
C1
Concentração em m moles
Na+ = 61,5 log 140 = + 66 mV
12
K+ = 61,5 log 4 = - 98 mV
160
Cl- = 61,5 log 120= - 91 mV
4
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Potássio: 
 Alterações de K+ levam a variações no Potencial de Membrana (PM):
 A concentração intracelular normal fica em torno de 140mEq/L.
 A concentração extracelular normal fica em torno de 4mEq/L.
 Se AUMENTA a concentração Externa: (acima de 4mEq/L):
 Diminui PM – (diminui ≠ entre meio Interno e Externo);
 O gradiente de concentração se torna menor;
 A velocidade de saída do K+ por difusão cai e portanto
 Diminui a característica negativa do Interior da célula.
Interior Exterior PM
140 mEq/L 4mEq/L -90mV normal
140 mEq/L 7mEq/L -75mV
140 mEq/L 9mEq/L -70mV
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Potássio: 
 Se Diminui a concentração Externa: (acima de 4mEq/L)
 Aumenta PM – (aumenta a ≠ entre meio Interno e Externo).
 O gradiente de concentração se torna maior.
Interior Exterior PM
140 mEq/L 4mEq/L -90mV normal
140 mEq/L 2mEq/L -107mV
140 mEq/L 1mEq/L -125mV
 O K+ sai por difusão do interior da célula e não volta mais
(eliminados pelos rins junto com outros íons)
 Níveis externos voltam a ficar normais mas internamente
ficam baixos;
 Diminui PM e o gradiente de concentração se torna menor;
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Potássio: 
 Hipercalemia extracelular – pacientes com insuficiência renal:
 A diminuição do PM torna a célula mais excitável – o limiar
de excitação da membrana é facilmente atingido – provoca
contrações musculares e câimbras.
 A hipercalemia altera as propriedades elétricas da
membrana de fibras musculares e nervosas:
 Lentifica e impede a transmissão do impulso nervoso;
 Causa fraqueza muscular, paralisia e anormalidades da
função cardíaca (bloqueio de transmissão de corrente
elétrica).
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Trabalho no Gradiente Osmótico
 Quando o transporte é máximo EE e EO representa a 
mudança de energia livre:
GE = n  EF (energia ou trabalho elétrico )
GO = RT ln (energia ou trabalho osmótico )
Energia Livre = Entalpia - Entropia
É o conteúdo de calor 
de um sistema
É a tendência a utilização 
de toda a energia para 
realizar um trabalho
Leitura: Termodinâmica: pág 55 – 73 Biofísica Básica - Ibraim Felippe Heneine
1
2
C
C
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Trabalho no Gradiente Osmótico
 O Trabalho realizado no transporte (GT) é a soma 
algébrica dessas energias: 
GT = GE + GO = n  EF + RT ln C2/C1
Na célula do exemplo, o trabalho de expulsar o íon Na+ a 37 ºC.
C1 = 12, C2 = 140, E = +85 mV, Na
+ interno externo
(Na+) i e = GT = (1 x 85x10
-3 x 9,65x104) + (8,31 x 310 x ln 140/12)
(Na+) i e = GT = (8.202,5) + (6.328,7) = 14.531,2 J = 14,5 kJ.
Como o sinal é (+), o transporte é não passivo. A célula dispende 
energia para realizá-lo; Gradiente Elétrico e Gradiente Osmótico
são contrários a saída de Na+.
Valência do íon Volt 
Cte Faraday 
C.mol-1
Cte gases 
J. K-1. mol-1
To Kelvin 273
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Trabalho no Gradiente Osmótico
 Cálculo de expulsão para o íon Potássio (K+): 
GT = GE + GO = n  EF + RT ln C2/C1
a 37 ºC, C1 = 160, C2 = 4, E = + 85 mV, 
K+ interno externo
(K+) i e = GT = (1 x 85x10
-3 x 9,65x104) + (8,31 x 310 x ln 4/160)
(K+) i e = GT = (8.202,5) + (2.576 x -3,69) 
(K+) i e = GT = 8.202,5 - 9.505,8
(K+) i e = GT = -1.303,31 J = -1,3 kJ.
Como o sinal é (-), o transporte é espontâneo (passivo). O Gradiente 
Elétrico é contra e o Gradiente Osmótico é a favor. 
Como EO é maior, K
+ sai espontaneamente e entra por trabalho 
ativo.
contra a favor
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Trabalho no Gradiente Osmótico
 A célula trabalha 11x mais para expulsar o Na+ do que 
para introduzir o K+ :
3,1
5,14
= 11,15
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Trabalho no Gradiente Osmótico
 Cálculo para o íon Cloro (Cl-): 
GT = GE + GO = n  EF + RT ln C2/C1
a 37 ºC, C1 = 4, C2 = 120, E = + 85 mV, 
Cl- interno externo
(Cl-) i e = GT = - (1 x 85x10
-3 x 9,65x104) + (8,31 x 310 x ln 120/4)
(Cl-) i e = GT = - 8.202,5 + (2.576 x 3,4) 
(Cl-) i e = GT = - 8.202,5 + 8.761,5
(Cl-) i e = GT = + 558,98 J  + 0,6 kJ.
Como o sinal é (+), a saída de Cloro é ativa (exige energia);
GT está próximo de ZERO – indica quase equilíbrio;
A célula despende pouca energia para expulsar Cl-
6,0
3,1
= 2,17


Cl
K
=
Aprox. metade da energia gasta para 
introduzir K+
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Trabalho no Gradiente Osmótico
 Cálculo para o íon Magnésio (Mg++): 
GT = GE + GO = n  EF + RT ln C2/C1
a 36 ºC, C1 = 58, C2 = 3, E = + 87 mV, 
MG++ interno externo
(Mg++) i e = GT = (2 x 87x10
-3 x 9,65x104) + (8,31 x 309 x ln 3/58)
(Mg++) i e = GT = 16.791 + (-7.605,36) 
(Mg++) i e = GT = 16.791 -7.605,36
(Mg++) i e = GT = + 9.185,64 J  + 9,2 kJ.
Como o sinal é (+), a saída de Magnésio é ativa (exige energia);
A célula despende de energia para expulsar Mg++
3,1
2,9
= 7,07


K
Mg
=
Aproximadamente sete vez da energia 
gasta para introduzir K+
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Trabalho no Gradiente Osmótico
 Cálculo para o íon Cálcio (Ca++): 
GT = GE + GO = n  EF + RT ln C2/C1
a 36,5 ºC, C1 = 0,7, C2 = 5, E = + 90 mV, 
Ca++ interno externo
(Ca++) i e = GT = (2 x 90x10
-3 x 9,65x104) + (8,31 x 309,5 x ln 5/0,7)
(Ca++) i e = GT = 17.370 + 5.056,73
(Ca++) i e = GT = + 22.426,73 J  + 22,4 kJ.
Como o sinal é (+), a saída de Cálcio é ativa (exige energia);
A célula despende de energia para expulsar Ca++
5,14
4,22
= 1,54


Na
Ca
=
Aproximadamente 1,5 vez da energia 
gasta para expulsar Na+
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BIOELETRICIDAD
E
BIOFÍSICA – aula 3
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 Estudo Dirigido: Principais íons que atuam no potencial de 
Membrana e no Potencial de Ação: Distribuição
 Sódio (Na+),
 Potássio (K +),
 Cloro (Cl -),
 Cálcio (Ca ++),
 Magnésio (Mg ++),
 Lítio (Li +),
 O que é?
 Importância Bioquímica.
 Causa e efeito de seu excesso.
 Causa e efeito de sua depleção.
BIOELETRICIDADE
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BIOELETRICIDADE
 Seres vivos: máquinas elétricas
 Produzem e usam eletricidade.
 Diferença de potencial (ddp) entre 
os dois lados da membrana.
Negativo – interior exceção 
algumas 
Positivo – exterior células 
vegetais
Origem dos potenciais
 Distribuição assimétrica de íons (Na+, K+, 
Cl- e HPO4
-2)
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BIOELETRICIDADE
 Potencial de Membrana
 Os íons K+.
 No líquido extracelular, concentração = 4mEq/L;
 No líquido intracelular, concentração = 140mEq/L;
 Apresenta capacidade de difusão muito maior que 
a do Na+ e, ao difundir-se para fora da célula, 
carrega sua carga positiva e deixa o meio 
intracelular negativo em relação ao meio 
extracelular.
ATPase
Extracelular
Intracelular
Na+ Na
+
K+
K+
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 Potencial de repouso:
 ± em estado estacionário
 Potencia de ação: 
 Variação e propagação (conduz mensagens)
 Biossistemas
 Miniaturização de estruturas;
 Pequena voltagem e amperagem;
 Exige condições especiais de trabalho.
Bioeletricidade
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 Eletrodos não polarizáveis
 Usados para recolher potenciais e correntes;
 A polarização dos eletrodos se dão pelo
acúmulo de cargas opostas que estão sendo
medidas e que abaixam o potencial verdadeiro.
 Ocorrência: Biossistemas
 Meios líquidos sempre apresentam íons + ou -.
 Os eletrodos sempre apresentam cargas próprias
(ou + ou -).
 Apenas o excesso de cargas é detectado;
 Os eletrodossão utilizado em pares:
 Um ativo – recebe as diferenças de potencial
 Um referência – sempre em potencial zero
Bioeletricidade
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 Eletrofisiologia: 
 Estimular os tecidos e observar a reação;
 Tipos de estímulos:
 Elétricos (mais comum);
 Químicos;
 Luminosos;
 Mecânicos.
 Estímulo é energia introduzido no sistema
 Estímulo elétrico varia quanto:
 Tipo de corrente; com o cuidado de 
 Duração; nunca lesar
 Intensidade. o sistema
Bioeletricidade
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 Potencias iônicos e Potenciais Bioelétricos: 
 Através do desequilíbrio iônico, é possível a obtenção 
de potenciais elétricos de várias naturezas: 
 Potenciais não biológicos
 Pilhas elétrica;
 Geradores de corrente;
 Efeito fotoelétrico
 Difusão
 Sistema formado por dois;compartimentos separados por 
membrana permeável. 
Bioeletricidade
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Potenciais não biológicos - Difusão
Lado 1 – a solução de NaCl está mais concentrada que a 
do Lado 2
Como o íon Cl- é menor que Na+, passa com mais
facilidade para o Lado 2 e estabelece uma ddp entre os
dois lados, ficando o Lado 2 negativo.
Com o tempo a tendência é ocorrer o equilíbrio.
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 Grande variedade de potenciais elétricos produzidos
e usados por biossistemas por associações de
mecanismos ativos e passivos:
 Eletrodos de um milivoltímetro aplicados a uma
célula, pode-se observar a ddp.
Potenciais biológicos
Eletrodo ativo
Eletrodo passivo
Eletrodo ativo do lado de fora e 
eletrodo passivo do lado de dentro –
mostra o lado externo positivo.
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Potenciais biológicos
Eletrodo ativo
Eletrodo passivo
Quando o eletrodo ativo é colocado do
lado interno e eletrodo passivo do lado
externo – mostra uma ddp de - 85mV,
o que indicam que a célula tem uma
distribuição de carga negativa do lado
interno e positiva do lado externo
- O gradiente de voltagem é 85 mV;
-Por convenção: o potencial referido é
o interno
-Lado interno: - 85mV
-Lado externo: 0 mV
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 Potencial Transmembrana, Potencial de
Regime Estacionário, Potencial de Estado Fixo;
 Tem origem no mecanismo de alternância entre
transporte ativo e transporte passivo de pequenos
íons.
Potencial de Repouso (PR)
ativo
passivo
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Potencial de Repouso (PR)
Fase 1 – Íons de Na+ entram passivamente na célula
através do gradiente de concentração;
Fase 2 – A célula expulsa Na+ ativamente ao mesmo
tempo que introduz K+ também ativamente;
Fase 3 – K+, por ter grande mobilidade, volta para o lado
interno da membrana passivamente conferindo-lhe carga
positiva;
Do lado interno, íons fosfato e proteínas aniônicas
fornecem carga negativa.
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 O Potencial de Repouso pode ser anulado pela
aplicação de um potencial de mesma
intensidade e polaridade inversa.
Potencial de Ação (PA)
Controlador de 
voltagem
Choque elétrico = potencial da célula com polaridade trocada;
Positivo no interior e negativo no exterior
Ocorre despolarização do local, que fica sem 
cargas elétrica (anulada pela pilha)
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 Nos tecidos excitáveis ocorre:
 Despolarização (D);
 Polarização Invertida (I);
 Repolarização (R).
Potencial de Ação (PA)
Local da 
membrana que 
recebe excitação
Onda de 
despolarização
Início da onda de 
polarização invertida
Início da repolarização e 
retorno a polaridade normal
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 Estímulos:
 Químicos; 
 Elétricos;
 Eletromagnéticos;
 Mecânicos; 
 Células autoexcitáveis
 Geram ritmicamente o potencial de ação
 Responsáveis pelo início de movimentos repetitivos 
 Batimentos cardíacos;
 Freqüência respiratória;
Potencial de Ação (PA)
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 Relação entre variações elétricas do potencial de 
ação e movimentos iônicos transmembrana:
 1 – Despolarização
 Abertura dos canais de Na+;
 Penetração de pouca quantidade de Na+;
 Anula a ddp de repouso.
 2 – Polarização Invertida
 Continuação da entrada de Na+;
 Com mais Na+ o interior da célula fica mais positivo.
 3 – Repolarização
 Fechamento dos canais de Na+;
 Saída de íons K+ repolarização;
 A bomba de sódio expulsa Na+ em excesso;
 Retorno ao estado inicial.
Potencial de Ação (PA)
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 Propagação do potencial de ação:
 Propagação na célula e intercélula 
 tecidos excitáveis;
 Ex.: nervos
Potencial de Ação (PA)
Choque de excitação
Sendo a distância d
conhecida é possível 
calcular a velocidade
duração
Determinação das características 
necessárias ao choque de 
excitação: voltagem, corrente e 
tempo de aplicação
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Potencial de Ação (PA)
 Propagação do potencial de ação:
 O gráfico obtido depende das condições usadas
 O mesmo potencial de ação gera dois tipos de gráficos.
 Monofásicos ou unipolares;
 Bifásicos ou bipolares.
 Registro Monofásico do PA.
 É obtido quando o eletrodo de referência (ER) é colocado na 
superfície externa da membrana e o eletrodo ativo (EA) é 
colocado no interior da célula. 
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Potencial de Ação (PA)
 Propagação do potencial de ação:
 Registro Monofásico do PA.
 1 – antes da chegada do potencial de ação em ER este 
está marcando um potencial negativo no interior do nervo
 2 – a onda de PA atinge ER: EA registra potencial negativo 
menor que em (1).
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Potencial de Ação (PA)
 Propagação do potencial de ação:
 Registro Monofásico do PA.
 3 – a onda de polarização invertida chega a ER. 
 EA registra potencial altamente positivo.
 4 – a onda de repolarização chega a ER e ambos os 
eletrodos estão em potencial positivo (ddp=0)
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Potencial de Ação (PA)
 Propagação do potencial de ação:
 Registro Monofásico do PA.
 5 – Condições como em (1): o registro é no mesmo 
potencial (negativo) 
 O traçado representa o registro unifásico, monofásico ou 
unipolar;
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Potencial de Ação (PA)
 Propagação do potencial de ação:
 Registro Bifásico do PA.
 É obtido quando ambos eletrodo ER e EA são colocados na 
superfície externa da membrana. 
 1 – Despolarização é iniciada pelo estímulo;
 Estimulo ainda não atingiu ER ou EA;
 Potencial registrado = 0
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Potencial de Ação (PA)
 Propagação do potencial de ação:
 Registro Bifásico do PA.
 2 – A onda de despolarização chega a ER
 EA registra potencial positivo. 
 3 – ER ou EA estão na faixa da polarização invertida (I);
 Potencial registrado = 0
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Potencial de Ação (PA)
 Propagação do potencial de ação:
 Registro Bifásico do PA.
 4 – A onda de repolarização (R) já atingiu ER;
 EA registra potencial negativo, ainda pertencente a onda I
 5 – Repolarização completa;
 Potencial registrado = posição (1) = 0.
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 PR e PA são sensíveis as condições intra e 
extracelulares
 Variações iônicas se refletem na magnitude e duração 
desses potenciais. 
 Aumento de K+ externo: diminui PR de – 70 mV até 0, 
(chega a inverter até +10 mV.)
 Isso não ocorre em vivo, pois a célula não sobrevive.
 O aumento do K+ externo diminui o gradiente [K+ ]e/ [K+ ]i
com conseqüente diminuição do transporte passivo de K+ 
para o exterior da membrana.
Variações no Potencial de Repouso e Potencial de Ação 
em Função das Condições do Sistema
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 A diminuição de Na+ externoprovoca baixa do PA.
 Existe menor concentração de Na+ para entrar rapidamente 
na célula durante a fase de despolarização Invertida. 
 A diminuição de Na+ externo não afeta o PR (porque esse 
íon é lentamente transportado na gênese do PR).
 Outras substâncias que bloqueiam os canais de Na+, a 
bomba de sódio, o metabolismo da membrana ou da célula, 
substâncias que ocupam receptores podem alterar PR e PA.
Variações no Potencial de Repouso e Potencial de Ação 
em Função das Condições do Sistema
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 Nervos Amielinados
 Membrana do axônio em contato direto com tecidos vizinhos
 Nervos Mielinados
 A membrana do axônio é envolvida pela célula de Schwan, 
cuja membrana é rica em lipoproteína chamada mielina. 
 As partes descobertas são os nódulos de Ranvier.
Nervos amielinados e mielinados
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 Nervos Mielinados
 A troca iônica se faz apenas no nódulo de Ranvier
 O Impulso salta sobre as bainhas de mielina;
 Nos nervos mielinizados a condução é maior que nos nervos 
não mielinizados (até 50x)
 Evolução: condução do tipo saltatória.
 Mais econômica que a condução contínua;
 Dispêndio de energia é menor.
Nervos amielinados e mielinados
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 Quando o nervo é estimulado,o impulso elétrico 
caminha por dois sentidos: 
 Ortodrômica (orto = certo, dromos = pista)
 Sentido naturalmente programado;
 Antidrômica (anti = contra)
 Sentido contrário ao programado
 Sinapses
 Mecanismos naturais de impedir condução antidrômica.
 Estruturas que realizam a transmissão de impulso nervoso 
entre dois nervos ou um nervo e um efetor (músculo)
 Excitatórias
 Inibitórias
Condução Ortodrômica e Antidrômica
Sentido programado
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Sinapses
Transmissão da informação é feita por
mediadores químicos ou elétricos
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Sinapses – funcionamento
 Nas sinapses elétricas, o impulso que chega é 
rapidamente transmitido à fibra pós-sináptica com o 
mínimo de período de latência.
 Sinapses químicas: 
 Impulso através de liberação de substância química;
 Latência maior para o aparecimento do pulso pós-sináptico.
 (0,5 a 1,5 ms) para saltar da fibra pré para pós-sináptica.
 Vesículas liberam o mediador químico capaz de transmitir o 
pulso (neurotransmissor)
Determina se a sinapse será 
excitatória ou inibitória
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Sinapses – funcionamento
 Sinapses excitatórias
 PA chega a extremidade pré-sináptica e libera o 
neurotransmissor das vesículas.
 O neurotransmissor atravessa a fenda sináptica e vai até 
receptores específicos e aumenta a permeabilidade da 
membrana a pequenos íons (principalmente Na+).
 Com a penetração de Na+ a membrana se despolariza (pós-
sináptica) 
 Quando bastante intensa, um PA continuando no mesmo 
sentido do anterior.
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Sinapses – funcionamento
 Sinapses inibitórias
 PA chega a extremidade pré-sináptica e libera o
neurotransmissor das vesículas.
 O neurotransmissor atravessa a fenda sináptica e vai até
receptores específicos e aumenta a permeabilidade da
membrana a pequenos íons (K+ e principalmente Cl -).
 Com a penetração na membrana pós-sináptica provoca uma
hiperpolarização:
 O interior fica mais negativo
 O exterior fica mais positivo
 PA que chega não consegue despolarizar a célula, e não passa
a diante.
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Natureza química dos neurotransmissores
 Mediadores das sinapses excitatórias são mais
conhecidas:
 Sinapses parassimpática e alguma simpáticas (colinérgicas);
 Mediador: Acetilcolina
 Sinapses simpáticas (adrenérgicas)
 Mediador: norepinefrina
 Sinapses excitatórias
 Mediadores: dopamina, serotonina, histamina(?), substância P(?)
 Funcionam no SNC
 Sinapses inibitórias
 Mediador: glicina(?)
 Alguns polipeptídios encontrados no SNC parecem
desempenhar funções de neurotransmissores.
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Potencial Eletrotônico
 Variação do potencial de membrana quando se
aplica um estímulo subliminar.
 Estímulo anódico:
 Membrana se hiperpolariza;
 Estímulo catódico:
 Membrana se despolariza;
 Fenômeno é puramente passivo;
 Proporcional a corrente aplicada;
 Leva a despolarização de 7 a 10 mV.
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Resposta local
 Quando se aplica uma corrente de maior intensidade:
 A despolarização aumente para 15 a 20 mV;
 Deixa de ser proporcional a corrente aplicada
 Porque aparece um processo ativo de despolarização.
 A reposta local é reversível:
 Desaparece assim que é retirada a corrente excitatória;
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Potencial de Disparo
 Acima do nível da resposta local aparece o potencial
de ação (PA)
 Esse limite de despolarização é chamado potencial de
disparo do potencial de ação.
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Contração 
Muscular
Biofísica – aula 4
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Contração Muscular
Com exceção da
bioluminescência, (emissão de
luz), a contração muscular é o
meio de manifestação de atos
internos e externos dos seres
vivos.
A contração muscular depende da
atividade cerebral, mas sem ela as
conquistas intelectuais ficariam
restritas ao sistema nervoso
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Contração Muscular
Tipo de músculos:
 Músculos são compostos por feixes de fibras;
 Fibras musculares lisas vistas as
 Fibras musculares estriadas microscópio
Fibras musculares lisas
 Contração mais lenta;
 Tempo de contratura maior
 Ex. Vísceras (tubo digestivo,
bexiga, artérias)
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Contração Muscular
 Fibras musculares estriadas
 Contração mais rápida;
 Contração de curta duração;
 Massa dos músculos esqueléticos;
 Miocárdio (estrutura especial)
 40% da massa corporal humana
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Contração Muscular
 Relações energéticas no músculo
Músculo: biossistema que transforma Energia Elétrica
Potencial de biomoléculas em Calor e Trabalho
Mecânico.
Repouso: 
Energia Elétrica
Potencial 
(campo eletromagnético)
Ocorre 
contração
Reação bioquímica
Energia térmica
Ação: Liberação 
de Calor
Atrito entre estruturas
e movimento
Energia térmica
Trabalho mecânico
+
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Contração Muscular
Calor medidos com
Trabalho Muscular precisão
Ef =
Trabalho Realizado (g)
Energia Gasta (J)
 = m.g.d
 = 
kg.m2.s-2
T = N.m = 
J
Essa relação indica
quanto de Energia
virou Trabalho e
quanto foi perdido na
forma de Calor
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Contração Muscular
 Exemplo: Um músculo realiza determinado
Trabalho e o calor despendido é medido. O total
de energia gasto foi de 750J. O referido trabalho
foi de levantar uma bola de chumbo de 25 kg a 1
metro de altura.
 a) Qual é a eficiência mecânica?
 b) Qual o calor produzido (em Joules e em calorias)?
1 cal = 
4,186J
T = m.g.d
T = 25kg . 9,8m.s-2 . 1m
T = 245 kg.m2. s-2
T = 245 J
Ef 
=
Trabalho Realizado
Energia Gasta 
245 J
750 J =
0,3266 ou  33%
=
C = 750 – 245 = 505 J  67%
505 J ÷ 4,186 J  120,6 cal.
1 kcal = 4,186 kJ = aquece em 1ºC 1 
litro de água
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Contração Muscular
 Se 1 kcal aquece em 1ºC 1 litro de água, 120 cal
é calor suficiente para aquecer em 0,12ºC 1 litro
de água.
 Supondo que:
 Se o músculo pesa 0,1 kg, a temperatura poderia supor
em aproximadamente 1,2 ºC só nesse trabalho
T = F x d
Deslocamento de Objetos
Força = massa (kg) x aceleração (9,8 m.s-2)
Distância = metros (m)
Unidade = Joule (J) = kg.m2.s-2
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Contração Muscular
Exemplo: qual o trabalho de levantar uma massa
de 5kg a 1,2 metro de altura.
T = m.g.d
T = 5kg . 9,8m.s-2 . 
1,2m
T = 58,8 kg.m2. s-2
T  59 JSe existir atrito sobre uma superfície, considera-se o coeficiente de
atrito
T = F . d . mc
Coeficiente de atrito 
cinético
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Contração Muscular
 A pressão exercida modifica o volume;
 Ex. coração, caixa torácica, artérias, bexiga, tubo
digestivo, etc.
T = P x V
Pressão = massa (kg) x distância-1 (m-1) x tempo-2 (s-2)
Variação de volume = 
V
Unidade = Joule (J) = kg.m2.s-2
Pascal, cm ou mm de mercúrio, cm ou mm de água 
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Contração Muscular
 Exemplo: calcular o trabalho realizado pelo ventrículo
esquerdo para ejetar 85 ml de sangue sob pressão de
12 cm de Hg. (densidade do Hg = 13,5 x 103 kg.m-3)
 12 cm de Hg significa que o dispositivo (no caso o coração)
levanta 12 cm de altura uma coluna de mercúrio de densidade
13,5 x 103 kg.m-3
 V = sangue ejetado = 85 ml
  85 ml = 0,085 l = 0,085 10-3 m3
 Pressão:
 P = densidade x gravidade x altura
 P = 13,5 x 103 kg.m-3 x 9,8 m.s-2 x 0,12 m = 15876
 P  1,6 x 104 N.m-2 ou Pa
1000 litros = 1 m3
1 litro = 10-3 m3
kg. m-3 . m.s-2. m = (kg . m . s-2) . m-3 . m 
= N . m-2 = Pa
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Contração Muscular
T = P x V
T = 1,6 x 104 N.m-2 x 0,085 x 10-3.m3
T = 1,36 N.m (kg.m.s-2.m)
T = 1,36 J (Joules)
Esse valor é a cada batida do coração.
Durante o dia, a média é de 75 batimentos por minuto
 o Trabalho total é:
Ttotal = batimentos/min x min/hora x horas/dia x Trabalho
Ttotal = 75 x 60 x 24 x 1,36 J
Ttotal = 146880 J  146,8 kJ ou
Ttotal = 146,8 kJ ÷ 4.186 kJ  35,1 kcal
 O consumo basal do corpo é em torno de 8.400 kJ ou
2000 kcal  o trabalho ventricular é de apenas do total
corporal.
2%
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 Todo trabalho é físico;
 Trabalho biológico é realizado pelos biossistemas
necessários para produzir determinado trabalho físico
Físico (F) é F x d ou P x V.
Biológico (B) é toda energia na contração muscular.
B é sempre > F
Muscular campo elétrico: cargas elétricas que se
atraem ou se repelem é que causam o movimento.
A eficiência do Muscular é entre 20% e 40%
( de 100J rende 20 a 40 J)
Trabalho Físico e Biológico
Energia para mover o 
músculo
Vencer o atrito entre os 
fibras musculares
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 Exemplo: Um paciente fazendo exercício levanta um
objeto de 3 kg a 1,2m de altura. Seu rendimento
muscular é apenas 25%. Calcular F e B.
F = 3 kg x 9,8 m.s-2 x 1,2 m
F = 35,28 J ou 8,43 cal
B = 25 % - 35,28 J
100 % - X J
B = 141,12 J ou 33,71 cal
Trabalho Físico e Biológico
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Exemplo: Um indivíduo de 70 kg pula corda. Seu pulo
atinge 30 cm de altura. O exercício é repetido 200 vezes.
Calcule F e B com rendimento de 30%. Sabe-se também
que o metabolismo basal desse indivíduo é de 6000 kJ.
Calcule o quanto significa em porcentagem a variação de B.
F = 70 kg x 9,8 m.s
-2 x 0,3 m x 200
F = 41,16 kJ ou 9,84 kcal
B = 30 % - 41,16 kJ
100 % - X kJ
B = 137,2 kJ ou 33,77 kcal
Trabalho Físico e Biológico
Metabolismo basal = 6000 kJ
+
Trabalho biológico  137 kJ
O exercício de pular corda aumenta 
o metabolismo basal em 137 kJ
X = (6.137 x 100) ÷ 6000 
= 102, 28 ou seja o B 
aumenta em 2,3 % o 
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 Contração muscular isométrica (comprimento)
 Ao se contrair o músculo não altera seu 
comprimento;
 Tentativa de levantar peso sem sucesso;
 Sustentação de maneira imóvel;
 Não existe trabalho físico ( F x d = 0)
 Pressão ou tensão que o músculo exerce – possíveis de 
mensuração;
 Dispêndio de energia térmica (calor)
Tipos de contração muscular
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 Contração muscular isotônica ou dinâmica (força)
 Ao se contrair o músculo diminui;
 Trabalho físico tipo Fxd;
 Distribuição de energia térmica (calor) por reações 
bioquímicas e por atrito – geração de trabalho mecânico;
 Possível mensuração de trabalho utilizado e calor 
despendido;
 Encurtamento pode chegar a 1/3 do comprimento do 
músculo relaxado;
Tipos de contração muscular
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- É a contração muscular que provoca um movimento articular.
- Há alteração do comprimento do músculo sem alterar sua
tensão máxima.
- Possui alto consumo calórico e geralmente é de rápida
duração.
- A contração isotônica divide-se em dois tipos: Concêntrica e
Excêntrica.
-
- Concêntrica: ocorre quando ao realizar um movimento o
músculo aproxima suas inserções, com encurtamento dos seus
sarcômeros. Como exemplo temos o músculo bíceps braquial
quando levamos um alimento
- à boca, no movimento de flexão do antebraço,
- provocando aceleração.
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 Calor e Trabalho nas contrações musculares
 En = A + a . L + f . L (equação de HILL)
En = contração muscular;
A = calor de ativação;
a = calor de contração;
f = força;
L = variação de espaço (distância percorrida);
 Contração Isométrica
 O músculo não muda de comprimento;
L = 0 
En = A + a . L + f . L
En = A + 0 + 0
En = A
 Contração Isotônica
 A distribuição é dada pela equação de 
Hill, pois L  0
Tipos de contração muscular
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 O músculo trabalha como motor elétrico linear:
 Elétrico: 
 Força proveniente de atração ou repulsão de cargas na 
estrutura muscular
 Linear
 As partes se deslocam em linha.
 Como em todo processo biológico, inicia-se em nível 
molecular e termina em nível de sistema.
Níveis estruturais do músculo
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Tipos de contração muscular
- Feixe de fibras
musculares;
-Estrutura repetitiva (Z-
Z)
-Sarcomero,
característico da
fibra;
-Surgimento da zona H
– zona clara tendo no
centro uma linha fina
chamada M.
- A zona H está no
centro de uma faixa
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 A iso e anisotropia são referentes as 
propriedades de simetria ou assimetria óptica 
(uma é birrefringente e a outra não é)
 Faixa A  1,6 mm e Faixa I  1,0 mm 
 filamentos grossos soltos, tendo na parte mediana a linha M;
Componente principal a miosina (proteína 
longa, de 160 x 24nm e pesa cerca de 4,8 x 
105 daltons.) (1 dalton = 1,67 x 10-24g)
 filamentos finos se prendem a Z - causam a anisotropia;
Componente principal a actina.
Níveis estruturais do músculo
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 A actina pode aparecer na forma de glóbulos – G-
actina – ou na forma de filamentos – F-actina; 
 A F-actinina é um polímero da G-actina;
 Cada molécula de G-actinia se liga fortemente a um 
íon Ca2+;
 No filamento existe ainda a troponina, (trímero):
 TN-C: troponina → Ca2+;
Se liga a dois íons de CA2+
 TN-I: troponina Inibitória;
 Inibe a contração se combinar com a actina 
(quebra do complexo actinomiosina)
 TN-T: troponina → tropomiosina
Normalmente ligada a tropomiosina,impedindo 
Níveis estruturais do músculo
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 Impulso nervoso é conduzido pelo axônio do
motoneurônio até aplaca terminal (placa
neuromuscular);
 Liberação de acetilcolina (Ach);
 Despolarização de fibras e geração de potencial de
ação;
 As fibras despolarizadas se contraem;
 Despolarização da membrana (sarcolema) com
rápida saída de Ca2;
 A saída de Ca2+ do sarcoplasma é o impulso inicial
da contração.
Mecanismos da contração muscular
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 Ao se ligar a TN-C, o Ca2+ cataliza a atividade
ATPásica da actinomiosina, cujo centro ativo está na
cabeça da molécula; A liberação de energia permite mudanças
conformacionais → resultam no aparecimento de
força elétrica;
 Essa força elétrica provoca o deslizamento das
moléculas de actina;
 Como resultado, as estruturas de Z a Z se encolhem;
 Não existe proteínas contráteis, são as estruturas
que se contraem
Mecanismos da contração muscular
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Mecanismos da contração muscular
 Enquanto TN-C estiver ligado ao CA2+, esta impede a
ação inibitória da TN-I e o processo continua
enquanto houver estímulo nervoso.
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 Quando o estímulo é cessado o retículo
sarcoplasmático retira o Ca2+ do fluído circundante
por processo ativo;
 Existe portanto gasto de ATP;
 A queda da concentração de Ca2+ no complexo TN-C
(centro ativo da actinomiosina, a hidrólise do ATP é
cessada,
 A concentração é desativada;
 Os músculos voltam a posição original;
 TN-I assume seu papel inibidor.
Relaxamento muscular
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Exemplo: Um homem de 70 kg sobe correndo uma escada
de 6 metros de altura em 10 segundos. Calcule o trabalho
físico e o trabalho biológico, sabendo que o rendimento
muscular foi de 25%.
F = 70 kg x 9,8 m.s
-2 x 6 m
F = 4,116 kJ ou 984 cal
B = 25 % - 4,116 kJ
100 % - X kJ
B = 16,46 kJ ou 3,93 kcal
Toda essa energia vem da combustão aeróbica e sabe-se que o
consumo de oxigênio fornece aproximadamente 4,8 kcal/litro, quantos
cm3 de O2 seriam necessários para essa combustão?
Volume de O2 = 3,93 kcal ÷ 4,8 kcal. l
-1  0,818 litros de O2
(Como 1 litro = 1000cm3 )
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 0 volume de aproximadamente 818 cm3 de O2 em apenas
10 segundo (tempo de subida), exigiria que ocorresse uma
absorção de 80cm3 de O2 por segundo.
Sabe-se que a ventilação pulmonar é de  4 cm3/s de O2
(repouso), podendo atingir 2500 cm3/s, porém esse aumento
é muito lento.
 em 10 segundo, ou 80cm3 necessários para a oxidação
da glicose não são atingidos.
Isso leva a crer que existe um mecanismo anaeróbico de
produção de energia.
Em condições normais (sem excesso de trabalho muscular)
 40% é de origem aeróbica;
 60% é de origem anaeróbica.
Em condições de exercício violento
 Contribuição anaeróbica chega a 95%;
 Isso pode levar ao acúmulo de ácidos orgânicos (ácido
lático)
 Aparecimento de exaustão muscular (câimbra).
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Câimbra
A câimbra são espasmos ou contrações involuntárias
de um ou mais músculos, geralmente dolorosas, que
podem levar de segundos até prolongados minutos.
Ocorrem apenas nos tecidos musculares no qual
controlamos os movimentos (fibras estriadas).
Ocorrem com maior frequência em:
- Panturrilhas, Musculatura anterior e posterior de coxa,
Pés, Mãos, Pescoço, Abdômen.
As cãimbras podem ser causadas por uma quantidade
enorme de causas, algumas conhecidas e outras nem
tanto.
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Cãimbras
Porém a causa mais provável seria uma hiperexcitação dos nervos que estimulam a
musculatura, normalmente causado por:
- Atividade física vigorosa (podendo ocorrer durante ou pós esforço);
- Desidratação (atenção para quem usa diurético);
- Alterações hidroeletrolíticas, principalmente déficit de cálcio e magnésio;
- Gravidez (normalmente secundário e magnésio baixo);
- Como autoproteção (ex: após uma fratura);
- Alterações metabólicas como diabetes, hipotireoidismo, alcoolismo e hipoglicemia;
- Doenças neurológicas com Parkinson, doenças do neurônio motor e doenças primárias
dos músculos (miopatias);
- Longos períodos de inatividade, sentado em uma posição inadequada;
- Alterações estruturais (ex: pé chato, genu recurvatum - hiperextensão do joelho);
- Insuficiência renal em hemodiálise e cirrose hepática;
- Deficiência de vitamina B1, B5 e B6;
-Anemia;
Muito se comenta sobre depleção de potássio como causa das câimbras.
Na verdade, a hipocalemia (baixos níveis sanguíneos de potássio) pode até causar
contrações
involuntárias, mas seu principal sintoma é fraqueza ou paralisia muscular.
O cálcio e o magnésio são causas mais importantes de câimbras.
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146
Biofísica - 5
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147
Biofísica
Biofísica do Coração 
e da Circulação Sanguínea
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148
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
Sistema circulatório: função
Comunicar Matéria e Energia entre os diversos
compartimentos biológicos.
Levar e trazer energia potencial e cinética as
partes do organismo.
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149
O conjunto é composto por:
 Coração:
 Bomba pouco aspirante e muito premente;
 Vasos sangüíneos:
 Dutos que formam uma rede contínua unidas pelo
coração;
 Sangue:
 Fluido constituído por células
e líquidos
 Sistema de controle
 Autônomo, ligado pelo SNC
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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150
Funcionamento:
 Estágio 1:
 Disparo do potencial de ação através do metabolismo molecular
das células dos marca-passos atriais;
 Estágio 2:
 Propagação desse potencial de ação através dos feixes nervosos
do coração;
 Estágio 3:
 A despolarização do potencial de ação é seguida por uma
contração muscular.
 Estágio 4:
 Na contração muscular, o sangue é ejetado para o sistema de
vasos sanguíneos
 O ciclo se repete de 1 a 4
1 2 3 4
Campo Eletromagnético Campo Gravitacional
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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151
 Anatomia básica
 Basicamente é uma bomba dupla que provê a força
necessária para circular o sangue pelos dois sistemas
circulatórios principais:
 A pequena circulação ou circulação pulmonar (pulmões) e
 A grande circulação ou circulação sistêmica (resto do corpo).
 Existe uma terceira circulação, chamada coronariana (sobre
o coração.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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152
 Pequena circulação ou
circulação pulmonar
 A) Sangue sai do ventrículo direito
pela artéria pulmonar;
 B) Sangue vai aos capilares
pulmonares, onde é oxigenado;
 C) Sangue retorna ao átrio
esquerdo do coração pelas veias
pulmonares;
 D) Sangue segue para o
ventrículo esquerdo e cai na
grande circulação
C
D
B
A
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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153
 Grande Circulação ou
Circulação Sistêmica
 E) Sangue sai pela aorta, de
onde é distribuído para todo o
corpo (F);
 G) sangue retorna ao átrio
esquerdo do coração pelas
veias cavas superior (Gs) e
inferior (Gi)
E
Gs
F
Gi
C
D
B
A
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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154
 Circulação
Coronariana
 Corresponde ao movimento do
sangue a partir da raiz da
aorta
 Uma vez que o miocárdio está
irrigado, o sistema venoso
coronariano conduz o sangue
de volta ao átrio direito
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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155
 Anatomia
 Descrição do coração
 Anatomia complexa
 Endocárdio
 Miocárdio
 Pericárdio
 Suas fibras musculares apresentam:
 Excitabilidade
 Contratilidade
 Ritmicidade
 Condutibilidade
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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156
 Anatomia
 Tecido muscular organizado em quatro câmaras com quatro válvulas
one-way para separar as câmaras e evitar refluxo do sangue.
 Válvulas - mantém as diferentes partes a diferentes pressões.
 Válvulas atrioventriculares
 Tricúspide - à direita
 Mitral - à esquerda
 Válvula pulmonar (semilunar)
 Ventrículo direito e artéria pulmonar
 Válvula aórtica (semilunar)
Ventrículo esquerdo e aorta
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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157
 Anatomia
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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158
 Anatomia
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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159
 Movimento cíclico do sangue dentro do sistema vascular;
 Artérias - vasos que levam o sangue do coração para cada célula
 Contraem-se assim que recebem o estímulo de substâncias contidas
no próprio sangue (hormônios) produzindo o efeito que se chama de
pressão arterial.
Pulso arterial - é produzido pela ejeção de sangue do ventrículo
esquerdo dentro da aorta e grandes vasos (pressão positiva).
 Veias - vasos que trazem o sangue de volta ao coração.
 Possuem camada média menos
espessa que as artérias.
 Contém válvulas em seu interior
- ajudam a vencer a gravidade,
no processo de retorno do sangue
 Pulso venoso - é gerado pela
contração dos músculos e
pela contração da própria veia.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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160
Campo Eletromagnético:
 P.A do miocárdio segue a bioeletricidade:
 Possui um componente rápido e um componente
lento
 Somatória desses pulsos elétricos gera um registro
complexo
Origem da onda de 
despolarização (OOO) Despolarização 
invertida (_ _ _)
Repolarização (+++)
Dispersão da onda em 
várias direções
Gera uma resultante imaginária denominada vetor elétrico ou eixo elétrico do coração.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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161
Condução elétrica no coração
 Nodo sinoatrial - marca-passo natural
 Gera impulsos elétricos a taxas variáveis: 60 A 100 pulsos por minuto
 Trajetória normal dos impulsos elétricos
 Impulsos são transmitidos para o nodo atrioventricular
 Impulsos propagam-se pelo feixe de his.
 Impulsos seguem para as fibras de purkinje.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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162
Condução elétrica no coração
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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163
Condução elétrica no coração
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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164
Condução elétrica no coração
1. Início da diástole, abertura das válvulas tricúspide e mitral e
enchimento ventricular
2. Fechamento das válvulas de entrada, final da diástole
3. Contração ventricular, abertura das válvulas pulmonar e aórtica -
sístole ventricular
4. Final da sístole ventricular, fechamento das válvulas pulmonar e
aórtica
5. Reinicio da diástole atrial e ventricular.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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165
Condução elétrica no coração
Nodo sinoatrial ou sinusal (SA) 
 Estrutura em forma de virgula: comprimento de 1 a 2 cm e espessura de 2
a 3 mm
 Situa-se na parede lateral superior do átrio direito, abaixo e quase ao lado
do orifício da veia cava superior.
 É formado principalmente por 2 tipos celulares:
 Células nodais (ou células P) - fonte do impulso elétrico, estando
dispostas de forma central.
 Células de transição (ou células T) - são intermediárias envolvendo as
células P, formando a transição com as células do músculo atrial.
 Possui células musculares atriais.
 Recebe inervação simpática e parassimpática.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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166
Nodo atrioventricular (AV)
 Localiza-se na parte posterior da parede septal do átrio direito.
 Possui conexões com as vias internodais, que recebem o impulso do
átrio transmitindo-o para o nodo AV.
 Conecta o sinal elétrico ao feixe de His.
 Essas conexões causam um retardo no envio do sinal elétrico para
que os átrios tenham tempo de enviar o volume de sangue para os
ventrículos, antes que comece a sua contração.
Condução elétrica no coração
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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167
Condução elétrica no coração
Sistema de Purkinje
 Executam a propagação do impulsos para os ventrículos.
 Apresentam características funcionais quase opostas às das fibras do
nodo AV.
 são bem mais espessas
 conduzem o sinal elétrico com mais rapidez.
 Observação: A velocidade de transmissão dos impulsos elétricos no
sistema de Purkinje é da ordem de 1,5 a 4 m/s (velocidade que é
cerca de seis vezes a velocidade do músculo cardíaco normal)
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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168
 
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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169
 P.A. cardíaco pode ser registrado em alguns pontos
específicos do corpo através de galvanômetros.
 O registro das atividades cardíacas é conhecido como
Eletrocardiograma (ECG);
 O aparelho que mede essa atividade é o eletrocardiógrafo.
 O traçado do ECG fornece informações clínicas e
científicas:
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
. . . 
Ir p/ primeira página
170
Princípios biofísicos do ECG
 Os eletrodo ativo (EA) e de referência (ER) podem ser usados
para medir os potenciais e correntes biológicas.
 Em um dipólo (um pólo (+) e um pólo (-)) a energia é
distribuída em linhas isopotenciais
• Em qualquer ponto dessas linhas o potencial é o
mesmo;
Ex.: voltímetro com ER na linha -1 e EA na linha
+2
Dp = EA – ER = 2-(-1) = 3 mV
Se os eletrodos se movem, os resultados ora
são (+), ora são ( - ).
• Esse tipo de registro pode ser utilizado para
captação de potenciais cardíacos na superfície
do corpo
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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171
 ECG humano
 Existem três modos principais:
 Método clássico de Einthoven.
 Consiste em ligar os eletrodos utilizando:
 R – (rigth) – braço direito – VR
 L – (left) – braço esquerdo – VL
 F – (foot) – perna esquerda – VF
 D – derivações (DI, DII ou DIII)
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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172
 ECG humano
 Derivação I (DI):
 CONSIDERA A DIFERENÇA DE POTENCIAL
ENTRE OS BRAÇOS ESQUERDO E
DIREITO
 DI = VL - VR
(EA – ER)
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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173
 ECG humano
 Derivação II (DII):
 CONSIDERA A DIFERENÇA DE POTENCIAL
ENTRE A PERNA ESQUERDA E BRAÇO
DIREITO
 DII = VF - VR
(EA – ER)
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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174
 ECG humano
 Derivação III (DIII):
 CONSIDERA A DIFERENÇA DE POTENCIAL
ENTRE A PERNA ESQUERDA E BRAÇO
ESQUERDO
 DIII = VF - VL
(EA – ER)
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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175
 ECG humano
 Com uma chave, o aparelho pode ser ligado como
mostrado na figura e cada derivação pode ser registrada
separadamente.
 A perna direita é utilizada como terra (para evitar
indução eletromagnética externa)
 Registro bipolar: cada eletrodo registra separadamente
potenciais locais.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
Ir p/ primeira página
176
 ECG humano
b) Método Unipolar de Wilson.
 O eletrodo de referência é ligado a um terminal central.
 Potencial do terminal  0 (zero)
 Três pontos ligados entre si através
de altas resistências (5.000 ), o que
diminuem o potencial no ponto T.
 EA é colocado no membro que se
quer medir;
 Ex.: medida de VR.
 VR = (VR – VT) = VR – 0 = VR
 VL = (VL – VT) = VL – 0 = VL
 VF = (VF– VT) = VF – 0 = VF
Como VT = 0 (ER) a tensão captada pelo EA é a que existe no local.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
Ir p/ primeira página177
 Wilson introduziu as medidas precordiais
 De V1 a V6.
 Essas medidas são tomadas colocando EA em diferentes
pontos do tórax, são medidas complementares as
derivações e têm grande importância.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
Ir p/ primeira página
178
 As derivações VL, VR e VF no método de Wilson fornecem
leituras muito baixas, então Goldberg sugeriu que o terminal T
fosse obtida com apenas duas resistências, cancelando-se a
resistência correspondente ao membro a ser medido.
 No caso da figura ao lado, a resistência
do braço direito (R) foi desligada e o
registro VR fica aumentado.
 Essas derivações recebem o nome de
aVR = aumentada de VR
aVL = aumentada de VL
aVF = aumentada de VF
As precordiais V1 a V6 não são aumentadas
pois já são altas.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
Ir p/ primeira página
179
 ECG humano – traçado básico
 Em linhas gerais, o registro da atividade elétrica do coração
fornece o seguinte gráfico
 Cada quadro representa
Na vertical – 0,1 mV
Na horizontal – 40 ms
Ciclo completo entre o e 72 ms
Composto basicamente:
- Onda P,
- Complexo QRS,
- Segmento ST,
- Onda T,
- Eventualmente a onda U.
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
Ir p/ primeira página
180
Onda P = Despolarização atrial
Complexo QRS = despolarização 
ventricular
Segmento ST e onda T = repolarização 
ventricular
Onda U = repolarização lenta dos 
músculos papilares
 ECG humano – traçado básico
 Os parâmetros eletrocardiográficos são relacionados com os
seguintes eventos elétricos
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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181
IMPORTÂNCIA CLÍNICA DO ECG
 Provavelmente o mais prático e informativo exame para
avaliação cárdio-circulatória.
 Isoladamente, é responsável por cerca de 20% de todos os
diagnósticos de qualquer problema cardíaco.
 As características do ECG (forma de onda, ritmo, freqüência,
amplitude) permitem verificar:
 Arritmias cardíacas
 Isquemias (deficiência de irrigação do músculo cardíaco) 
 Infartos
 Problemas de condução
 ECG humano
Biofísica do Coração
e da Circulação Sanguínea
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182
 ONDA P: Propagação do impulso elétrico pelos átrios (despolarização atrial)
 SEGMENTO PQ: Atraso na propagação do impulso no nodo atrioventricular
 COMPLEXO QRS: Contração ventricular
 SEGMENTO ST: Período em que os ventrículos se mantém despolarizados
 ONDA T: Relaxamento dos ventrículos
 ECG humano - normal
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183
FASE AMPLITUDE (mV) DURAÇÃO (ms)
Onda P 0,2 0,08
Intervalo P-R - 0,06
Segmento P-R - 0,08
Complexo QRS 0,8 – 1,1 0,04 – 0,09
Segmento S-T - 0,12
Intervalo Q-T - 0,36
Onda T 0,3 0,16
 ECG humano - normal
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184
 Também chamadas falhas cardíacas são anormalidades na
formação e/ou condução do impulso elétrico necessário ao coração
para enviar sangue para a circulação.
 Dividem-se em três grupos:
 Extrasístoles
 Taquiarritmia
 Bradiarritmia
 Arritmias cardíacas
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185
 Ocorrem quando o impulso elétrico é gerado em outra região do
coração (átrios ou ventrículos) ao invés do nó sinusal.
 Isolada, não traz, em geral, riscos à saúde
 Principais causas:
 Ingestão de álcool
 Ingestão excessiva de café
 Estresse
 Extrasístoles
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186
 Consiste na geração do impulso elétrico em uma freqüência alta
(sempre acima de 120 bpm);
 Pode ser de origem congênita ou adquirida
 Síndrome de Wolff-Parkinson-White
 Pós-infarto agudo do miocárdio ou pós Doença-de-Chagas.
 Gera desconforto no peito ou desmaios
 Em casos extremos, leva à morte súbita.
 Obs.: A síndrome de Wolff-Parkinson-White é uma doença que gera
uma alteração eletrocardiográfica através da ativação de uma
porção do ventrículo, por uma via anômala.
 Taquiarritmia
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187
 Bradiarritmia
 Ocorre quando o coração funciona a taxas mais lentas.
 Pode causar desmaios ou síncopes.
 Pode ser confênita ou adquirida
 Pode ser secundária à Doença-de-Chagas ou ao infarto agudo 
do miocárdio
 Pode ser inerente ao envelhecimento e/ou degeneração das 
fibras cardíacas
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188
EXEMPLOS DE ARRITMIAS
Arritmias Característica
Taquicardia
Aumento da freqüência cardíaca acima de 100
batimentos por minuto (BPM).
Flutter atrial
O impulso segue como uma grande onda sempre na
mesma direção (movimentos circulares) em torno dos
átrios.
Fibrilação
ventricular
Falta de coordenação dos impulsos no interior da
massa ventricular, que se contrai e relaxa ao mesmo
tempo, impedindo o bombeamento de sangue para
corrente sangüínea. Esta é a mais grave do todas as
arritmias cardíacas.
Assistolia
Estagnação dos impulsos, chamada popularmente de
parada cardíaca.
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189
BRADICARDIA
TAQUICARDIA
ASSISTOLIA
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190
 Eixo elétrico do coração ou vetor cardíaco
 Representa a resultante das várias ondas de
despolarização
 Soma de vetores do complexo QRS, nas
derivações uni e bipolares podem dar
informações sobre hipertrofia do miocárdio
 Dois métodos podem ser usados para a
determinação do eixo elétrico do coração.
 Método do Triângulo de Einthoven;
 Método das Derivações Clássicas e Unipolares
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191
 Método do Triângulo de Einthoven
 O coração é colocado no meio de um triangulo 
eqüilátero (A);
 O vetor é projetado no plano compreendido pelo 
triângulo (B);
 Projetando-se os vetores DI, DII e DIII, no cruzamento 
das linhas se forma o eixo elétrico (Ee) (C).
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192
 Método do Triângulo de Einthoven
 Pelo deslocamento dos lados dos triângulos é gerado 
um sistema cartesiano; os lados dos triângulos são 
empurrados, formando o sistema de coordenadas.
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193
 Método do Triângulo de Einthoven
 Processo:
1. Tira-se o eletrocardiograma;
2. Somar os pulsos principais do complexo QRS em 
DI, DII e DIII;
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 Método do Triângulo de Einthoven
 Processo:
3. Lançar os valores no sistema de coordenadas, 
respeitando-se as polaridades
DI = +10
DII = +4
DIII = -6
• Fazer a soma dos vetores;
• Valores normais entre 30o e 110o ou
entre 0o e 90o (depende do autor);
• Varia conforme o biotipo morfológico 
dos indivíduos: 
•Brevilíneos – próximo a 0o;
•Longilíneos – próximo a 90o.
•Normolíneos – valores 
intermediários
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 Método da Derivadas Clássicas e Unipolares
 Princípio estatístico
 Baseado em seis vetores DI, DII, DIII, aVR, aVL e aVF.
 Sistema de coordenada como a anterior, acrescido das 
coordenadas aumentadas
• Observe:
•Distribuição angular;
•Polaridade das derivações;
•Sinal dos ângulos.
•VR e VL possuem polaridade 
invertida em relação ao sinal 
algébrico dos ângulos
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