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Unidade 4 - Biotermologia Biotermologia Biotermologia Biotermologia Metabolismo basal é a demanda de gás oxigênio consumida por um ser vivo quando este se encontra em condições controladas de alimentação e estresse O homem é um animal endotérmico, ele mantém constante a temperatura corporal independente da temperatura do meio onde se encontra Sua temperatura interna encontra-se entre 36,5 e 37 °C, entretanto, medições retais (realizadas pelo reto) indicam temperaturas variando entre 37,3 e 37,6 °C Temática: Controle da Temperatura Corporal • Embora o homem seja classificado como um animal endotérmico, sua temperatura varia levemente. Assim, quando classificamos um animal como endotérmico indicamos que sua temperatura corporal é mantida dentro de um curto limite de variação. Essa variação observada se deve tanto a fatores internos como a fatores externos. • Durante o sono, com a diminuição do metabolismo, ocorre uma diminuição da temperatura corporal, sendo que o seu valor mínimo é alcançado em torno das 4 horas da manhã. A partir desse ponto ela passa a subir até o final da tarde, momento em que atinge seu valor máximo. Temática: Controle da Temperatura Corporal O controle da temperatura corporal está ligado ao hipotálamo, uma glândula situada no teto do terceiro ventrículo cerebral Quando na região anterior a glândula é lesada surge no paciente hipertermia, e caso a lesão seja causada na região posterior surge então hipotermia, o que demonstra que cada região dessa glândula é responsável pelos processos de termólise e termogênese de forma independente Equilíbrio térmico Hipotálamo Receptores térmicos Ponto de ajuste 37°C Aumento da temperatura Arteríolas da pele vasodilatação Glândulas sudoríparas vasodilatação Perda de calor Ramo simpático vasodilatador acetilcolina Redução do tônus simpático Equilíbrio térmico Hipotálamo Receptores térmicos Ponto de ajuste 37°C redução da temperatura Arteríolas da pele vasoconstricção Glândulas sudoríparas vasoconstricção Ganho de calor Musculatura Tremor Tremor Termogênese bioquímica Exercício Termorregulação Termo que, em biologia, refere-se ao conjunto de sistemas de regulação da temperatura corporal de alguns seres vivos Esta regulação é exercida graças à coordenação entre a produção (termogénese) e libertação (termodispersão) do calor orgânico interno A termorregulação é um mecanismo de homeostasia, já que, na presença de oscilações térmicas externas, possibilita a manutenção da temperatura corporal dentro de fronteiras definidas Mecanismos de Regulação da Temperatura Biotermologia Essa temperatura é mantida dessa forma graças a mecanismos eficientes de controle de calor corporal. Assim, quando animais endotérmicos são expostos ao frio, mecanismos de termogênese são ativados e, quando expostos ao calor, os mecanismos de termólise passam a atuar. Vamos descrever os dois processos de termogênese: a termogênese mecânica e a termogênese química. Produção de Calor O corpo humano consegue produzir calor através de vários mecanismos. A maior parte do calor é produzida pelos músculos esqueléticos (pelo metabolismo basal e atrito), o coração (pelo metabolismo basal e bombeamento sanguíneo), o fígado (pelo metabolismo basal e estimulação simpática) e o cérebro (pelo metabolismo basal) Termogênese Mecânica O homem, quando expostos ao frio apresentam tremores que são chamados de calafrios. Durante os calafrios há o atrito entre os músculos com eles mesmos e com outras vísceras. Esse atrito libera calor, o que acaba por aumentar a temperatura corporal. Termogênese Mecânica Animais que estão em processo de hipotermia conseguem manter sua temperatura através desses tremores musculares descontrolados Esses tremores, apesar de descontrolados, surgem não do músculo em si, mas de uma atividade nervosa descontrolada Termogênese Química É o meio mais importante para homem na manutenção da sua temperatura corporal. Esse tipo de termogênese ocorre pelo aumento do metabolismo, através de reações exotérmicas. As células que são responsáveis por armazenar gorduras (adipócitos), principalmente aquelas que estão localizadas no tecido adiposo marrom, são importantes fontes de energia térmica, pois possuem facilidade em converter seu estoque de energia química em térmica. Do Centro Para a Pele Logo abaixo da epiderme, uma grande quantidade de vasos sanguíneos estão dispersos por toda a superfície cutânea do ser humano. O sistema nervoso simpático controla o fluxo sanguíneo desses vasos através da vasoconstrição das arteríolas e das anastomoses arteriovenosas. O sangue que segue o fluxo para a derme está com a temperatura muito próxima da temperatura central do corpo, ao se aproximar da pele (que está em uma temperatura menor) o calor se propaga na direção da superfície corporal. Deste modo, o calor produzido nos órgãos profundos é dissipado por condução para a pele. Da Superfície Cutânea Para o Ambiente Vaporização Chama-se evaporação a passagem da água no estado líquido para o estado gasoso. No corpo humano, a evaporação ocorre nos pulmões e na pele Através desse meio, o corpo humano consegue dissipar cerca de 20 a 25% do seu calor total. Dessa forma, para cada grama de suor evaporada que o corpo libera, perde- se cerca de 0,58 kcal. A condução é a perda de calor por contato, quando um objeto se encontra com outro eles dividem sua energia (calor) de modo que o que estava mais quente perde calor e o mais frio ganhe calor. Sendo o ser humano mais quente que o objeto, ele irá perder calor. Em objetos sólidos como cadeira, cama e acentos apenas 3% do calor é dissipado. Já na condução com o ar, 15% do calor pode ser transferido para o ambiente através da ajuda da convecção que veremos abaixo. Convecção A corrente de convecção segue a lei de que os gases mais quentes sobem e os mais frios descem. Assim, quando o ar que está em contato com a superfície cutânea esquenta, ele tende a subir e um “ar novo” ainda não aquecido toma seu lugar. Este "ar novo" também vai ser aquecido e o ciclo continua. Desta maneira, sempre é possível ter um ar mais frio em contato com a pele e ajuda na condução pelo ar (15%). Pode se conseguir o mesmo efeito com o vento, porém, com uma rapidez maior. A piloereção e as vestes, pelo contrário, limitam a corrente de convecção criando uma zona privada entre a pele e o tecido, impedindo com que o ar seja renovado com rapidez e conservando o calor. Radiação • É a forma com que o corpo humano dissipa mais calor, cerca de 60% do total. Esse calor é dissipado na forma de ondas eletromagnéticas na faixa do infravermelho. • A pele humana apresenta um excelente poder emissivo, independente da sua cor. Ela tem uma potência de irradiação igual a 97% do que um corpo negro apresenta. • Os raios infravermelhos emitidos pela pele possuem comprimento de onda entre 5 a 20 μm, sendo que as radiações de 9 μm são as que possuem maior amplitude. • A pele é a principal fonte emissora de radiação térmica do corpo. Isso é decorrente do grande suprimento sanguíneo nesse órgão o qual está sob o controle do sistema nervoso central. O infravermelho é uma onda eletromagnéticaque está fora do espectro visível dos seres humanos pois seu comprimento de onda é muito longo para ser detectado pelo olho humano. Todos os objetos que possuem algum calor (acima do zero absoluto) emitem ondas em infravermelho; cada vez maior sua temperatura, maior é a quantidade de calor irradiada • Temática: Controle da Temperatura Corporal • • Existe um mecanismo pelo qual o relógio biológico humano consegue regular essas pequenas variações de temperatura em pessoas que trabalham durante a noite. Nelas se observa o inverso, ou seja, a temperatura máxima atingida pelo corpo ocorre durante a noite e a mínima durante o final da tarde. • • O homem, assim como outros animais, consegue realizar a manutenção do seu equilíbrio térmico com o seu meio adotando atitudes específicas, como, por exemplo, buscar ventilação quando o ambiente está quente. A ventilação aumenta a taxa de troca de volume de ar que está em contato com o corpo. Dessa forma ela permite que o ar mais frio entre em contato com o corpo, melhorando a transferência de calor por convecção e condução, processos que já foram estudados na aula anterior. Respostas fisiológicas ao frio e ao calor • Em uma situação normal, os sensores térmicos observam variações da temperatura do corpo central e cutânea, transmitindo ao centro integrado. Este, por sua vez, gera respostas que têm por objetivo conservar ou dissipar calor. • Alguma ruptura nesse equilíbrio fisiológico, ou danos estruturais a qualquer um desses níveis podem levar à perda da capacidade de regulação térmica, como ocorre na febre, hipertermia e hipotermia.
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