ED - Efeitos biológicos das radiações não ionizantes

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ROTEIRO DE ESTUDO DIRIGIDO 8: 
- Efeitos biológicos das radiações não ionizantes 
 
1. Caracterize o espectro de emissão de radiações eletromagnéticas emitidas pelo Sol que 
atinge a superfície da Terra. 
 
As radiações eletromagnéticas emitidas pelo Sol apresentam um amplo espectro 
caracterizado por radiações na ordem crescente de energia: micro-ondas, infravermelho, 
radiação visível e ultravioleta A, B e C, sendo que a última não chega a superfície devido 
à camada de ozônio.. 
 
2. O que são cromóforos? Cite exemplos de cromóforos para radiação ultravioleta. 
 
É a molécula ou parte dela capaz de absorver energia de uma radiação não ionizante de 
comprimento de onda específico. 
Exemplos: DNA, RNA, proteínas, citocromo C. 
 
3. Explique os efeitos diretos e os efeitos indiretos das radiações não ionizantes. 
 
Dentre as radiações não-ionizantes, a ultravioleta se destaca. Os raios UV interagem 
diretamente com o DNA, podendo provocar alterações nos seres vivos (eritemas, 
pigmentação, diminuição da resposta imunológica, indução ao câncer de pele, etc.) Nos 
efeitos diretos a energia de radiação é absorvida por importantes biomoléculas como 
DNA, RNA e proteínas. Nos efeitos indiretos da radiação é absorvida pela água e há 
formação de radicais livres. 
 
4. Relacione os efeitos biológicos da radiação ultravioleta com a absorção das radiações 
não ionizantes pela matéria viva. 
 
DNA: A mudança nas bases nitrogenadas, pode afetar as estruturas secundárias e 
terciárias e vice-versa. As distorções da dupla hélice são causadas por quebras de pontes 
de hidrogênio e das fitas, podem também sofrer roturas de cadeias polinucleotídicas, mas 
é menos comum. Quanto às bases nitrogenadas, dímeros de pirimidina são formados 
(principalmente timina, mas também uracila, citosina e uracila-citosina) e podem levar a 
inativação celular, mutagênese e transformação neoplásica. Outras lesões em bases 
nitrogenadas: fotoprodutos de hidratação de pirimidinas, que induzem mutagênese; 
Ligações entre aminoácidos e bases nitrogenada, em doses baixas são ligações 
fotoinduzidas; Fotoadição de bases nitrogenadas - adutos, que acontece entre bases 
adjacentes. 
 
RNA: São efeitos semelhantes às induzidas no DNA, hidratos de uracil, ligação covalente 
entre citosina e tiouracil. 
 
PROTEÍNAS: Atuam principalmente em seus cromóforos, que são aminoácidos 
aromáticos, ligações peptídicas e pontes dissulfeto. Entre os alvos mais frequentes estão 
a cistina, triptofano, fenilalanina e tirosina. Seus fotoprodutos são as seguintes 
transformações: cistina → alanina ou cisteína; triptofano → ácido aspártico; 
histidina→histamina (que atua no eritema induzido pelo UV). Outros efeitos das 
radiações não ionizantes em proteínas são: alteração da massa molecular, alteração da 
solubilidade, aumento da sensibilidade à desnaturação térmica, alterações nas 
propriedades ópticas, alteração da viscosidade, alteração de propriedades antígenas e 
inativação enzimática 
 
5. Quais são as principais alterações induzidas pela radiação ultravioleta no DNA? Quais 
as possíveis consequências? 
 
Pode causar a formação de dímeros de pirimidina, fotoprodutos de hidratação de 
pirimidina, ligações entre aminoácidos e bases nitrogenadas, adutos e ruptura de fitas. 
Pode causar mutações que não conseguem ser revertidas pelos mecanismos de reparo e 
levar à transformação celular, carcinogênese e morte celular. 
 
6. Justifique a importância da camada de ozônio para a vida na Terra, enfocando nos 
efeitos da radiação ultravioleta nos seres vivos. 
 
A camada de ozônio absorve a radiação ultravioleta C, que tem comprimento de onda 
entre 200 e 290 nm, podendo ser facilmente absorvida pelo DNA e proteínas, com grande 
potencial citotóxico e carcinogênico. Além disso, diminui muito a incidência de raios UV 
B sobre a superfície terrestre. Logo, a camada de ozônio nos protege, em parte, de sofrer 
os efeitos danosos da radiação ultravioleta. 
 
7. Explique o processo de indução de eritema pela radiação ultravioleta. 
 
Ocorre a partir da liberação de substâncias como histamina, serotonina, prostaglandinas 
e bradicinina, devido à inativação celular. Ocorre peroxidação dos lipídeos e liberação do 
conteúdo lisossômico. 
 
8. Como a radiação ultravioleta induz a pigmentação da pele? 
 
A radiação UV atua em precursores da melanina, induzindo sua produção e pode acelerar 
sua transferência dos melanócitos, presentes na camada basal da pele até os 
queratinócitos. 
 
9. Explique o mecanismo de ação dos protetores solares. 
 
Os filtros solares absorvem radiação UV, transformando os raios de alta energia em baixa 
energia, ou possuem agentes que sequestram os radicais livres. Os bloqueadores solares 
são substâncias opacas para UV, que absorvem ou refletem os raios UV, causando 
dispersão. O fator de proteção é em relação às doses limiares eritematógenas. 
 
10. Justifique o “banho de sol” para o metabolismo do cálcio e do fosfato? 
 
O metabolismo do cálcio e do fosfato é regulado pela vitamina D. Para essa vitamina ser 
produzida, é necessário que seu precursor 7-dehidrocolesterol, presente na pele, seja 
ativado pelos raios UVB, obtidos pela exposição ao sol. 
 
11. Explique o processo de fotocarcinogênese pela radiação ultravioleta. 
 
A radiação ultravioleta pode causar lesões no DNA levando a alterações no código 
genético ou lesões em enzimas de reparo do DNA, as quais levam a um funcionamento 
não ideal da célula ou até morte celular, causando a fotocarcinogênese. 
 
12. O que é o índice UV? Justifique sua importância. 
 
É a medida científica internacional do nível de radiação emitida pelo sol, que pode ser 
alterada de acordo com a época do ano, horário do dia e posição do planeta. É muito 
importante para adequada proteção contra os raios solares e prevenção do câncer de pele. 
 
13. O que é fotobiomodulação? Cite exemplos de efeitos sistêmicos da fototerapia. 
 
Fotobiomodulação é a exposição à luz de baixa potência para gerar efeito regenerativo. 
Uma radiação não ionizante ativa um cromóforo que transfere sua energia para uma 
biomolécula, que tem sua função celular alterada. Pode provocar alívio da dor, tem efeito 
anti inflamatório e pode ser usado no tratamento de feridas. 
 
14. Explique o mecanismo de ação dos fotossensibilizadores na terapia fotodinâmica. 
 
O agente químico exógeno é captado pela células alvo, que absorve energia do agente 
físico (luz LED) e produz radicais livres em grande quantidade, causando um grande 
estresse oxidativo. Dessa forma, causa instabilidade em lipídeos da membrana celular, 
causando desestabilização e desestruturação, levando à inativação celular. 
 
 
Descreva, sucintamente, uma estratégia de avaliação de efeitos biológicos de radiações 
não ionizantes, utilizando um modelo experimental em nível molecular, celular ou 
sistêmico. 
 
Uma estratégia para avaliação dos efeitos biológicos à nível molecular seria analisar a 
presença de alterações no DNA causadas pela radiação não ionizante, e que ao não se 
repararem da forma correta podem levar a mutações e até mesmo morte celular. Também 
pode ser feita a análise da presença de dímeros, principalmente de timina, da formação 
de ligação entre bases nitrogenadas e aminoácidos, e da presença de bases modificadas e, 
em menor grau, se há quebras na cadeia de DNA. As mesmas modificações podem 
ocorrer no RNA. Para avaliar mutações no DNA é possível utilizar o teste de Ames e de 
micronúcleo. 
Pode-se avaliar também o efeito das radiações não ionizantes a nível celular a partir do 
estudo das proteínas, que podem sofrer alterações na massa, solubilidade e até mesmo 
sofrer inativação. Dessa forma, pode ocorrer alteração nos processos celulares. A 
avaliação dessas mudanças pode ser feita a partir de culturas celulares e avaliação de 
proliferação e morte, bem como por metodologias proteômicas, como cromatografia e 
espectrometriade massas. 
Para avaliar os efeitos sistêmicos, é possível utilizar o modelo animal para verificar se 
ocorrem mudanças cutâneas que ocorrem quando há contato com radiações não 
ionizantes, como por exemplo eritema, pigmentação, espessamento e fotocarcinogênese. 
Essa avaliação pode ser feita por meio da análise de queratinócitos, melanócitos e 
alterações fenotípicas. No modelo animal também é possível observar os efeitos sobre o 
globo ocular, como fotofobia, hemorragia e catarata.