biofisica (2)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENFERMAGEM
BIOFÍSICA
RESUMO
Teresina
Fevereiro de 2021
Biofísica da respiração
O aparelho respiratório é responsável pela rápida troca de gases entre o ambiente e o ser vivo, o sistema respiratório funciona integrado ao circulatório ele possui dois hemiciclos: A Inspiração na qual o ar atmosférico é aspirado para uma região permeável (o pulmão), onde entra em contato com o sangue e permite absorção de O2 e a Expiração que é o processo no qual o ar pulmonar é expelido para o ambiente, eliminando CO2 e outros componentes para fora. Dessa forma, o aparelho respiratório realiza a troca entre O2 e CO2 no pulmão e o aparelho circulatório conduz O2 aos tecidos e remove CO2 deles e leva até o pulmão.
O pulmão funciona como uma membrana de troca gasosa, porém, ele não tem a capacidade de receber ar por si só. A entrada (inspiração) de ar no pulmão está relacionada à expansão da caixa torácica pelo auxílio de músculos respiratórios, bem como a saída (expiração) está ligada com a diminuição dessa caixa. A contração do diafragma é suficiente para expandir o pulmão e proporcionar a entrada d e ar nesse órgão. Além da contração do diafragma, há uma participação dos músculos intercostais externos (se contraem) e internos (relaxam). Essa contração gera um a elevação da caixa torácica, expandindo-a mediante o trabalho muscular dos intercostais associados a músculos do pescoço. 
O simples ato de entrada e saída de ar dos pulmões não está restritam ente ligado à física da mecânica da respiração, mas sim na diferença de pressões entre a cavidade pulmonar e o meio externo que essa mecânica causa. É essa gradiente de pressão que regula a entrada de ar nos pulmões (Lei de Boyle- Mariote).
O oxigênio é transporta do no sangue carreado junto à hemoglobina (oxihemoglobina) ou dissolvido no plasma. Bem como o CO2, que pode ser transportado pela hemoglobina ( carbohemoglobina) ou dissolvido no plasma sanguíneo, ou mesmo na forma de íons bicarbonato.
A hemoglobina é uma proteína grande com posta por quatro cadeias polipeptídicas (α, β, Υ e Ϩ) ligadas covalentemente a quatro grupos hem e (estrutura base da molécula que contém o ferro) formado por quatro anéis pirrólicos ligados a um a molécula de Fe ferroso. Os gases se ligam nesse ferro.
Quando o sangue chega ao pulmão, a pressão parcial de O2 no sangue é de aproximadamente, fazendo com que o O2 se ligue a hemoglobina, pois nos alvéolos, esse gás chega em altas pressões. Quando o O2 se liga a hemoglobina, esta fica 97%, com volume percentual de 19%. Chegando aos tecidos, o O2 passa a ser dissociado da hemoglobina para ser liberado, fazendo com que sua pressão parcial diminua a, obtendo-se uma hemoglobina 75% saturada, com volume percentual d e 14%, o que prova que a hemoglobina também serve de reservatório de oxigênio.
Os gases, devido as suas capacidades de se dissolverem em líquidos, podem ser assim transportados no plasma. Essa dissolução depende da Lei de Henry quanto mais facilmente o gás se dissolve no plasma, maior seu volume a ser transporta do dissolvido. 
Complacência é a capacidade do órgão de aumentar seu volume quando for submetido a um aumento de pressão. Se o órgão é capaz de se expandir com baixos níveis pressóricos, diz-se que ele é “muito complacente” – o contrário é verdadeiro. A complacência pulmonar específica mede o grau da elasticidade de cada unidade de volume de um pulmão. Ela é razão da própria complacência e o volume do compartimento.
Biofísica da circulação
O sistema circulatório é formado por basicamente quatro componentes: O coração que funciona como uma bomba muito premente, os vasos sanguíneos que são uma rede contínua unida pelo coração, o sangue que é u fluido parte celular parte liquido e o sistema de controle que é o sistema nervoso autônomo ligado ao sistema nervoso central.
Células dos marca-passos atriais disparam um PA que se propaga através dos feixes nervosos do coração (etapa em campo eletromagnético). Este PA inicia uma contração muscular do coração que ejeta o sangue no sistema de vasos (etapa em campo gravitacional).
O potencial de ação do miocárdio também possui as três ondas clássicas de: despolarização, polarização invertida e Repolarização. Essas ondas se dirigem em várias direções e a resultante de seus vetores origina um eixo elétrico do coração. O registro da atividade elétrica no coração é feito pelo eletrocardiograma (ECG).
“A circulação sanguínea é um sistema fechado com o volume circulatório em regime estacionário”. Isto significa que o sangue está contido em um sistema fechado de bomba hidráulica e vasos condutores (sem vasamento) e o que entra de um lado é igual ao que sai do outro (estado estacionário), ela divide em circulação pulmonar (ou pequena circulação) e circulação sistêmica (ou grande circulação/ circulação periférica).
Grande circulação (cerca de 75% do volume sanguíneo), A pequena Circulação (cerca de 25% do volume sanguíneo) Volume de ejeção de ambos os ventrículos de um cão de 20Kg é de 27 ml, ou seja, o coração ejeta cerca de 54ml por batimento. Apesar de a área dos segmentos vasculares e a velocidade do sangue serem variáveis, o fluxo é constante nelas para manter um regime estacionário.
Hemodinâmica
A hemodinâmica estuda a circulação do sangue. Para termos uma ideia, é o equivalente da hidrodinâmica se o líquido fosse água e não sangue, ela é estudada de uma maneira mais aprofundada na especialidade de cardiologia. Pode ser separada em três grandes grupos: Hemodinâmica venosa que é mais complexa pois não há uma bomba a criar um gradiente de energético para assegurar um fluxo sanguíneo.Assim o sistema venoso, sobretudo dos membros inferiores, está sujeito não só à energia hidrostática mas também à força da gravidade que favorecem a estase nas regiões de declive, a hemodinâmica cardíaca 
QUESTÕES 
1-Descreva as funções do sistema renal ou urinário
O sistema renal é responsável pela manutenção do volume dos líquidos extracelulares e pela concentração dos mais variados íons e substâncias. Participa da regulação da pressão arterial média e retira resíduos e impurezas do sangue. Os rins realizam diversas funções através da filtração glomerular, reabsorção e secreção tubular.
2- Esquematize um modelo biofísico para o estudo da função renal, identificando e nomeando os diversos segmentos e os processos que ocorrem nas diversas estruturas e etapas de depuração do plasma e de formação da urina.
3- Descreva as características da Membrana filtrante do glomérulo com relação à sua permeabilidade às substâncias presentes no plasma. De que depende a concentração e a quantidade de uma substância no filtrado glomerular?
A membrana filtrante do glomérulo é totalmente permeável a moléculas de massa até 5.000 dáltons, que passam livremente para o glomérulo. As moléculas de 5.000 até 70.000 dáltons passam em razão aproximadamente inversa à massa molecular, mas em quantidades extremamente diminutas. Do volume de plasma que entra no rim, cerca de 1/5 é filtrado, e 4/5 continuam no setor sanguíneo. Como no néfron a difusão de pequenas moléculas é fácil, rápido equilíbrio de concentração se estabelece entre o setor urinário (filtrado) e o setor sanguíneo (sangue). A taxa de filtração glomerular (TFG) é o volume de líquido que é filtrado para dentro da cápsula de Bowman, localizada no glomérulo, por unidade de tempo e é influenciada pela pressão de filtração, pressão hidrostática criada pela cápsula de Bowman e o coeficiente de filtração glomerular, além da regulação do fluxo sanguíneo das arteríolas glomerulares. Quando é mantida a pressão arterial média entre 80 mmHg e 180 mmHg, a TFG é em média 180 L/dia ou 125mL/min.
4- Descreva o processo de Filtração Glomerular, identificando e nomeando as pressões e outros fatores envolvidos na determinação da Pressão Efetiva de Filtração (PEF) e do Ritmo deFiltração Glomerular (RFG).
A primeira etapa na formação da urina pelos rins é a ultrafiltração do plasma pelo glomérulo. Em adultos normais, o RFG varia de 90 a 140 mL/min, nos homens, e de 80 a 125 mL/min, nas mulheres. Portanto, os glomérulos filtram até 180 L de plasma a cada 24 horas. As forças responsáveis pela filtração glomerular do plasma são as mesmas presentes em todos os leitos capilares. A ultrafiltração ocorre porque as forças de Starling impulsionam o líquido da luz dos capilares glomerulares através da barreira de filtração, para o espaço de Bowman. A pressão hidrostática do capilar glomerular está orientada para promover o movimento de líquido do capilar glomerular para o espaço de Bowman.
5-Quais os fatores que podem modificar a PEF? Qual o mecanismo de cada um desses fatores?
A PEF representa a soma das forças hidrostáticas e coloidosmóticas que tanto favorecem como se opõem à filtração através dos capilares glomerulares. Em certas condições patológicas associadas à obstrução do trato urinário, a pressão na cápsula de Bowman pode aumentar de forma marcante. Aumentando-se a fração de filtração também se concentram as proteínas plasmáticas e se eleva a pressão coloidosmótica glomerular. Já a pressão hidrostática glomerular é determinada por três variáveis, (1) pressão arterial, (2) resistência arteriolar aferente e (3) resistência arteriolar eferente.
6- Nomear as siglas e identificar os parâmetros de Quantidade, Fluxo e Concentração em cada um dos segmentos e dos processos da função renal. 
QAA – Quantidade Artéria Aferente; QAE – Quantidade Artéria Eferente; QF – Quantidade de Filtração; QR – Quantidade de Reabsorção; QE – Quantidade de Excreção; QVR – Quantidade do Valor de Reabsorção; PM – Peso molecular; RFP – Fluxo Plasmático Renal; RFG – Ritmo de Filtração Glomerular; TMR – Taxa Molecular de Reabsorção.
7- Sendo conhecidos: FRP = 600 mL/min, RFG = 100 mL/min, P = 1,2 mg/mL, PM < 500 D. Calcular: FEP, QAA, QAE e QF.
FEP=600-100=500mL/min
QAA= 1,2 x 600= 720 mg/min
QAE= 500 x 1,2= 600 mg/min
QF= 100 x 1,2= 120 mg/min
8- Sendo dados: FRP = 600 mL/min, FEP = 480 mL/min, P = 2 mg/mL, calcular:, QE e QVR, sabendo-se que a substância em estudo em estudo não é reabsorvida e nem secretada e tem PM < 800 D.
QAA= 2 x 600= 1200 mg/min
QAE= 480 x 2= 960 mg/min
QE= 1200 – 960= 240 mg/min
QVR= 1200 mg/min
9- Conceitue Transporte Máximo (TM) de Reabsorção (TMR) e de Secreção (TMS) e Limiar Renal Plasmático (LRP). 
Existe um limite para os néfrons mediarem o transporte de solutos através das membranas celulares e permitir a ocorrência da reabsorção e secreção. Pois as células tubulares não têm transportadores suficientes para uma quantidade extra de solutos que porventura cheguem à luz tubular. Então, quando ocorre essa sobrecarga de solutos, as proteínas transportadoras ficam ocupadas e não conseguem transportar os solutos excedentes de um meio para o outro, comprometendo assim a reabsorção tubular. Esse processo limitado é conhecido como transporte máximo (TM). Limiar renal plasmático é o limite do transporte máximo, exemplo: quando o limiar renal da glicose é ultrapassado a glicose começa a aparecer na urina.
10- Sendo dados: FRP = 600 mL/min, RFG = 100 mL/min, P = 0,6 mg/mL, PM = 1.200 e TMR = 100 mg/min, calcular: QAA, QAE, QF, QR, QE e QVR. Repetir os cálculos para uma concentração plasmática dessa substância (P) de 2 mg/mL.
QAA= 0,6 x 600= 360 mg/min
QAA’’= 2 x 600 = 1200 mg/min
QAE= 500 x 0,6 = 300 mg/min
QAE’’= 500 x 2 = 1000 mg/min
QF= 100 x 0,6 = 60 mg/min
QF’’= 100 x 2 = 200 mg/min
QR= 100mg/min
QE= 60 – 100= -40 mg/min
QE’’= 200 – 100= 100 mg/min
QVR= 300 + 100= 400 mg/min
QVR’’= 1000 + 100= 1100 mg/min
11- Conhecendo-se: FRP = 600 mL/min, RFG = 100 mL/min, P = 0,2 mg/mL, PM <600 D e TMS = 200 mg/min, calcular: QAA, QAE, QF, QS, QE e QVR. Repetir os cálculos para P = 0,8 mg/mL.
QAA= 0,2 x 600= 120 mg/min
QAA’’= 0,8 x 600 = 480 mg/min
QAE= 500 x 0,2 = 100 mg/min
QAE’’= 500 x 0,8 = 400 mg/min
QF= 100 x 0,2= 20 mg/min
QF’’= 100 x 0,8= 80 mg/min
QS= 200mg/min
QE= 120 – 100= 20 mg/min
QE’’= 480 – 400= 80 mg/min
QVR= 120 – 20= 100 mg/min
QVR’’= 480 – 80= 400 mg/min
12- Conceituar Taxa de Depuração Plasmática (TD) ou “Clearence” de uma substância, informando os valores máximo e mínimo que esse parâmetro pode assumir.
Indica o volume de plasma que fica totalmente livre do soluto por unidade de tempo. Verifica a eficiência com que os rins excretam substâncias. Os valores normais de Clearance de creatinina são: Crianças: 70 a 130 mL/min/1,73 m²; Mulheres: 85 a 125 mL/min/1,73 m²; Homens: 75 a 115 mL/min/1,73 m².
13- Sendo dados: FU = = 1,2 mL/min, U = 130 mg/mL e P = 2 mg/mL, calcular a TD dessa substância. 
QE= 1,2 x 130 = 108,33mg/mL
TD= 108,33 ÷ 2 = 54,165mg/mL
14-Calcular o “Clearence” (TD) das substâncias em estudo nas questões 8, 10 e 11.
TD= 240 ÷ 2 = 120 mg/mL
TD2= -40 ÷ 0,6 = -66,6 mg/ mL
TD2’’ = 100 ÷ 2 = 50mg/mL
TD3 = 20 ÷ 0,2 = 100 mg/mL
TD3’’= 80 ÷ 0,8 = 100 mg/mL