PROVA DE BIOFÍSICA - BIOFÍSICA DOS SISTEMAS

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PROVA DE BIOFÍSICA
Biofísica da respiração
Biofísica da circulação
Biofísica da contração
Biofísica do sistema renal
· SISTEMA RESPIRATÓRIO
O processo respiratório através de uma troca de ar com o meio atmosférico. Assegurando, assim, uma presença de oxigênio no sangue, necessária para reações metabólicas. 
É uma respiração intra e extracelular. Acontece com dois hemiciclos, com entrada e saída de alta entalpia. 
*Constituição & Funções:
1) Porção condutora: umidifica, aquece e purifica o ar. 
- nariz e seios paranasais, faringe, traqueia, brônquios e bronquíolos terminais. 
2) Porção respiratória: trocas gasosas entre o ar e o sangue.
- bronquíolos respiratórios, ductos alveolares e alvéolos pulmonares. 
3) Músculos da inspiração e expiração:
Músculos inspiratórios:
- diafragma: movimenta pra cima e para baixo.
- esternocleidomastoíde: traciona o esterno para cima. 
- intercostais externos: elevam o gradil costal.
- escaleno: elevam as duas primeiras costelas. 
Músculos expiratórios:
-abdominais: baixam as costelas inferiores e elevam as vísceras abdominais. 
- intercostais internos: baixam o gradil costal.
OBS: na inspiração, a cavidade torácica se expande, os músculos intercostais externos se contraem e o diafragma também. Já na expiração, a cavidade torácica se contrai, enquanto os músculos intercostais e o diafragma relaxam.
*Mecânica Respiratória: 
-ventilação pulmonar
-difusão de gases
-transporte
-regulação da ventilação
O Pulmão é uma estrutura elástica que pode sofre colapso, mas isso não é uma regra. Esses permanecem expandidos graças a pressão pleural – acúmulo de energia elástica. A pressão nessa região é negativa e isso equilibra as forças intrapulmonares. Além disso, suas porções finais, como os bronquíolos são ramificados, aumentando, portanto, a superfície de contato.
Essa distensão elástica do pulmão é auxiliada através da pressão pleural. Pleura é o tecido que reveste os pulmões, na qual há um liquido que facilita a movimentação pulmonar. Nessa região é mantida uma certa pressão, importante pra mecânica respiratória, negativa. Como a pressão atmosférica é positiva, a entrada de ar acontece de forma passiva porque há diferença de pressão entre os meios intra e extra. 
A contração e o relaxamento dos músculos esqueléticos criam mudanças de pressão do ar. Durante o repouso a pressão alveolar é igual a pressão atmosférica alveolar é igual a pressão atmosférica. Nessa inspiração essa pressão alveolar é menor que a atmosférica, permitindo assim que o ar entre. Em contrapartida, expiração a pressão alveolar é maior que a atmosférica, assim o ar sai. 
 Destacamos três pressões nessa mecânica respiratória:
* pressão intrapleural: sempre negativa.
*pressão atmosférica: sempre positiva.
*alveolar: próximo a zero, podendo atingir valores levemente negativos e positivos. 
*pressão transpulmoar: é a relação entre as pressões do pulmão- alveolar e intrapleural.
O fluxo de ar para dentro e fora dos pulmões ocorre por causa das mudanças cíclicas na pressão intra-pleural e alveolar. 
#PNEUMOTÓRAX: ocorre quando o ar penetra no folheto intrapleural e a pressão que era negativa, torna-se positiva ou atmosférica. O tórax se dilata, mas o pulmão não acompanha. Assim, o movimento de inspiração é feito, mas o pulmão não consegue expandir-se, porque ao seu redor tem uma pressão positiva, formando uma barreira. 
*Tipos de fluxo:
- Laminar: apresenta velocidade constante e um fluxo silencioso. Essa detecção é feita com ausculta, na anamnese. Uma entropia adequada. O liquido é escoado lentamente, dispondo-se em camadas concêntricas. O escoamento é mais rápido no centro e reduzido nas paredes devido ao atrito. É considerado normal. 
-Turbilhonar: sons audíveis e velocidade criticam, com entropia exagerada. O escoamento é rápido e distribui-se de forma irregular. Essa irregularidade também pode ser detectada através da ausculta pulmonar. 
 
#MEDIDORES ESPIRIOGRÁFICOS: serve para saber a capacidade pulmonar, o volume de ar inspirado durante um ciclo, o volume de reserva inspiratória, de reserva expiratória e residual (ar que não pode ser expulso do pulmão, para não colabar, fato que normalmente acontece por falta de surfactantes), capacidade pulmonar total, capacidade vital, capacidade inspiratória e capacidade funcional residual.
O grau de expansão do pulmão em relação a pressão transpulmonar é denominado complacência, essa é inversamente proporcional à constante elástica. Doenças como fibrose está associadas a diminuição da complacência, na qual a parede dos alvéolos é substituída por tecido fibroso, reduzindo a capacidade de absorção de ar. Já o enfisema é associado ao aumento da complacência, onde há perda do tônus na parede dos alvéolos. 
*SURFACTANTE: auxilia na complacência pulmonar, é uma das ultimas substancias básicas produzidas na gestação, por isso recém nascidos prematuros, podem apresentar problemas respiratórios.
· SISTEMA CIRCULATÓRIO:
O coração é constituído por uma rede de artérias e veias, das quais a circulação sanguínea é direcionada a todo corpo.
A circulação pulmonar é venosa, ou seja, rica em sangue venoso, enquanto a sistema é arterial. Essa ultima é direcionada para todas as partes do corpo e tem como função transportar nutrientes, metabólicos, gases, hormônios, auxiliar na termorregulação (homeostase) e regulação do equilíbrio ácido- base. 
*Componentes & Funções:
- Artérias: transportam sangue sob alta pressão e velocidade. 
-Arteríolas: ramos finais do sistema arterial.
-Capilares: responsáveis pelas trocas gasosas/fluídos.
-Vênulas: coletam sangue dos capilares.
-Veias: tem calibre maior, com fluxo sanguíneo mais lento.
O nosso sistema circulatório é fechado, simples, funciona como um regime estacionário, com um sistema hidráulico e com vasos condutores.
Acima do coração, o campo gravitacional é a contra a circulação arterial e a favor da venosa. Já abaixo do coração esse campo age de forma contrária, ou seja, a favor da circulação arterial e contra a venosa.
Acima do coração:
campo a favor da circulação venosa.
Abaixo do coração: campo a favor da circulação arterial.
*Regime Estacionário:
Significa que o fluido que entra é igual ao que sai e permanece igual em todos os pontos.
O volume de sangue que entra e sai é igual na pequena e grande circulação, assim como a quantidade de sangue movimentada a cada impulso do coração, nas duas circulações. 
- O volume de sangue ejetado do coração a cada sístole é de 165ml.
A quebra do regime estacionário:
-edema pulmonar: a quantidade de sangue na pequena circulação é maior que a quantidade que sai.
-hemorragia: alteração no fluxo e na pressão.
*Relação entre velocidade, fluxo, pressão e resistência do sistema vascular: 
- Pressão sanguínea: pressão exercida pelo sangue na parede do vaso sanguíneo. A pressão do fluido é uma forma de energia potencial, pois ele tem habilidade para executar um trabalho útil. 
- Resistencia: oposição ao fluxo sanguíneo. Atrito do sangue ao se escoar pelas paredes dos vasos sanguíneos. Está relacionada com o tamanho do vaso, viscosidade do sangue e diâmetro do vaso.
Vale ressaltar que as pressões sanguíneas não são iguais em todo o sistema cardiovascular, pois se assim fossem, o sangue não fluiria, afinal o fluxo exige uma força propulsora que é gerada por meio da diferença de pressão. 
#ELETROCARDIOGRAMA:
É o gráfico de registro das atividades elétricas do coração. Os traços representam diferenças de pontencial em mV/s- normalidade ou alteração dos músculos e nervoso do coração.
-Onda P: despolarização dos átrios.
-Segmento PR: indica a velocidade de condução entre átrios e ventrículos.
-Complexo QRS: despolarização ventricular.
-Segmento ST: inatividade
-Onda T: repolarização ventricular, recuperação do potencial estacionário.
-Onda U: seguimento de onda T, potenciais tardios no inicio da diástole. 
· SISTEMA MUSCULAR
O musculo é um biossistema que transforma energia elétrica potencial (energia das biomoléculas) em calor e trabalho mecânico.
Cada musculo é constituídopor fibras musculares de contração rápida (movimentos explosivos) e de contração lenta (atividade de resistência). Essas fibras podem ser:
-Lisas: contração lenta. Presente na parede do intestino delgado, ducto biliar, ureteres, bexiga, trato respiratório, útero e vasos sanguíneos. 
· -Estriadas: contração rápida, formam músculos esqueléticos (contração voluntária) e cardíacos (involuntária).
Cada fibra é formada por conjuntos de miofibrilas constituídas por feixes paralelos de proteínas (actina e miosina) que conferem ao musculo a capacidade de contrair e relaxar. 
-Sarcolema: membranas plasmáticas + vasos sanguíneos. 
-Sarcoplasma: é como o citoplasmas das fibras musculares.
-Reticulo Sarcoplasmático: envolve as miofibrilas e é reservatório de cálcio. 
-Túbulos T: orifícios que potencializam os potenciais de ação.
Os sarcomeros são unidades de contração, pacotes de filamentos proteicos de actina, associado à troponina e tropomiosina, intercalados com os filamentos espessos de miosina. É uma região que se estende em duas linhas.
Cada polímero de actina liga fortemente ao íon Ca²+. No filamento fino existe o complexo troponina tropomiosina que regula a interação entre os filamentos finos e grossos do sarcomero. Inibe a contração (evita a contração involuntária desnecessária) quebrando o complexo actionomiosina.
*Contração Muscular:
Ocorre liberação dos íons de Calcio, elevação da concentração desse íon no sarcoplasma. Ligação do cálcio com o complexo troponina.
- Catálise da ATPase: promove o deslocamento do filamento tropomiosina, permitindo interação actina/miosina. Os produtos da hidrólise do ATP se dissociam da miosina e a cabeça da miosina se move, puxando o filamento da actina que promove o deslizamento. 
- Término da Contração:
1) Degradação da acetilcolina.
2) Canais iônicos fecham-se.
3) Repolarização da membrana.
4) Diminuição da permeabilidade do retículo sarcoplasmático. 
5) Os íons cálcio são bombardeados de volta ao reticulo (gasto energético).
6) Os íons são retirados das moléculas de troponina C, que volta a cobrir a conformação original.
7) A tropomiosina volta a cobrir a região de encaixe de actina.
8) Quebram-se os complexos miosina-actina.
9) O complexo miosina ATP se reconstitui nas cabeças de miosina, pronto para um novo potencial de ação.
*Músculo Estriado Cardíaco: tem fibra muscular similar a esquelética.
- fibras com um ou dois núcleos.
- retículo sarcoplasmático menos desenvolvido.
- fibras unidas pelos discos intercalares – três dispostos de especialização da membrana (desmossomos, zona de adesão e junção comunicante) que facilitam essa comunicação e posterior contração. 
*Músculo Liso: células permanecem aderidas umas às outras pela rede de fibras reticulares.
- actina e miosina se organizam de forma mais simples.
- não se observa sarcômero.
- os filamentos de actina prendem-se aos corpos densos e permanecem enrolados. 
- não há túbulos-T e o retículo é pouco desenvolvido.
-os íons cálcio são armazenados no meio extracelular.
-durante a contração a célula e seu núcleo se deformam. 
A fadiga muscular é uma condição em que o músculo não é mais capaz de gerar ou sustentar a produção de potencia esperada.
· SISTEMA RENAL:
 Diariamente, nosso organismo trabalha para manter seu balanço hídrico, com o objetivo de chegar ao equilíbrio osmótico. O plasma é filtrado sessenta vezes por dia, com cerca de três litros desse plasma. Urinamos um litro por dia e o restante é reabsorvido pelos túbulos néfricos.
 O sistema renal, portanto, tem como função remover os produtos da degradação para controle dos líquidos corporais. 
*Componentes & Funções:
-Rim: produz glicose em jejum prolongado, produz eritropoietina. Auxilia no metabolismo do cálcio. 
As excretas são substâncias produzidas no metabolismo celular de proteínas e ácidos nucleicos (amônia, ureia e ácido úrico).
-Néfrons: são unidades funcionais dos rins, túbulos contorcidos, microscópicos que filtram o sangue e produzem urina. 
 - capsula glomerular ou renal: envolve os glomérulos – rede capilar.
 - túbulos renais: conjunto de tubos – formação de urina. 
O rim é o principal órgão de excreção. A urina é produzida pelo córtex renal. Os ureteres conduzem a urina para a bexiga, onde ela fica armazenada até sua saída pela uretra. 
#MECANISMOS BÁSICOS DA EXCREÇÃO:
 Filtração glomerular reabsorção tubular 
 Secreção tubular 
 
 Excreção ducto coletor 
O plasma chega através da arteríola aferente, se ramifica em todos os capilares glomerulares e na região do glomérulo, Cápsula de Bowman e dos capitalres, onde acontece a filtração. Esse plasma contém água, íons, e diversas substancias que permanecem nessa cápsula por um tempo, mas a grande maioria delas volta, também, pelo capilar –arteríola aferente- que terá um contato íntimo por todo o contexto dos túbulos renais. Outras substancias saem desse contexto capilar e passam para a Cápsula de Bowman,fazendo o caminho dos túbulos néfricos. Ao longo de todo esse caminho, haverá muita coisa que será reabsorvida, voltando para o sangue.
Assim como também haverá substancias que serão secretadas, que deveriam ter sido filtradas e não foram, dando chance de coloca-las, “agora”, no túbulo néfrico. 
E, por fim, o ducto coletar coletará essa urina que está pronta para ser excretada. 
- O túbulo proximal e a região da alça de Henli tem contato intimo com capilares, por isso a reabsorção acontece em grande número nesse ínicio. Há também os vasos retos que estão em contato direto com essa alça, até chegar no túbulo distal, onde quem deveria ser secretado e filtrado já foi. Ou seja, está pronto a excreção.
*Contexto Físico:
O que vai ser filtrado inicialmente, deve sair do glomérulo e passar para a região da cápsula de Bowman, para pegar o contexto dos túbulos. Para que isso aconteça é necessário que haja uma pressão – pressão efetiva de filtração.
A filtração ocorre sob pressão: PEF = PH (PO+PC)
A pressão hidrostática do sangue, vai a favor da capsula de Bowan, deve superar as outras duas pressões para conseguir passar seus filtrados aos túbulos néfricos. Ou seja, deve vencer a pressão osmótica coloidal – pressão que os íons exercem sob o sangue- e a pressão capsular – que é aumentada com o acúmulo do filtrado.
Essa conta deve ser positiva, para mostram assim um bom funcionamento dos rins. Caso seja um delta negativo, nada está passando, ou seja nada está sendo filtrado, aumentando a chance de substancias toxicas em excesso causarem insuficiência renal. 
- A membrana filtrante é aberta, ocorro por meio de um processo seletivo e de transporte passivo.
Na região do glomérulo há barreiras seletivas entre o lumem dos capilares glomerulares e o espaço de Bowman.
- Barreira Mecânica de macromoléculas: dificultando passagem de macromoléculas.
-Barreira Elétrica: repulsão de proteínas do sangue e hemácias, devido a cargas negativas. 
- Podócitos: pseudópodes são prolongamentos que possuem fendas, dificultando passagem de algumas substancias. 
Apenas 20% do sangue é filtrado, os outros 80% voltam pela artéria eferente. 
-Substâncias retidas: água, glicose, aminoácidos, saís minerias, vitaminas, ureia e ácido úrico.
- Substâncias reabsorvidas: glicose, aminoácidos, vitamina, parte da água e sais. 
-Substâncias secretadas: resíduos, substancias toxicas, excesso de sais minerais e parte da água.
#REABSORÇÃO TUBULAR: é responsável pelo retorno de 99% do volume filtrado. Acontece ao longo do túbulo néfrico. É a recuperação de moléculas que foram filtradas, mas são essenciais ao organismo e devem retornar a circulação. 
Normalmente é reabsorvido 100% água, glicose e aminoácidos por processos ativos e/ou passivos.
A alça de Henle tem um papel importante na reabsorção de sódio e água, através de um mecanismo chamado contracorrente. A alça descendente é permeável a agua enquanto a descendente é pouco permeável a água, fazendo reabsorção de solutos. 
No túbulo proximal, cercade 70% da reabsorção acontece.
#REABSORÇÃO DE SÓDIO:
O sódio, inicialmente, é reabsorvido de forma passiva. Pois acontece a favor do gradiente de concentração, passando para células tubulares. Quando chega a esses túbulos, esse gradiente fica desfavorável, devido a reabsorção de água. Sendo necessário então gasto energético para que esse chegue ao sangue.
#REABSORÇÃO DE ÁGUA: a concentração de sódio diminuída no lúmen gera uma diferença de pressão, facilitando a passagem da água que entra nos capilares pela pressão hidrostática e oncótica, uma vez que o plasma tem baixa pressão de solvente. É um processo passivo, não envolvendo questão hormonal. 
*Grande parte da reabsorção da água fica por conta do hormônio antidiurético (ADH) que age no túbulo distal e no tubo coletor. Deve estar sempre ativo, pois envia sinais aos rins para que esse reabsorva água. Existe um tipo de diabetes, chamada insípidos, que é causada por uma deficiência desse hormônio, como consequência há um excesso de glicose na urina, glicosuria. 
#REABSORÇÃO DE CLORETO:
Está junto com o sódio e a água, então vai na mesma “leva” que esses. 
Sua concentração é alta no túbulo contorcido, gerando um gradiente de concentração favorável, passando assim para os capilares de forma passiva. 
#REABSORÇÃO DE BICARBONATO:
é bastante impermeável, ou seja, mais difícil de voltar e ser reabsorvido. É necessário fazer transformações físico-químicas nele para que isso aconteça. 
Primeiro esse bicarbonato será ionizado em sódio, formando bicarbonato de sódio. O íon mais o quebrará em ácido carbônico que consegue passar do lumen para as células peritubulares, onde voltara a sua conformação original. 
Nessa região haverá gasto energético para que, finalmente, chegue de volta aos capilares. 
*Composição do Sistema Renal:
-Plasma sanguíneo: composto por proteínas incapazes de atravessar as paredes dos néfrons, permanecendo no sangue para posterior distribuição no corpo. Demais substancias necessárias ao organismo. 
-Filtrado glomerular: ureia e aminoácidos, substancias tóxicas e em excesso, capazes de atravessar a parede dos vasos até o interior da capsula renal.
-Urina: contém ureia, amônia, sais, ácido úrico, substancias em excesso e água em excesso. 
*Mecanismo de controle do filtrado:
-Pressão de filtração: mecanismos altamente eficientes para controlar a filtração glomerular. 
Quando há vasoconstrição da arteríola aferente, a quantidade de plasma que entra na região do glomérulo será menor, reduzindo a pressão nos capilares glomerulares, uma vez que há menos plasma pressionando esses glomérulos. Assim há uma redução da filtração plasmática e consequente um volume de urina muito pequeno.
Fatores que atuam para isso: adrenalina, por exemplo, atuam desacelerando o sistema renal. Aldosterona incialmente auxilia na reabsorção do sódio, que quando acontece, fica-se com excesso de agua na região, auxiliando por tanto a reabsorção dessa. 
 O antidiurético também é um fator, age principalmente, na porção do ducto coletor.
Em alguns casos, há uma produção maior de urina, isso acontece quando há uma vasoconstrição da arteríola eferente, dificultando a saída dos filtrados para os capilares sanguíneos. Aumentando, portanto, a pressão do filtrado e consequente aumento da filtração plasmática e de concentração de proteínas no plasma. Culmina, assim, para uma maior reabsorção proteica. 
*Parâmetros de fluxo renal:
-Fluxo renal plasmático (FRP): é a quantidade de plasma que chega aos rins por minuto. Varia de 540 a 660 ml/m.
-Fluxo renal sanguíneo (FRS): é a quantidade de sangue (plasma + hemácias) que flui através da vasculatura renal.
Ao conhecer o FRP consegue-se calcular o FRS, através dos dados de hematócrito, é possível analisar a frequência, em termos de volume, chegando até o glomérulo em si e qual a porcentagem de filtração. Ou seja, é possível avaliar se essa filtração está sendo efetiva. 
-Ritmo de filtração glomerular (RFG): volume do plasma que é filtrado por minuto. É cerca de 21% do FRP. Dos 600 ml/min que chega ao glomérulo, de 120 a 15 ml/min é filtrado. 180 L em 24 horas. Não se urina esses 180 L em um dia porque a taxa de reabsorção é muito alta, cerca de 99%.
-Fluxo eferente plasmático (FEP): é o que resta no plasma, após a retirada do seu liquido pelo RFG.
Esse fluxo de plasma vai para a artéria eferente. 
FEP= FRP – RFG – MEDIDA DE FUNÇÃO RENAL
Volume que voltou para a circulação= fluxo renal plasmático – ritmo da filtração glomerular. 
Se esse calculo for negativo significa que tá filtrando demais. 
*Indicadores bioquímicos de função renal:
-Ureia: 90% desse metabólito nitrogenado é excretado pelos rins. É parcialmente, reabsorvida, após o processo de filtração. Alterações nos níveis plasmáticos de ureia decorrentes de insuficiência renal surgem mais precocemente quando comparada a creatinina.
-Creatinina: usada para armazenar energia no musculo. Sua excreção só acontece via renal, não é reabsorvida nem reaproveitada. Por isso seus níveis refletem a taxa de filtração glomerular, na qual seus níveis altos indicam uma deficiência da funcionalidade renal.