Anatomia e Fisiologia

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Anatomia e Fisiologia Humana
Disciplina: Engenharia Biomédica
Prof. Ernesto F.F. Ramírez
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Sumário
1. Introdução
2. Sistemas Orgânicos
2.1. Sistema Circulatório
2.2. Sistema Respiratório
2.3. Sistema Nervoso
2.4. Sistema Muscular
3. Homeostase
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1. Introdução
• Porque estudar anatomia e fisiologia do CH?
Facilita a 
comunicação 
com o corpo 
clínico do 
hospital
Refere-se às estruturas 
internas e externas do 
CH e suas relações
Estudo do 
funcionamento 
dessas 
estruturas
Útil durante o projeto de 
um equipamento médico
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (I)
distal
proximal
Vista Anterior
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (II)
Vista Lateral
Superior
Inferior
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (III)
Vista Posterior
Medial
Lateral
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (IV)
Plano 
Frontal ou 
Coronal Plano 
Sagital
Plano 
Transaxial
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (V)
Sentido Caudal
Sentido Cranial
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Introdução (cont...)
•Divisão do Corpo Humano
• 02 Regiões Principais: Axial e Apendicular
Cabeça, 
pescoço e 
tronco
Membros (extremidades 
superiores e inferiores)
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Célula
Água (mais de 60% do peso)
= +
Compostos 
orgânicos
carboidratos
lipídios
proteínas
ácidos 
nucléicos
Elementos químicos 
mais comuns
O, C, H, N (99% dos átomos)
Ca, P, K, Na, Cl, Mg, S, Fe, I
Introdução (cont...)
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•Vegetais e Bactérias: células procarióticas (não existe membrana 
no núcleo e organelas)
•Corpo Humano: células eucarióticas
Citoplasma
Núcleo
Membrana 
Plasmática
Introdução (cont...)
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DNA e manifestação dos genes:
•Cariótipo Humano: 22 pares de cromossomos autossômicos e 
01 par de cromossomos sexuais
•Cada cromossomo possui milhares de genes que contém o código 
para produção de 01 das formas de RNA (ribossômico, mensageiro 
ou de transporte) que é composto por uma sequência de aprox. 
1.000.000 de nucleotídeos
•A replicação do DNA ocorre durante a divisão celular.
•Visto que o DNA fica protegido no núcleo, ocorre a transcrição
para o RNA-m que sai do núcleo e vai para o citoplasma. Ali o 
RNA-m se junta a um ribossomo para começar a tradução, que 
consiste na síntese de cadeias de polipeptídeos através da 
combinação de aminoácidos trazidos pelo RNA-t 
Introdução (cont...)
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2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...)
A T G C
T A C G
A T G C
T A C G
A T G C
T A C G
DNA 
polimerase
Replicação do DNA ( erro < 1 / 109 )
Introdução (cont...)
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2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...)
A T G C
T A C G
A T G C
U A C G
Enzima
Transcrição do DNA
Introdução (cont...)
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2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...)
A T G C
T A C G
Transcrição do DNA (cont...)
RNA-m
O que diferencia a Transcrição da Replicação?
•A ação acontece apenas em um trecho do DNA
•Diferentes enzimas são utilizadas
•Somente é gerado um lado da cadeia (“fita”de RNA-m)
U A C G
Introdução (cont...)
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2. Sistemas Orgânicos
•Definição: conjunto de órgãos que funcionam juntos
Combinação de tecidos para realizar tarefas complexas
Sistemas Orgânicos (11)
1)Tegumentar (pele, cabelo, unhas e algumas glândulas): fornece 
proteção;
2)Endócrino (glândulas sem duto, tais como a tireóide e adrenais): 
secreção de hormônios;
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Sistemas Orgânicos (cont...)
3) Linfático (glândulas, nódulos linfáticos, linfa e vasos linfáticos): 
devolve o excesso de fluido e proteínas para o sangue e ajuda a 
defender o organismo contra infecções;
4)Digestivo (estômago, intestinos e outros): ingere comida e água 
quebrando moléculas grandes para serem absorvidas nas células e 
remove dejetos sólidos;
5)Urinário (rins, ureteres, bexiga e uretra): mantém o volume 
fluido do CH, elimina resíduos metabólicos e ajuda a regular a 
pressão sanguínea, e os balanços água-sal e ácido-base do CH;
6)Reprodutor (ovários, mamas, células reprodutoras, glândulas e 
dutos acessórios): produz óvulos ou esperma e fornece o 
mecanismo para a produção e sustentação do embrião;
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Sistemas Orgânicos (cont...)
7)Circulatório (coração, sangue e vasos sanguíneos): distribuição 
de substâncias para o CH;
8)Respiratório (vias aéreas e pulmões): fornece oxigênio (O2)e 
retira gás carbônico (CO2) do sangue;
9)Nervoso (cérebro, coluna cervical, nervos periféricos e órgãos 
sensoriais): regula as atividades do CH através da detecção e 
resposta a estímulos internos e externos;
10)Esquelético (ossos e cartilagens): proteção e apoio, produção de 
células sanguíneas, depósito de cálcio e fósforo;
11)Muscular (músculos esqueléticos): move o corpo e suas partes 
internas, mantém a postura e produz calor.
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório
Vasos Sanguíneos
•Veias = entram no coração
•Artérias = saem do coração
•Sangue arterial = rico em oxigênio
•Sangue venoso = rico em gás carbônico
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Sistemas Orgânicos (cont...)2.1) Sistema Circulatório (cont...)
Diagrama esquemático da anatomia do coração
válvula 
tricúspide 
(AV direita)
válvula 
pulmonar
válvula mitral 
(AV esquerda)
válvula aórtica
átrio direito
átrio esquerdo
ventrículo 
direito ventrículo 
esquerdo
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Sistemas Orgânicos (cont...)2.1) Sistema Circulatório (cont...)
veias 
cavas
artérias 
pulmonares
veias 
pulmonares
artéria 
aorta
Diagrama esquemático do sistema circulatório
Pulmão Órgãos
Sangue 
venoso
Sangue 
arterial
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) – Artérias Principais
coração
aorta ascendente
aorta descendente
ilíacas
subclávias
carótidas
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) – Veias Principais
coração
cava superior
cava inferior
ilíacas
subclávias
jugulares
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) 
Ciclo Cardíaco
•Sístole (contração)X Diástole (relaxamento)
•Pressão arterial = 120 mmHg (sistólica) e 80 mmHg (diastólica)
•Pressão venosa = 25 mmHg (sistólica) e 10 mmHg (diastólica)
•“Sons de Korotkoff” são utilizados para medir a pressão
•Potencial de Ação: Mudança na permeabilidade da membrana 
plasmática ao Na+ Æ aumento da [Na+] intra Æ despolarização 
(contração) Æ gasto de ATP para a bomba Na+K+ Æ diminuição 
da [Na+] intra Æ repolarização (relaxamento)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) 
•É criada uma “frente de onda” eletroquímica de 1 m/s
Nodo atrioventricular
Nodo sinoatrial
Feixe de His
Fibras de Purkinje
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) 
Eletrocardiograma (ECG)
•Medição / registro da atividade elétrica/ iônica do coração
Complexo QRS
P
Q
R
S
T
P = despolarização atrial; Q-S = despolarização ventricular; 
T = repolarização ventricular e atrial (mascarada)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) 
Débito Cardíaco
•Débito Cardíaco (DC) = fluxo de sangue bombeado por 
ventrículo (litros/min)
•Volume Sistólico (VS) = volume de sangue (em litros) 
bombeado em cada ventrículo durante um ciclo cardíaco, onde 
VS = Vol. Diastólico Final – Vol. Sistólico Final
•Freqüência Cardíaca (FC) = quantidade de ciclos cardíacos 
completados em um minuto (bpm = batimentos por minuto)
DC = VS x FC
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) 
Curva pressão-volume do coração
A B
CD
Volume (ml)
Pressão 
(mmHg)
0 50 100
120
A = válvula AV abre
B = válvula AV fecha
C = válvula aórtica abre
D = válvula aórtica fecha
Enchimento rápido
Contração isovolumétrica
Ejeção
Relaxamento 
ventricular
200
Área = Trabalho
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) 
Curva pressão-volume do coração (cont...)
A B
CD
Volume (ml)
Pressão 
(mmHg)
0 50 100
120
Enchimento rápido
Contração isovolumétrica
Ejeção
Relaxamento 
ventricular
200
Curva de um 
indivíduo normal
Curva de um 
indivíduo com 
hipertensão
A
D C
B
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Sistemas Orgânicos (cont...)2.2) Sistema Respiratório
•Leva e retira ar das superfícies do CH onde ocorre a difusão 
entre o ar e o sangue do sistema circulatório
cavidade nasal
cavidade oral
faringe
laringe
traquéia
pulmões
brônquios
bronquíolos sacos alveolares
Anatomia Básica
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2.2) Sistema Respiratório (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Propriedades dos Pulmões:
•Complacência: capacidade de expansão (100 x balão de “festa”)
•Elasticidade: Capacidade de retornar ao seu estado original
•Tensão superficial: resistência à distensão nos alvéolos
)1()sup( alvéolodoraioeerficialtensãoForça αα
O “surfactante” impede os alvéolos de “colabar”Æ RN prematuros 
ainda não produzem “surfactante”Æ necessário uso de respiradores 
e “sprays”de surfactante (UTI Neonatal)
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2.2) Sistema Respiratório (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Respiração: processo mecânico (INspiração e EXpiração)
•15 a 20 respiradas por minuto
•Tempo(EX) ~ 2 x Tempo(INS)
•Adulto Æ 350 x 106 alvéolos ~ 60-70 m2
•Respiradores mecânicos Æ pressão positiva (mais usados hoje em 
dia) ou negativa (respiradores extra-corpóreos, usados em vítimas 
de hipotermia).
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2.2) Sistema Respiratório (cont...) Sistemas Orgânicos (cont...)
Volumes e 
Capacidades 
Pulmonares
(em litros)
0
Capacidade 
Total
Capacidade 
Vital
Capacidade 
Funcional 
Residual
Volume Corrente
Volume de Reserva 
Expiratória
Volume Residual
1
2
3
6
Máx. EX
Máx. INS
Tempo
Volume (litros)
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2.3) Sistema Nervoso: integração e controle das funções do CH
Sistemas Orgânicos (cont...)
Divisão Anatômica:
•Central (SNC): todos os tecidos nervosos encobertos por ossos 
(cérebro e medula espinhal)
•Periférico (SNP): todos os tecidos nervosos que habilitam o corpo 
a detectar e responder a estímulos internos e externos
12 pares de nervos craniais
31 pares de nervos espinhais Æ neurônios
aferentes 
(sensoriais)
eferentes 
(motores)
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Nervos 
Periféricos 
Inferiores
Cérebro
Medula 
Espinhal
Nervos 
Espinhais
Nervos 
Periféricos 
Superiores
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Divisão Funcional:
•Somático: neurônios sensoriais e motores
•Autonômico: regulações involuntárias (musc. lisa e cardíaca; 
glândulas)
SimpáticoÆ “Luta ou Fuga” (fight or flight) Æ coração 
bate mais rápido, mais sangue no cérebro e músculos e 
menos sangue nas vísceras e na pele (vasos sanguíneos 
contraídos x dilatados)
ParassimpáticoÆ retorna o CH ao estado normal
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Esquema de um Neurônio
dendritos terminais pré-sinápticos
axônio
núcleo
corpo celular
nós de 
Ranvier
Símbolo:
axônio
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Composição do Neurônio
Axônio:
•varia de mm (cérebro) a 1m (medula espinhal até o pé)
•possui múltiplas sinapses (pontos de contato que contém 
neurotransmissores)
•nós de ranvier são “gaps”que aceleram a condução nervosa
Corpo Celular:
•possui o núcleo e múltiplos dendritos
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Massa Encefálica: Grande massa de tecido nervoso
Divisão em 3 partes: Cérebro, Diencéfalo e Haste Cerebral/Cerebelo
Cérebro:
•02 hemisférios conectados pelo corpo caloso Æ circunvoluções e 
sulcos (área total de 2,25 m2)
•Divide-se em massa branca (axônios Æ ligação do tálamo até o 
córtex) e massa cinzenta (córtex Æ 50 bilhões de neurônios)
•Contém os lobos (áreas com funções específicas)
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Lobos Cerebrais
Frontal
Occipital
Temporal
Parietal
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Lobo Frontal:
•movimentos voluntários dos músculos esqueléticos
•análise de experiências sensoriais
•personalidade, memória, emoções, raciocínio, julgamento, 
planejamento e fala
Lobo Parietal: resposta aos estímulos da pele e dos músculos
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Lobo Occipital:
•integra o movimento dos olhos(direção e foco)
•correlaciona imagens com experiências sensoriais
Lobo Temporal:
•interpreta experiências sensoriais, memoriza e registra 
estímulos visuais e sonoros (recebe neurônios da cóclea)
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2.4) Sistema Muscular
Sistemas Orgânicos (cont...)
•CH possui de 600 a 700 músculos esqueléticos que correspondem a 
40% da massa corpórea
•Divisão:
•Musculatura axial:
-proveniente do esqueleto axial
-60% dos músculos esqueléticos do CH
-posiciona a cabeça e a coluna, além de mover as costelas 
durante a respiração
•Musculatura apendicular: proveniente do esqueleto apendicular
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2.4) Sistema Muscular (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Tipos de músculos (localização)
a)Lisos: paredes dos vasos sanguíneos
b)Cardíacos: coração
c)Esqueléticos:
•geram calor para manter a temperatura do CH
•mantém a postura (contração contínua)
•geram/direcionam a força que move os ossos e juntas do corpo 
e da pele da face
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2.4) Sistema Muscular (cont...) Sistemas Orgânicos (cont...)
Corpo HumanoMúsculos da coxa
Tecido muscular
Fibra muscular 
(secção transversal)
Miofibrila
Túbulo transverso
Cisterna terminal
Sarcotúbulo
Contração 
Muscular
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2.4) Sistema Muscular (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
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2.4) Sistema Muscular (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
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2.4) Sistema Muscular (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Fibras Musculares Esqueléticas
•rápidas: cor vermelha, grandes e densas com bastantes reservas 
de glicogênio e poucas mitocôndrias Æ rapidez (tempo de 
propagação < 10 ms) e força, mas fadiga rápida (pouca ATP)
•lentas: brancas e 3 vezes mais lentas, entretanto possuem 
períodos de contração maiores com menos fadiga
•Corpo HumanoÆ fibras musculares são cor-de-rosa (mistura 
de fibras rápidas e lentas)
•para melhorar a resistência à fadiga é necessário fazer 
condicionamento físico
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•Processo em que as condições físico-químicas do CH são 
mantidas em faixas estáveis (temperatura, pressão, frequência 
cardíaca, frequência respiratória, níveis de oxigenação, 
concentrações iônicas, etc.)
•Mecanismo de “Bio-feedback” mantém a homeostase
Receptor
estímulo
Integrador Efetor
Resposta
3. Homeostase
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•Exemplo de “Bio-feedback” # 1:
Controle da Glicemia
Homeostase (cont...)
Baixo nível de 
glicose no sangue
Alto nível de 
Glicose no sangue
Pâncreas
Fígado libera 
glicose no sangue Nível normal 
de glicose no 
sangue
Células do CH 
(gordura, 
hepáticas) retiram 
a glicose do 
sangue
libera Glucagon 
através das 
células alfa
libera Insulina 
através das 
células beta
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•Exemplo de “Bio-feedback” # 2:
Natriurese por Pressão
Homeostase (cont...)
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Homeostase (cont...)•Exemplo de “Bio-feedback” # 3:
Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona