Prévia do material em texto

<p>Aula 02 – Biofísica</p><p>Profa. Dra. Rafaela Andrade Dantas Cerqueira</p><p>rafaelatoff@yahoo.com.br</p><p>INTRODUÇÃO A BIOFÍSICA</p><p>MANIFESTAÇÃO DA VIDA NO</p><p>UNIVERSO</p><p>Manifestação da vida no universo</p><p>• De que matéria são feitos os seres vivos?</p><p>• Por que partes da matéria se atraem ou se repelem?</p><p>• Como os seres vivos utilizam energia?</p><p>• E quais formas de energia?</p><p>• Por que fenômenos levam um determinado tempo para</p><p>acontecer?</p><p>• Como os seres interagem (no tempo e espaço) entre si no</p><p>universo natural?</p><p>Todos são objetos de estudo da Biofísica</p><p>Manifestação da vida no universo</p><p>Composição do Universo</p><p>- Objetos, cores, sons, movimentos, seres com</p><p>vida...</p><p>Composição dos seres vivos</p><p>- Célula, átomos, substâncias...</p><p>Tudo o que existe no universo conhecido</p><p>manifesta-se como matéria ou energia</p><p>Biofísica</p><p>Estuda em escala macro e microscópica os fenômenos</p><p>físicos e químicos.</p><p>Biofísica é o estudo da Matéria, Espaço, Energia e Tempo que</p><p>ocorrem nos sistemas biológicos.</p><p>Biofísica</p><p>Bios Physic</p><p>= natureza,</p><p>funcionamento</p><p>= vida</p><p>Os seres vivos são constituídos de MATÉRIA, e portanto:</p><p>• seus processos vitais ocorrem diante da conversão e utilização de ENERGIA</p><p>• ocupam ESPAÇO próprio e</p><p>• necessariamente ao longo do TEMPO.</p><p>Manifestação da vida no universo</p><p>Componentes fundamentais do universo => podem ser qualificados e</p><p>quantificados, sendo denominados de GRANDEZAS.</p><p>Biofísica - Grandezas</p><p>GRANDEZA FÍSICA</p><p>• É tudo aquilo que pode ser medido e associado um valor numérico e a uma</p><p>unidade;</p><p>• Seja quantitativamente, seja qualitativamente.</p><p>• Elas são simbolizadas por um valor numérico juntamente da sua unidade de</p><p>medida => Sistema Internacional de Unidades;</p><p>• Ex.: tempo, comprimento, velocidade, aceleração, força, energia, trabalho,</p><p>temperatura e pressão;</p><p>• Ex.: Relacionadas aos ritmos biológicos: Determinar os</p><p>ritmos da termorregulação, ritmos no sistema respiratório e</p><p>ritmos no sistema cardiovascular...</p><p>GRANDEZA FÍSICA</p><p>Biofísica - Grandezas</p><p>Sistema Internacional de Unidades (SI)</p><p>Padroniza as unidades -> facilitar a sua utilização ao redor do mundo.</p><p>Grandezas fundamentais</p><p>• São aquelas que podem ser obtidas por operações entre as unidades</p><p>fundamentais</p><p>Grandezas derivadas</p><p>Grandezas importantes na Biofísica</p><p>• “M” = É tudo o que tem massa e ocupa espaço. Ex.: papel,</p><p>ar, água, vírus, bactéria etc. Matéria</p><p>• “L” = Lugar ocupado por um corpo.Espaço</p><p>• “T” = Período de duração de um evento. Assim, qualquer</p><p>padrão deve ser capaz de responder as duas perguntas:</p><p>“Quando isso aconteceu?” e “Quanto temo isso durou?”</p><p>Tempo</p><p>Energia • “E” = É a capacidade que um corpo, uma substância ou um</p><p>sistema físico têm de realizar trabalho realizar uma ação.</p><p>1. Grandeza: Matéria</p><p>• As moléculas biológicas são formadas por átomos da tabela periódica.</p><p>Grandeza – Matéria</p><p>• As moléculas biológicas são formadas por átomos da tabela periódica.</p><p>Os átomos são as unidades básicas da</p><p>matéria, sendo divididos em duas</p><p>regiões: o núcleo e a eletrosfera.</p><p>Massa:</p><p>• É a quantidade de matéria de um corpo.</p><p>• No SI é medida em quilogramas (kg).</p><p>• Para os estudos em Biofísica essa grandeza física pode ser encontrada numa</p><p>faixa de variação que vai da ordem de ିଶ kg para os estudos com vírus a</p><p>ordem de ଷ kg para os estudos com grandes animais, como os elefantes.</p><p>Grandeza</p><p>Massa ou Peso?</p><p>Não confundir massa com peso!!</p><p>A balança não indica o peso, e sim</p><p>a massa</p><p>Importante</p><p>Massa x Peso</p><p>• Peso é a força com que um corpo</p><p>é atraído pela gravidade, e é</p><p>medida em newtons (N).</p><p>• A massa de um objeto é</p><p>constante, independentemente</p><p>da sua localização no espaço,</p><p>enquanto o peso varia de acordo</p><p>com a gravidade local.</p><p>Grandeza derivada</p><p>Importante</p><p>Massa x Peso</p><p>Marte</p><p>Júpiter</p><p>2. Grandeza: Espaço</p><p>• Lugar ocupado por um corpo.</p><p>Área de superfície de</p><p>trocas gasosa</p><p>3. Grandeza: Tempo</p><p>• Duração de um fenômeno.</p><p>Ciclo circadiano é um ritmo biológico que ocorre em aproximadamente 24 horas e</p><p>regula uma variedade de processos fisiológicos no corpo humano.</p><p>Grandeza – Tempo</p><p>Ritmo respiratório</p><p>• Ritmos biológicos são atividades biológicas e funções que se repetem</p><p>periodicamente (em ciclo), em geral sincronizadas com os ciclos da natureza.</p><p>Ritmo biológico</p><p>Grandeza – Tempo</p><p>Ritmo respiratório</p><p>4. Grandeza: Energia</p><p>• Energia, para a Física, está associado com a capacidade de algo gerar uma</p><p>quantidade de força, responsável por diferentes aspectos do comportamento</p><p>de um corpo.</p><p>• A energia é a capacidade de realizar trabalho.</p><p>• Calculada pelo produto da força pela distância percorrida pela força:</p><p>"A energia armazenada nos alimentos, por exemplo,</p><p>faz com que os órgãos do corpo de uma pessoa</p><p>funcionem corretamente => trabalho biológico."</p><p>Unidade do SI: joule (J)</p><p>Outra unidade de energia = Caloria.</p><p>Grandeza: Energia</p><p>A energia nunca é criada, mas sim transformada.</p><p>Vejamos alguns exemplos:</p><p>•A energia química que existe nos componentes dentro de uma pilha é</p><p>transformada em energia elétrica, que, por sua vez, é usada para ligar algum</p><p>aparelho;</p><p>•A energia química da gasolina é transformada em energia mecânica, que faz</p><p>o carro andar;</p><p>•A energia química dentro dos alimentos é transformada no nosso organismo</p><p>em energia que gera o trabalho biológico que nosso corpo realiza nas</p><p>atividades diárias e também o calor que aquece o nosso corpo.</p><p>Grandeza: Energia</p><p>Energia</p><p>luminosa</p><p>Energia para maioria</p><p>do trabalho celular</p><p>Energia</p><p>térmica</p><p>Grandeza: Energia x Trabalho</p><p>Energia está intrinsecamente relacionada com o Trabalho, pois é a sua</p><p>existência que possibilita a execução de um trabalho.</p><p>• Trabalho é a medida da energia que é transferida para um corpo, em razão</p><p>da aplicação de uma força.</p><p>O trabalho pode</p><p>produzir energia</p><p>Trabalho significa deslocar,</p><p>rodar, transformar.</p><p>1. Outras Grandezas – Trabalho</p><p>• É o objetivo final dos seres vivos.</p><p> Trabalho ativo:</p><p>• Movimento se opõe as forças</p><p>• Sistema gasta energia</p><p> Trabalho passivo:</p><p>• Movimento segue as forças</p><p>• Sistema não gasta energia</p><p>Trabalho</p><p> Trabalho ativo:</p><p> Trabalho passivo:</p><p>Nadar contra a maré</p><p>Sangue arterial descendo</p><p>do coração para os pés</p><p>Trabalho</p><p> Trabalho ativo:  Trabalho passivo:</p><p>O relaxamento é a liberação da</p><p>tensão que foi produzida durante a</p><p>contração.</p><p>A contração, a geração de tensão pelo</p><p>músculo, é um processo ativo que</p><p>necessita de energia fornecida pelo ATP.</p><p>Sangue venoso subindo dos</p><p>pés para o coração</p><p>2. Outras Grandezas: Temperatura</p><p>• É uma das grandezas mais conhecidas e estudas, mas devemos atentar para</p><p>diferenciarmos CALOR de TEMPERATURA.</p><p> O calor é é a energia transferida entre corpos, em virtude de uma diferença de</p><p>temperatura.</p><p> A temperatura é a medida da energia cinética das moléculas</p><p>=> temperatura de um objeto ou meio é a medida de o quanto estão agitados</p><p>seus átomos e moléculas.</p><p>Estado de choque térmico =></p><p>redução de fluxo sanguinho =></p><p>Paralisia Facial</p><p>Temperatura e Calor</p><p>• Temperatura está relacionada com o</p><p>movimento das partículas que compõem os</p><p>materiais.</p><p>• Quando 2 corpos são colocados em contato, o</p><p>que está mais “quente” (o que tem as</p><p>moléculas vibrando mais rápido) transfere</p><p>energia para o outro corpo que está mais “frio”.</p><p>Essas partículas vibram e,</p><p>quanto maior for a movimentação</p><p>delas, maior será a sua temperatura.</p><p>Temperatura mede o grau</p><p>de agitação das moléculas.</p><p>Essa energia transferida é chamada de calor.</p><p>3. Outras Grandezas: Densidade</p><p>• Densidade é uma propriedade física que relaciona a massa de um material</p><p>ao volume que ele ocupa, sendo característica de cada substância.</p><p>Corpos + densos concentram + massa num</p><p>determinado volume.</p><p>Densidade</p><p>4. Outras Grandezas – Velocidade</p><p>• O movimento, mudança de posição no espaço, está presente em todos os</p><p>sistemas vivos.</p><p>• Esse fenômeno é mensurado pela Velocidade = Espaço percorrido em</p><p>determinada unidade de tempo.</p><p>• Nos sistemas biológicos utilizamos esta fórmula para</p><p>medir a velocidade dos impulsos nervosos,</p><p>velocidade da corrente sanguínea, dos</p><p>deslocamentos musculares…</p><p>• Em Biofísica se aplica o conceito de pressão para obter</p><p>a pressão sanguínea e a pressão atmosférica nos</p><p>sistemas biológicos.</p><p>5. Outras Grandezas – Pressão</p><p>• Pressão é dada pela razão de uma força aplicada sobre uma área.</p><p>Pressão arterial</p><p>• É a força do fluxo de sangue</p><p>exercida sobre as paredes dos vasos</p><p>sanguíneos (artéria).</p><p>Pressão atmosférica</p><p>• A medida que aumenta a altitude, a</p><p>camada atmosférica vai ficando menos</p><p>concentrada (ar rarefeito) e, portanto, a</p><p>pressão diminui.</p><p>ALTO => ATMOSFERA => PRESSÃO</p><p>BAIXA => ATMOSFERA => PRESSÃO</p><p>Se você já viajou para locais mais altos como a serra, viajou de avião ou</p><p>passou por alguma outra situação na qual você mudou de altitude</p><p>rapidamente, deve ter percebido uma sensação desagradável na parte</p><p>interna da orelha.</p><p>Quando Patm diminui com a altitude, a</p><p>pressão do ar nos tímpanos também</p><p>diminui, causando desconforto. Quanto</p><p>mais rápido se sobe, mais rapidamente</p><p>é sentida a variação Patm com a</p><p>altitude e, consequentemente, maior</p><p>será a sensação de desconforto</p><p>percebida nos ouvidos humanos.</p>