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Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● BIOFÍSICA 
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DIFUSÃO 
 
Difusão consiste na simples movimentação de moléculas, causada 
pela diferença de concentração das mesmas. Contudo, a difusão abrange um 
conceito ainda maior, incluindo a movimentação da água, além de outros 
fatores que influenciam neste processo de movimento, tais como: tamanho e 
solubilidade das moléculas, temperatura, etc. 
No exemplo ao lado, é possível observar que haverá movimentação 
do solvente de “A” para “B”, e do soluto de “B” para “A”. Essa movimentação 
caracteriza o fenômeno da difusão, e é finalizada quando ambos os líquidos 
atingirem uma concentração comum. 
 
 
 
 
 
 
 
FATORES QUE INTERFEREM NA DIFUSÃO 
 Dentre os principais fatores que interferem no processo de difusão, podemos citar: 
 Gradiente de concentração das partículas do meio 
 Tamanho das moléculas ou das partículas 
 Temperatura 
 
GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO 
O gradiente de concentração é de grande 
importância para o estudo da difusão, uma vez que, 
como foi visto anteriormente a propósito de seu conceito, 
a difusão é o principal responsável pela movimentação 
das partículas e depende diretamente da concentração 
destas partículas. 
O exemplo ao lado explica que quanto maior a 
diferença de concentração (Dc) entre as soluções, mais 
intensa será a difusão, por meio do qual poderemos 
instituir a seguinte relação: 
 
 
OBS
1
: Concentração de equilíbrio. Para se calcular a concentração final em casos em que os volumes são iguais, 
basta calcular a média aritmética das concentrações envolvidas. Contudo, quando os volumes das concentrações são 
diferentes, a concentração final (Cf) pode ser calculada de acordo com a seguinte fórmula: 
 
 
 
Ex: Tomando como base a figura ao lado, e sabendo que Massa = Concentração x Volume, 
temos: 
 Cf = (200mM x 1,5L) + (100mM x 0,75L) 
 1,5L + 0,75L 
 
 Cf = 166mM 
 
 
 
 
 
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BIOFÍSICA 2016 
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OBS
2
: O gráfico da concentração em função do tempo, exemplificado 
na figura ao lado, demonstra o que ocorre em um processo de difusão. 
Considerando que o compartimento A (Ca) apresenta glicose em maior 
concentração do que o compartimento B (Cb), haverá a passagem de 
soluto de um meio para o outro (A → B), até que suas concentrações 
atinjam um equilíbrio, que está evidenciado no ponto Cf, representando, 
assim, a concentração final de equilíbrio. 
 
 
 
 
 
 
 
TAMANHO DAS PARTÍCULAS 
Evidentemente, o tamanho dos veículos interfere no transito de uma cidade: veículos longos lentificam e 
atrapalham na fluidez de uma via bastante movimentada, enquanto que motos e carros menores tendem a aumentar a 
velocidade da via e, desta forma, reduzir o congestionamento. 
Molecularmente, o tamanho das partículas também funciona como outro fator que interfere na difusão. Essa 
interferência ocorre especificamente na velocidade da passagem das partículas de um meio “A” para “B”. Ainda tomando 
como base este conceito, o peso molecular (MM), característico de cada molécula, também interfere na difusão, pois 
quanto maior o MM, menor será a difusão (pois maior será o tempo de difusão até que a concentração final de equilíbrio 
seja alcançada). 
 
 
TEMPERATURA 
A temperatura também contribui positivamente para a difusão, pois a elevação da mesma proporciona uma 
elevação na energia cinética das moléculas, aumentando assim o seu grau de agitação, o que proporciona uma maior 
velocidade na taxa de difusão. 
 
 
TAXA DE DIFUSÃO 
A taxa de difusão é a relação existente entre os diversos fatores que interferem na velocidade de movimentação 
das partículas através de dois meios, estando ela diretamente proporcional ao gradiente de concentração e à 
temperatura e inversamente proporcional a massa molecular da substância. Desta forma, temos: 
 
 ΔC: Gradiente de Concentração 
 A: Área do Compartimento Difusível 
 T: Temperatura 
 Δx: Distância entre os Compartimentos Difusíveis. No caso das células, seria a espessura da própria membrana 
plasmática, ou seja: a distância da superfície externa da interna. 
 MM: Massa Molecular da Substância 
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LEI DE FICK 
 A lei de Fick é uma lei quantitativa na forma de equação diferencial que descreve diversos casos de difusão de 
matéria ou energia em um meio no qual inicialmente não existe equilíbrio químico ou térmico. Recebe seu nome de Adolf 
Fick, que as derivou em 1855. Ela determina que a taxa de difusão J representa a massa do soluto difundido em função 
do tempo. Tem-se a seguinte relação: 
 
 
 
 
 
 
OBS
3
: O sinal de negatividade presente na fórmula representa o 
sentido da difusão, que se dá de forma oposta ao gradiente de 
concentração. 
 
 J: taxa de difusão 
 D: Constante de difusão 
 A: Área do Compartimento Difusível 
 ΔC: Gradiente de concentração 
 Δx: Distância entre os compartimentos difusíveis 
 
Baseando-se na lei de Fick, pode-se provar como os fatores descritos anteriormente interferem na difusão. Ora, 
de acordo com a fórmula, quanto maior o Δc, maior será a difusão (J), de modo que estas grandezas guardam uma 
relação diretamente proporcional; o mesmo ocorre com a área do compartimento. Com relação ao Δx, quanto maior a 
distância entre os compartimentos, menor será a taxa de difusão (J) – o mesmo ocorrendo com o peso molecular, pois 
estas, por sua vez, são grandezas inversamente proporcionais. 
 
 
 
Ex: OKUNO (1986): O coeficiente de difusão da sacarose em água é de 5,2.10
-10
 m
2
/s. Quanta sacarose se difundirá 
em 20 segundos através de uma tubulação horizontal de 1,5 cm de raio, se o gradiente de concentração for 0,25Kg/m
3
 
em cada metro da tubulação. 
 
i. Área Seccional do Tubo: iii. J = 5,2.10-10 m2.s-1 x 7.10-4 m2 x 0,25 Kg.m-3 
A= .r2 1m 
A= 3,14. (0,015m)2 J= - 9,1.10-14 Kg/s 
A= 7.10-4 m2 
 
ii. J = -D.A.C/X iv.Em 20s, a quantidade de sacarose difundida seria de: 
 D = 5,2.10-10 m2.s-1 9,1.10-14 Kg ---------- 1s 
 C = 0,25 Kg.m-3 x Kg --------- 20s 
 X = 1m x = 182.10-14 Kg 
 
 
VELOCIDADE DE DIFUSÃO 
Fisicamente, a velocidade de difusão pode ser determinada pela razão entre o coeficiente de difusão (D) e o 
espaço percorrido pelo soluto (Δx). Desta forma, temos: 
 
 V: Velocidade de difusão 
 D: Coeficiente de difusão 
 Δx: Espaço percorrido pelo soluto 
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Ex: MONTOREANO (1995): Íons sódio do intra-capilar se difundem livremente para o espaço intersticial através de 
fendas intracelulares. Sabendo que a distância percorrida é de 10
-3 
cm, calcular a velocidade de difusão dos íons sódio. 
Dados: Coeficiente D (Na) =1,48.10
-5
 cm
2
/s (difusão em água a 25ºC). 
 
V = 1,48.10-5 cm2.s-1 = 1,48.10-2 cm/s ou 0,0148 cm/s 
 10-3 cm 
 
 
PROCESSO DE HEMATOSE E DIFUSÃO - CAPILARES SANGUÍNEOS E ALVÉOLOS PULMONARES 
Nos alvéolos pulmonares, a concentração de O2 é maior que sua concentração no capilar sanguíneo que, por 
sua vez, possui uma alta concentração de CO2, gás liberado durante os processos metabólicos da célula. Assim, devido 
a essa diferença de concentração o ocorre o fenômeno da hematose, em que o O2 dos alvéolos se difunde para o 
capilar sanguíneo,diferentemente do CO2 que se difunde do capilar sanguíneo para o alvéolo pulmonar. 
Portanto, o fenômeno da hematose consiste na troca gasosa entre o sangue rico em CO2 e o ar inspirado, rico 
em O2, no intuito de oxigenar o sangue. Este processo deve ser o mais efetivo possível, de modo que a difusão entre os 
gases O2 e CO2 ocorra sem maiores dificuldades e de forma rápida. Basicamente, a troca gasosa ocorre justamente 
devido à diferença do gradiente de concentração desses dois gases. 
A velocidade dessa troca é maior devido à pequena distância existente entre os compartimentos difusíveis, que 
corresponde à membrana respiratória alveolar (com apenas 0,4 μm de espessura). A área da membrana respiratória 
total é dada pela soma relativa de todas as membranas alveolares, que é cerca de 15m², um valor alto, que possibilita 
ainda mais o aumento da velocidade de difusão. 
Além disso, a massa molecular do CO2 e do O2 não interfere diretamente no gradiente de concentração, o que 
aumenta ainda mais a velocidade da troca gasosa (muito embora o CO2 seja mais solúvel na membrana respiratória que 
o O2). 
 
Alvéolo Pulmonar Capilar sanguíneo 
 PCO2 = 40 mmHg   PCO2 = 45 mmHg 
 PO2 = 104mmHg  PO2 = 40 mmHg 
 
 
 
Δx = 0,4 μm (distância entre o alvéolo e o capilar sanguíneo) 
 
OBS
4
: Membrana respiratória = epitélio alveolar + membrana basal epitelial + espaço intersticial + membrana basal do 
capilar + endotélio capilar. 
 
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OSMOSE 
 
 Osmose é a passagem de água através de uma membrana semipermeável do compartimento mais diluído para 
o mais concentrado. O movimento é passivo (sem gasto de energia) e a favor do gradiente de concentração de água. 
Para entender estes processos, devemos tomar nota dos conceitos de Pressão Hidrostática e Pressão Osmótica. 
 Pressão Hidrostática (Phid): é a pressão exercida pelo solvente (H2O) sobre as paredes do compartimento que 
o contém. A pressão hidrostática é máxima quando o solvente é puro, e diminui à medida que se adiciona soluto 
ao solvente. 
 Pressão Osmótica (Posm): é a pressão exercida pelas proteínas e solutos osmoticamente ativos, atuando no 
sentido de atrair água para o compartimento onde estão presentes. Na osmose, a pressão osmótica exercida 
pelas partículas em uma solução, sejam moléculas ou íons, é determinado pelo número dessas partículas por 
unidade de volume de líquido, e não pela massa das partículas. 
 
Exemplo I: 
Osmose é a passagem de água, através de uma membrana semipermeável, do 
compartimento mais diluído para o compartimento mais concentrado. Esse 
movimento ocorre de forma passiva e a favor do “gradiente de concentração da 
água”. 
No exemplo ao lado a Phid é maior de “B” para “A”, pois o solvente é puro, assim a 
osmose ocorrerá no mesmo sentido. 
 
 
 
 
Exemplo II: 
No exemplo ao lado ocorre osmose, de modo que todos os componentes são difusíveis (tanto o H2O como a glicose). O 
sistema é separado por uma membrana permeável. 
Em “A” a concentração de glicose é 2 molar e em “B”, 
1 molar. Como o compartimento “B” é mais diluído vai 
surgir uma pressão hidrostática de “B” para “A”, e de 
glicose de “A” para “B”. Como a molécula de H2O é 
menor, ela se difunde mais rapidamente, provocando 
assim o desnível Δh observado entre ambos os 
compartimentos. Com o fluxo de água em direção a 
“A” vai tornando esse meio mais diluído, por 
consequência surgirá uma Phid de “A” para “B”. 
Ao final do processo o sistema atingir o equilíbrio e 
ambas as soluções apresentam a mesma 
concentração e mesmo volume. 
 
Exemplo III: 
No inicio do processo, é possível observar que devido ao fato 
de que o compartimento “B” está mais diluído surgirá um 
movimento de água de “B” para “A” (Phid). Há também a 
pressão osmótica que as macromoléculas exercem atraindo 
água para o compartimento “A”. Este por sua vez começa a 
receber água, produzindo o desnível observado entre os dois 
compartimentos, e consequentemente a Phid aumenta de “A” 
para “B”. O sistema atinge o equilíbrio quando a pressão 
osmótica se igualar a pressão hidrostática. Neste experimento, 
o desnível continua no equilíbrio devido às macromoléculas 
existentes não serem difusíveis. 
 
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Exemplo IV: 
A pressão do solvente é maior em “B” do que em 
“A” e, por isso, passa solvente de “B” para “A”. 
Essa passagem resulta na diluição do NaCl em 
“A” e uma maior concentração em “B”. Como 
consequência da movimentação da água, surge 
uma pressão de soluto em “B” maior que em “A”, 
e devido a isso passa soluto (NaCl) de “B” para 
“A”. Isto vai ocorrer até que a pressão osmótica 
se iguale a pressão hidrostática, estabelecendo 
assim o equilíbrio. 
 
OBS: Embora a concentração de NaCl seja igual dos dois lados, em quantidade é maior em “A”. Já a concentração de 
água em “A” é menor do que em “B”, mas a quantidade é maior. Isso ocorre devido às macromoléculas de um lado da 
membrana estarem atraindo o solvente e soluto. Esse efeito pode desaparecer se houver um furo na membrana, pois a 
macromolécula se difundirá para o compartimento adjacente. 
 
 
DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO OSMÓTICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 d = densidade do fluído 
 g = gravidade 
 h = altura da coluna 
 n = número de moles 
 R = constante universal dos gases 
 T = temperatura (Kelvin) 
 V = volume 
 
 No equilíbrio, a pressão osmótica é numericamente igual à pressão exercida contra ela (a pressão hidrostática). 
(Cm – Concentração Molar). 
 
 
 
Ex: Calcular a pressão osmótica do fluído intracelular cuja concentração é de 0,3 osmol/litro (OKUNO, 1986). 
Posm = 0,3 osmol/L x 0,082 atm.L/osmol.K x 310 K 
 Posm = 7,63 atm x(760mmHg) 
 Posm = 5800mmHg 
 
 
 
DESSALINIZAÇÃO DA ÁGUA DO MAR POR PRESSÃO 
Normalmente, a água pura, separada por uma membrana 
semipermeável, passaria por osmose para um compartimento mais 
concentrado como água do mar. 
No esquema ao lado, aplica-se uma força ao embolo que 
anula essa pressão osmótica e aumenta a pressão hidrostática, 
fazendo passar, pela membrana semipermeável, apenas água 
(pura) de cima para baixo, dessalinizando a água do mar. 
 
 
 
Posm = Cm.R.T 
 
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TONICIDADE DAS SOLUÇÕES 
Células biológicas colocadas em diferentes soluções podem apresentar diferentes formas, dependendo da 
concentração externa e da permeabilidade da membrana celular. Um exemplo clássico é feito com as hemácias, que 
possuem uma concentração interna de 0,3 osm. Note como ela se comporta em diferentes situações de concentração: 
 
 
 
 
Neste caso as concentrações dentro e fora da célula são iguais, mais isso não quer dizer que não há 
movimentação entre a membrana celular. É importante salientar que a quantidade de H2o que entra 
na célula é aproximadamente igual a sai (Iso = “igual” e Tonus = “força”). 
 
 
Quando uma hemácia é mergulhada em uma solução hipotônica, ou seja, a concentração de soluto 
no interior da célula é maior que no meio extracelular, consequentemente o meio extracelular é mais 
diluído que o intracelular. Com isso surgira uma Phid de fora para dentro promovendo a entrada de 
água para o interior da hemácia. Assim a célula fica túrgida, inchada. Phid fora > Phid dentro. 
HIPO = “baixo” / TONUS = “força” 
 
 
 
Em uma solução hipertônica em que a concentração de soluto no interior da célula é baixo em 
relaçãoao meio externo enquanto a concentração da água é maior. Com isso ocorrerá o inverso do 
que acontece com o a solução hipotônica, a pressão hidrostática surgirá de dentro da célula, 
havendo assim uma perda de água por parte da célula deixando-a murcha. 
 
 
 
 
 
Intracelular: ↑ [NaCl] ↓ [H2O] 
Extracelular: ↓ [NaCl] ↑ [H2O] 
Solução Hipotônica  célula ganha água 
 
 
 
 
 
Intracelular: ↓ [NaCl] ↑ [H2O] 
Extracelular: ↑ [NaCl] ↓ [H2O] 
Hipertônica  célula perde água 
 
 
 
DISSOCIAÇÃO 
1. Solutos não se dissociam: As concentrações molar e osmolar são, 
evidentemente, as mesmas: 
Cmolar = Cosmolar 
 
2. Os solutos se dissociam completamente: A concentração osmolar é 
igual à concentração molar multiplicada pelo número de partículas (n): 
Cosm = CM x n 
 
Exemplo I: Qual a concentração osmolar de NaCl 0,1 M? 
NaCl libera duas partículas: 
Cosm = 0,1 x 2 = 0,2 osmolar 
 
Exemplo II: No caso do CaCl2, que libera 3 partículas, multiplicar por 3: a 
concentração de partículas de CaCl2 0,15M será: 
Cosm = 0,15 x 3 = 0,45 
 
 
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Quando uma solução possui vários solutos (Solutos Múltiplos), a concentração total é simplesmente a soma 
das concentrações dos solutos. 
 
Exemplo III: Solução de NaCl 0,1 M + KCl 0,15 M + Glicose 0,20 M, te a seguinte concentração: 
Molar: 
NaCl  0,10 
KCl  0,15 
Glic  0,20 
Total = 0,45M 
Osmolar: 
NaCl  0,10 x 2 = 0,20 
KCl  0,15 x 2 = 0,30 
Glic  0,20 x 1 = 0,20 
 0,70 Osm 
 
3. Os solutos se dissociam parcialmente: neste caso, deve-se aplicar a fórmula: 
COms = CM + CM x α(n – 1) 
onde COsm, CM e n possuem o mesmo significado, e α é o coeficiente de dissociação. Valores de α acham-se 
tabulados em manuais de físico-química. OBS: α varia com o CM. 
 
Exemplo IV: Para uma solução 1x10
-2
M de ácido acético, o valor deα = 4,10 x 10
-2
. O ácido acétido fornece 
duas partículas, o próton e o íon acetato (n = 2): 
COsm = 0,01 + (0,01 x 0,041 x 1) – 0,010004105 osm. 
 
 
OBS: 
 
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TRANSPORTE DE MEMBRANA 
 
 A membrana celular consiste quase que inteiramente 
por bicamada lipídica, contendo grande numero de proteínas 
incrustadas nos lipídios. A bicamada lipídica não é miscível no 
meio intracelular e extracelular, constituindo uma barreira para 
os movimentos das moléculas de H2O e substância 
hidrossolúveis. Contudo, algumas substâncias lipossolúveis 
atravessam essa camada lipídica. 
 As maiorias das substâncias proteicas funcionam 
como proteínas transportadoras. Algumas delas mudam sua 
forma de modo a formar canais que permitem a passagem de 
substancias como íons ou de moléculas. Outras se ligam a 
molécula ou íons a serem transportados, e com suas 
alterações elas movem essas substancias para dentro da 
célula. 
 A membrana plasmática possui uma permeabilidade 
seletiva. Porém, algumas moléculas entram na membrana 
facilmente e passivelmente, sem ser necessário a seleção por 
proteínas. Isso ocorre com moléculas hidrofóbicas (que são 
solúveis em óleo). As outras moléculas devem ser injetadas na 
célula por mecanismos facilitadores (ou proteínas canais). 
 Com isso, os fatores que regulam essa difusão simples 
são os mesmos fatores que controlam a difusão de um modo 
geral (gradiente de concentração, grau de solubilidade, 
distancia que separa os compartimentos, a área total da 
membrana e a massa molecular da membrana difusiva). 
 
DIFUSÃO 
Difusão significa o movimento molecular aleatório de substancias através dos espaços intramoleculares da 
membrana ou em combinação com proteína transportadora. A energia causadora da difusão é a energia da 
movimentação cinética normal da matéria. Essa energia cinética é proveniente da movimentação constante das 
substâncias e das colisões aleatórias que sofrem umas com as outras. Então o movimento contínuo é chamado de 
difusão. 
 
DIFUSÃO SIMPLES 
Significa que o movimento das moléculas ou dos íons 
ocorre através de uma abertura na membrana ou através dos 
espaços intermoleculares, sem que ocorra qualquer interação com 
as proteínas transportadoras. 
A intensidade da difusão é determinada pela quantidade de 
substância disponível. Esse tipo de difusão pode ocorrer por duas 
vias: (1) pelos interstícios da bicamada lipídica, no caso da 
substância lipossolúvel e (2) pelos canais aquosos que penetram 
por toda a membrana, por meio de algumas das grandes proteínas 
transportadoras. 
Ex: Substâncias lipossolúveis como O2, CO2, N2 e álcool. 
 
DIFUSÃO PELOS CANAIS PROTEICOS 
Como já foi dito substâncias que são hidrossolúveis não atravessam a bicamada lipídica pelo fenômeno da 
difusão simples e por isso utilizam os canais proteicos da membrana. As proteínas são distinguidas por duas 
características importantes: (1) elas são seletivamente permeáveis a certas substâncias, e (2) muitos dos canais podem 
ser abertos ou fechados por comportas. 
Muitas das proteínas canais são altamente seletivas, isso resulta das características do canal propriamente dito 
como seu diâmetro sua forma, natureza das cargas elétricas, e das ligações químicas ao longo de suas superfícies 
internas. O canal de sódio, por exemplo, possui uma espessura de 0,3 por 0,5nm, além disso, a superfície interna do 
canal possui fortes cargas negativas, atraindo os íons Na+ e ao mesmo tempo separando-os das moléculas da água, 
entrando assim na célula Na+ desidratado. Assim o canal de sódio é especifico para passagens de íons sódio. Já o 
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canal de potássio não possui cargas atrativas, para puxar esses íons para dentro dos canais, com isso os íons não são 
separados das moléculas de água que os hidratam. A forma hidratada do K+ é menor que o Na+, pois este atrai mais 
moléculas de água. 
 
 
 
Seleção de íons de Na+ pelos canais: Um poro estreito permite a passagem 
de salto de Na+ a uma única molécula de água, mas interfere com a 
passagem de K+ ou íons maiores. 
 
 
 
Seletividade de canais de K+: O canal de K+ contém um filtro 
de seletividade estreito enfileirado com oxigênio de carbonil 
(C=O) átomos. O poro não é largo bastante para permitir a 
passagem de K+ desidratado, do qual todas as moléculas de 
água associadas foram deslocadas como resultado de 
interações entre K+ e este oxigênio de carbonil. O Na+ é muito 
pequeno para interagir com o oxigênio de carbonil do filtro de 
seletividade, assim permanece como um complexo grande 
para atravessar o poro de canal. 
 
 A abertura e o fechamento dos canais proteicos são feito por agentes físicos e químicos: 
 Físicos: consiste na variação de voltagem, ou seja, a conformação molecular do canal ou das ligações químicas 
reage ao potencial elétrico. 
 Químicos: dependem das ligações com agentes químicos com a proteína, fazendo com que a proteína abra ou 
feche sua comporta. 
 
DIFUSÃO FACILITADA 
A difusão facilitada é também conhecida como difusão mediada por transportador, porque a substância que é 
transportada por esse processo se difunde através da membrana usando uma proteína transportadora específica. Então 
o transportador facilita a difusão da substancia para o outro lado. 
Uma diferença importante entre a difusão simples e a difusão facilitada é a seguinte: Apesar da velocidade da 
difusão simples ser em proporção direta de acordo com a concentração difusora, na difusão facilitada à velocidade tende 
a um máximo chamado Vmáx. 
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O gráfico mostraa principal diferença entre a difusão facilitada e a 
difusão simples. Nele enquanto a concentração da Substância difusora 
aumenta, a intensidade da difusão simples aumenta proporcionalmente, 
mas na difusão facilitada a velocidade não passa da Vmáx. 
 
 
A molécula a ser transportada (no exemplo abaixo, a glicose), entra no poro e torna-se ligada. Então ocorre a 
alteração conformacional da proteína transportadora, de forma que o poro se abra para o lado oposto da membrana. A 
velocidade com que as proteínas podem ser transportadas não pode ultrapassar a capacidade que a proteína 
transportadora pode se alterar entre suas duas conformidades (limite de saturação), por isso na difusão facilitada há uma 
Vmáx de difusão, enquanto na difusão simples (passive diffusion) a velocidade cresce linearmente. 
 
 
TRANSPORTE ATIVO 
 Na célula para que ela realize suas funções de maneira ótima e necessária que várias substancias estejam em 
uma concentração adequada. Um exemplo disso é a concentração de Na+ que é mantida baixa dentro da célula, 
enquanto que para os íons K+ ocorre o inverso. Contudo essa concentração ótima exigida pela não é feita pela difusão, 
pois já equilibra a concentração de íons. 
Para manter essa diferença de concentração a célula dispõe de mecanismos que fazem as proteínas das 
membranas transportarem moléculas ou íons contra o gradiente de concentração, processo chamado de transporte 
ativo. Ex: Na+, K+, Ca+2, Fé+2, H+, cloreto. 
O transporte ativo é divido em dois tipos: primário e secundário. 
 
TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO 
A energia é derivada diretamente da degradação do trifosfato de adenosina (ATP) ou de outro composto de 
fosfato com alta energia. As principais substâncias transportadas são sódio, potássio, cálcio, hidrogênio e o cloro. 
 Bomba de sódio e potássio: consiste em um processo de transporte que bombeia íons sódio para o meio 
externo através da membrana e ao mesmo tempo bombeia íons potássio para o meio intracelular. Essa bomba é 
responsável pela manutenção das diferenças de concentração entre sódio e o potássio através da membrana 
celular, bem, como o estabelecimento da voltagem elétrica negativa dentro das células. Este transporte é feito 
por uma proteína transportadora que contem duas subunidades, uma maior chamada de subunidade α e outra 
menor chamada de subunidade β. A subunidade α apresenta características essenciais: 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 receptores internos para o Na+ 
2 receptores externo para o K+ 
A porção interna tem atividade ATPase 
 
 
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Devido a essa concentração 
estabelecida pela bomba de sódio e 
potássio a tendência do sódio é entrar e 
do potássio sair, ambos pelo processo 
de difusão. Contudo a célula necessita 
de uma baixa concentração de sódio em 
seu interior e alta concentração de 
potássio, justamente o contrário do 
efeito produzido pela difusão, que iria 
equilibrar as concentrações. Então o 
Na+ que entrou na célula por difusão se 
ligará ao receptor especifico da proteína 
α (3 Na+ se ligará a proteína α) e o K+ 
que foi difundido para fora da célula se 
ligara a sítio especifico da proteína α (2 
K+ se liga). Quando todos os sítios 
estão ocupados a atividade ATPase da 
proteína é ativada, clivando ATP em ADP + Pi liberando uma ligação fosfato de alta energia. Essa liberação 
corresponde a energia necessária para a mudança na forma da proteína transportadora, expulsando os íons Na+ 
e colocando íons K+. 
Uma das funções mais importantes da bomba de sódio e potássio é manter o volume da célula. Sem esse 
transporte, a maioria das células incharia até se romper. 
Dentro da célula existe uma grande quantidade de outras moléculas que não podem sair da célula. A maioria 
delas tem carga negativa atraindo Na+ e K+ para o interior da célula. Essas moléculas e íons vão provocar a 
osmose de água para o interior da célula. A menos que essa osmose seja interrompida, célula ira inchar até 
estourar. O mecanismo para impedir a morte da célula é a bomba de sódio e potássio. 
Além disso, produz um potencial elétrico através da membrana, pois como 3Na+ saem e 2K+ entram o meio 
extracelular fica positivo, e por falta de íons positivos o meio intracelular fica negativo, por todo o bombeamento é 
dito eletrogênico. 
 
 Transporte Ativo primário de Íons Cálcio: Os íons cálcio nas condições normais são mantidos em 
concentrações extremamente baixas no citosol. Isso graças a 2 bombas de cálcio. Uma está na membrana que 
transporte o cálcio para o exterior e a outra bombeia cálcio para o interior das organelas vesiculares, como para 
o reticulo sarcoplasmático das células musculares e as mitocôndrias de todas as células. Nos dois casos existem 
proteínas com atividade ATPase, tendo a mesma capacidade de clivar o ATP (ATPADP + Pi). 
 
 Transporte Ativo Primário de Íons Hidrogênio: Ocorre em dois locais muito importantes do corpo: (1) nas 
glândulas gástricas do estomago (2) nos túbulos distais e ductos coletores corticais dos rins. 
Nas glândulas gástricas, as células parietais das camadas mais profundas apresentam o mecanismo de 
transportar os íons H+ de qualquer parte do corpo. Ele é a base para a secreção de acido clorídrico. Nas 
extremidades das células das glândulas gástricas, a concentração de íons H+ é muito grande, e são secretados 
para o estomago junto com os íons cloreto, formando o acido clorídrico. 
Nos túbulos renais, túbulos distais e nos ductos coletores corticais, que secretam grandes quantidades de íons 
H+ para serem eliminados pela urina, promovendo eliminação de H+ do sangue. 
 
 
TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO 
Consiste em Co-transporte e Contra-transporte. A 
fonte é derivada secundariamente da energia armazenada na 
forma de diferentes concentrações iônicas de substâncias 
moleculares secundárias entre os dois lados da membrana. Os 
dois processos dependem das proteínas transportadoras 
membrana celular. 
Quando o sódio é transportado para fora da célula por 
transporte ativo primário, forma-se um gradiente de 
concentração dos íons sódio através da membrana celular. Esse 
gradiente de concentração representa um reservatório de 
energia, pois o sódio do lado externo está sempre tentando 
entrar na célula. Essa energia de difusão do sódio pode 
empurrar outras substancias, junto com o sódio, através da 
membrana, caracterizando o co-transporte. 
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 No co-transporte é possível observar que na proteína transportadora tem dois locais de ligação em seu lado 
externo, um para o sódio e outro para a glicose. A concentração de Na+ é alta fora e baixa dentro da célula, isso fornece 
energia para o transporte. A proteína só se move se todos os sítios estiverem ocupados. Então nesta condição o sódio e 
a glicose são transportadas para o meio intracelular. Esse mecanismo é chamado de co-transporte de sódio-glicose. Da 
mesma forma ocorre o co-transporte sódio-aminoácido, mudando o tipo de proteína transportadora. 
 
 
 
No contra-transporte, os íons tentam outra vez se difundir para o interior da célula, devido ao gradiente de 
concentração. Mas dessa vez a substancia a ser transportada se encontra no meio intracelular. Por isso o íon sódio se 
liga a proteína, onde se projeta para o lado exterior da membrana, enquanto a substancia a ser contra-transportada se 
liga a projeção da proteína transportadora para o interior da célula. Quando ambos estão ligados, ocorre a alteração 
conformacional e a energia liberada pelo sódio em sua difusão para dentro da célula faz com que a substância seja 
transportada para o exterior. Existem dois tipos de contra-transporte o de sódio-cálcio e de sódio-hidrogênio. No contra-
transporte o sódio entra na célula e o cálciosai. Nos túbulos proteínas dos rins, onde os íons Na+ se movem do lúmen 
dos túbulos renais para o interior da célula tubular, enquanto os íons hidrogênios são contra-transportados para o lúmen 
dos túbulos. 
 
 
 
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BIOELETRICIDADE 
 
Assim como há um campo magnético entre duas placas carregadas 
com cargas opostas de um capacitor, as células vivas possuem uma 
diferença de potencial entre a superfície interna e externa da membrana 
plasmática. 
A Bioeletricidade ou Bioeletromagnetismo (algumas vezes também 
chamado de biomagnetismo) refere-se à voltagem estática de células 
biológicas e às correntes elétricas que fluem em tecidos vivos, tal como 
nervos e músculos, em conseqüência de potenciais de ação. A existência de 
potenciais elétricos através das membranas de todas as células do corpo é 
comprovada cientificamente, e algumas células como as do sistema nervoso 
(neurais) e as musculares são excitáveis, em outras palavras, são capazes de 
autogerar impulsos eletroquímicos em suas membranas. 
 Na figura abaixo, a célula “A” possui um potencial positivo registrado no valor de +85mV; isso se deve ao fato de 
o eletrodo ativo está localizado no lado externo da membrana. Já na celula “B”, o potencial é negativo (-85mV), pois o 
eletrodo ativo está localizado no interior da célula. Assim é possível concluir que na membrana celular existem cargas 
que determinam a voltagem da célula. 
 
 
 
POTENCIAL DE DIFUSÃO 
No exemplo ao lado, considera-se que no 
esquema (a), a membrana que separa os dois meios é 
impermeável tanto aos íons K+, Na+ e Cl-. Por isso o 
potencial registrado é nulo. Já em (b) a membrana é 
permeável aos íons Na+ que se encontram mais 
concentrado de um lado (150mM). Com isso haverá 
difusão do lado mais concentrado para o lado menos 
concentrado (15mM) até que seja atingido o equilíbrio. 
Contudo com a difusão, um lado fica mais negativo 
(porque perdeu Na+) e o outro positivo (recebeu Na+). 
Então o eletrodo ativo registra um potencial negativo de 
+59mV. Com isso pode-se concluir que um lado pode 
estar mais positivo que outro e ter a mesma concentração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O mesmo pode acontecer com os ions K+, que estão mais concentrados de 
um lado (150mM) do que no outro (15mM). Assim haverá difusão do lado mais 
concentrado para o menos concentrado, o lado que “recebe” K+ fica positivo e o 
que “perde” fica negativo. Então como o eletrodo está posicionado no lado que 
perde K+ ele registrará um potencial negativo de -59mV. 
 
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POTENCIAL DE NERST 
O potencial de Nerst é determinado pela grandeza de um íon específico dentro e fora da célula (T=37ºC). Esse 
potencial se opõe ao potencial de difusão – quanto maior essa proporção, maior será a tendência que esse íon se 
difunda em uma direção e maior será o potencial de Nerst para impedir o potencial de difusão. 
 
(-) se íon for positivo 
(+) se o íon for negativo 
 
Ex: Para o K+, temos: 
 Vk+ = -61 . log [K+intracelular] Vk+ = -61 . log [140mEql
-1
] 
 [K+extracelular] [4mEql
-1
] 
 Vk+ = -61 . log35 
 Vk+ = -94mV 
 
Ex²: Para o Na+, temos: 
VNa+ = -61 . log [Na+intracelular] VNa+ = -61 . log [14mEql
-1
] 
 [Na+extracelular] [142mEql
-1
] 
 VNa+ = +61mV 
 
 
 
POTENCIAL DE REPOUSO / REGIME ESTACIONÁRIO / ESTADO FIXO 
Esse processo tem sua origem em um mecanismo simples, de alternância entre transporte ativo e passivo de 
íons. 
 Potencial de Difusão do K+: A membrana celular é mais permeável ao íon K+. Devido a diferença de 
concentração causada pela bomba de sódio e potássio, esses íons saem da célula para o meio exterior, por 
meio de canais volt-dependentes. A saída de K+ torna o meio interno da célula negativo e o externo positivo. O 
potencial calculado pelo potencial de Nerst é de -94mV, ou seja, 94mV mais negativo que o meio externo. 
 Potencial de Difusão do Na+: A membrana de uma fibra muscular é pouco permeável ao Na+, resultando em 
altas concentrações desse íon fora da célula e baixa dentro da célula, diferenca essa causada também pela 
bomba de sódio e potássio. Com isso com o excesso de íon K+ que sai da célula e pouco Na+ entra, aumenta a 
diferença das cargas no interior (-) e exterior (+). 
 Bomba de sódio e potássio: A bomba de sódio e potássio é a principal causadora da diferença de 
concentração entre os íons Na+ e K+, devido ao transpore ativo de 3 íons Na+ para o exterior e 2 K+ para o 
interior da célula, deixando assim um deficil de íons positivos na parte interior da célula. 
 
Na+ (externo)  142 mEq/l K+ (externo)  4 mEq/l 
Na+ (interno)  14 mEq/l K+ (interno)  140 mEq/l 
 
 
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OBS: Potencial de membrana e troca de íons durante um potencial de ação. A figura mostra mudanças do potencial de 
membrana de um seguimento de axônio e a continuação do estímulo. ENa+ e ENk+ são respectivamente os potenciais 
de equilíbrio para Na e K (B). O potencial de membrana primeiro aumentos como gated de voltagem canais de Na+ 
abrem. O potencial de membrana cai então debaixo de seu valor descansando como os canais de Na+ é inactivated e 
voltagem-gated canais de K+ abrem. As proteínas canais volt-dependentes de K+ são então desativadas, e a membrana 
retorna ao potencial de repouso. 
 
 
OBS: Célula Excitável e não excitável 
 
a) Célula Não Excitável: só é despolarizada com intervenção externa. Em 
seu metabolismo não há mecanismo para realizar um potencial de ação. Isto 
pode ser provado aplicando uma voltagem igual ao da célula, com polaridade 
trocada. Essa voltagem vai anular o potencial de repouso da célula. Se a 
voltagem da pilha for retirada a celula voltará ao estágio de repouso. 
 
 
 
 
 
 
b) Célula Excitável: O próprio metabolismo da 
célula é capaz de se despolarizar e condizir um 
impulso caso ela seja excitada por uma voltagem 
externa. 
 
 
 
 
 
 
POTENCIAL DE AÇÃO 
Para que uma célula seja despolarizada e conduza o impulso nervoso, é necessário que esta seja estimulada. 
Esse estímulo pode ser físico (elétrico, pressão, calor) ou químico (neurotransmissores). Além disso, o estímulo deve 
ultrapassar o limiar de excitação, uma vez que as fibras nervosas obedecem a “Lei do Tudo ou Nada”. 
O potencial de ação ocorre em três etapas: (1) despolarização, (2) inversão e (3) repolarização. 
1) Despolarização: Nessa fase a membrana fica mais permeável aos ions sódio, permitindo que grande desses 
íons entre na célula. Com isso o estado normal de -90mV é neutralizado devido ao influxo dos íons sódio com 
carga positiva. Isso deixa a célula despolarizada em estado neutro. (Vm=0) 
2) A continuidade na entrada de Na+ caracteriza a inversão deixando o interior da membrana positivo. 
3) Na repolarização segundos após a despolarização, os canais de sódio começam a se fechar e os canais de K+ 
se abrem mais que o normal. Então a rápida difusão dos íons K+ para o exterior restabelece o potencial de 
repouso da membrana, carcterizando a repolarização. 
 
 
 
 
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O fluxo não tem direção única de propagação, mas o potencial trafega em todas as direções para longe do 
estímulo – mesmo pelas ramificações da fibra nervosa – até que toda a membrana tenha sido despolarizada. 
 
 
REGISTRO MONOFÁSICODO POTENCIAL DE AÇÃO NEURAL 
V0 Potencial de Repouso 
VL Voltagem Limiar: é a voltagem minima para que a fibra nervosa seja 
estimulada para haver o potencial de ação. 
1. Despolarização 
2. Vm=0 (célula despolarizada) 
3. Inversão 
4. Valor máximo de positividade: inversão máxima de cargas 
5. Repolarização: fechamento dos canais de Na+ e abertura 
dos canais de K+. 
6. Etapa pós-potencial: causado devido a ação da bomba de 
sódio e potássio (3Na+ perdidos e 2K+ ganhos pela célula). 
 
 
 
OCILOSCÓPIO 
 
 
É um tipo comum de mediador capaz de responder corretamente 
às rapidas variações de potencial da membrana. O sistema de placas 
verticais e horizontais são responsáveis por mover o feixe de eletrons 
(de acordo com a mudança de voltagem gerada pelo potencial de ação), 
os quais sensibilizam o material fluorescente descrevfendo um registro 
de voltagem monofásico em função do tempo. 
 
OBS: O artefato de estimulo é registro causado pelo estimulo elétrico 
utilizado para desencadear o potencial de ação na fibra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PERÍODO REFRATÁRIO 
Corresponde ao perído de tempo em que a fibra está conduzindo um potencial de ação (despolarizada). Nesse 
período a fibra nervosa não poderá ser estimulada até que sofra a repolarização. Então o período refratário é o tempo 
que a fibra demora para se repolarizar. 
 
 
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No 1° exemplo o período refratário é longo em a relação à fibra ao seu lado, por isso tem 
uma frequência estimulatória menor. Já no exemplo 2 o período de refração é mais rápido e célula 
sai da despolarização e se repolariza podendo ser estimulada mais uma vez. Assim devido ao 
baixo período refratário (P.R.), maior será a frequência de estimulação (F.E.). 
 
 
CÉLULAS DE SCHWANN E CONDUÇÃO SALTATÓRIA 
 As células de Schawann são células da Glia do tecido nervoso. Elas 
revestem o axônio, formando a chamada bainha de mielina, servindo de 
isolante elétrico, aumentando a propagação do impulso. 
A membrana do axônio é envolvida pela célula de Schwann, cuja a 
membrana é rica em uma lipoproteína mielina (isolante elétrico). Entre uma 
bainha de mielina e outra encontram-se o nodo de ranvier, é através desse 
nodo de ranvier que ocorre a despolarização, ocorrendo o impulso 
saltatório. Essa condução saltatória conduz o impulso mais rapidamente, e 
conserva energia para o axônio. 
 
 Doenças dismielinizantes cursam com redução do revestimento do 
axônio, o que diminui a condução saltatória e prolonga o tempo de 
transmissão do impiulso nervoso. Isso faz com que o paciente 
curse com redução da função neurológica do nervo correspondente 
(paralisias, parestesias, etc.). 
 
 
SINAPSE NERVOSA 
 O neurônio é a celula do sistema nervoso responsavel por captar os impulsos nervosos. O seu citoplasma 
(axoplasma) é responsável por sintetizar vesículas contendo neurotransmissores, que são encaminhados ao botão 
sináptico. Guiadas e estimuladas pelo Ca
+2
, essas vesículas liberam esses neurotransmissores na fenda sináptica, 
propagando o impulso para os dendritos de um outro neurônio. 
 A sinapse propriamente dita é justamente o espaço entre a célula pré-sinaptica e a célula pós-sináptica, a qual 
possui receptores para os neurotransmissores liberados para dar continuidade ao impulso. 
 
↑F.E. α _1_ 
 ↓P.R. 
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 As sinapses nervosas podem ser de dois tipos: 
a) Sinapses excitatórias: se o neurotransmissor liberado pela célula pré-sinaptica tiver uma natureza quimica 
excitatória (epinefrina, acetil-colina) ele estimula a célula pós-sináptica a abrir os canais de Na+ gerando assim 
um potencial de ação nesse segundo neurônio, dando continuidade ao impulso. 
b) Sinapses inibitórias: se os neurotransmissores tiverem uma natureza quimica inibitória (glicina) ele bloqueia o 
potencial de ação, fazendo com que a célula pós sinaptica seja mais permeável ao Cl- e ao K+, gerando uma 
hiperpolarização, negativando ainda mais o potencial interno da membrana, deprimindo o neurônio, deixando-o 
absolutamente incapaz de propagar o impulso. 
 
 
 
OBS: A condução normal do estímulo nervoso depende, 
basicamente, de dois fenômenos para que ocorra de forma 
normal: a somação temporal e a somação espacial. 
 Somação temporal: afirma que o potencial de cada 
neurônio está relacionado com o potencial de 
despolarização. 
 Somação espacial: afirma que o potencial dos 
neurônios está relacionado com seu número de 
fibras. 
 
 
POTENCIAL DE AÇÃO CARDÍACA 
 O potencial de ação do miocárdio diferencia-se do tecido 
nervoso pois o primeiro ao ser estimulado tem uma maior duração (que 
é a fase de Platô), enquanto o segundo despolariza e repolariza 
rapidamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
O potencial de ação no músculo esquelético é causado pela súbita 
abertura dos canais de sódio havendo influxo do mesmo para dentro das fibras. 
Eles são rápidos pois permanecem abertos por um curto período de tempo e 
fecham abruptamente. Ao final do processo ocorre a repolarização. Já no musculo 
cardíaco, o potencial de ação é originado pela abertura de dois tipos de canais: (1) 
os mesmos canais de rápidos, tais como no músculo esquelético, e (2) os canais 
lentos de cálcio. 
Devido à lentidão na baertura possibilita uma maior entrada de cálcio 
mantendo o período de despolarização prolongado, causando o platô do potencial 
de ação cardíaco. Os íons cálcio ativam o processo de contração muscular. Além 
disso, no período de repolarização, ocorre a abertura dos canais lentos de potássio 
se abrindo de forma completa até o fim da fase de platô. 
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HEMODINÂMICA 
 
 A circulação corpórea pode ser considerada como um sistema hidráulico real, ou seja, não-ideal, pois existem 
forças dissipadas como o atrito com as paredes dos vasos (endotélio), além do atrito entre as próprias laminas 
(camadas) do sangue em movimento. 
Logo, o sistema sanguíneo pode se enquadrar em estudos da hidrodinâmica – ramo da física que estuda os 
sistemas hidráulicos que apresentam líquido em movimento – a partir do momento que é comparado a um sistema 
fechado não-ideal movido pelo trabalho de uma bomba (coração), com fluido (sangue) em circulação. 
 
 
PRINCÍPIO DA CONTINUIDADE DE FLUXO 
 Fluxo, por uma definição hemodinâmica, representa o volume do fluido deslocado (sangue) em função do 
tempo. 
i. Fluxo = velocidade x Área 
 Fluxo = (L x T
-1
) x L² 
 
 ii. Fluxo = Volume = L
3
 
 Tempo T (expressão dimensional de fluxo) 
 
 Sendo: 
 F  Fluxo [cm³/s; m³/min] 
 L  Espaço [centímetro; metro] 
 T  Tempo [segundo; minuto] 
 A  Área seccional 
 v  Velocidade 
 
 
 
 
A expressão dimensional de fluxo significa que a grandeza física fluxo é derivada de duas grandezas 
fundamentais: espaço (elevado a 3ª potencia) e tempo (elevado a menos 1). Por exemplo, o débito cardíaco (volume de 
sangue que o coração bombeia pelo ventrículo esquerdo a cada minuto) é 5 l.min
-1
 (cm³=1ml). 
Na figura acima, tem-se um sistema condutor ideal, ou seja, sem atrito. Considera-se que o fluxo que passa por 
A1 (maior área seccional) deve passar em mesma quantidade por A2 (menor área seccional). Logo, tem-se que quanto 
menor a área de escoamento do líquido, maior será a velocidade desse escoamento para que o fluxo permaneça 
constante, bem como o contrário é verdadeiro, uma vez que o fluxo que passar por A1 é igual ao fluxo que passa por A2 
(F1=F2). 
O princípio da continuidade de fluxo certamente pode seraplicado ao sistema real que é a circulação 
sanguínea. Por exemplo, como ocorre no caso de uma estenose, em que a luz do vaso diminui e o fluxo nesse local se 
torna mais intenso. 
 
OBS: A verificação da pressão arterial na artéria braquial é proporcionada por uma estenose (compressão) produzida 
pelo manguito, aumentando a velocidade do fluxo (pois diminui a área), podendo ser auscultado pelo estetoscópio o 
fluxo turbulento (ver velocidade crítica do sangue mais adiante). 
OBS²: Se o sistema circulatório fosse considerado ideal, em um caso de estenose nas coronárias por placas 
ateromatosas (placas de gordura), o paciente não morreria de infarto do miocárdio, pois o fluxo continuaria constante 
com o aumento da velocidade ao passar pela luz reduzida dos vasos, não havendo, então, sofrimento do miocárdio. 
Porém, como a circulação é um sistema real, o fluxo perde velocidade e volume ao passar pelas áreas obstruídas dos 
vasos. 
OBS³: O sibilo é um som de “assobio” auscultado em caso de pacientes com asma. Isso ocorre devido o processo 
alérgico que ocorre na asma, em que a parede dos brônquios e a musculatura lisa das vias respiratórias se contraiam e 
a velocidade do ar (energia cinética) é dissipada na luz reduzida da via em forma de som, como ocorre no próprio ato de 
assobiar: diminui-se a área e aumenta-se a velocidade do ar. 
OBS
4
: Embolia, clinicamente, é a presença de um corpo estranho na circulação, podendo ser líquida, gasosa ou sólida 
(como um coágulo). 
 
Ex: HENEINE (2000): Calcular a velocidade de fluxo nas secções A1, A2 e A3 sabendo que as áreas seccionais são 
respectivamente 10, 20 e 100 cm²: 
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F1 = F2 
v1 x A1 = v2 x A2 
Ou seja: v x A = constante (k) 
Logo: 
 Se A1/A2=1V2=V1 
 Se A1/A2>1V2>V1 
 Se A1/A2<1V2<V1 
 
F = L
3 
x T
-
1
 
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Na secção 1: 
v1 = F1/A1 
v1 = 100 cm3.min-1/10cm2 
v1 = 10 cm.min-1 
 
Na secção 2: 
 v2 = F2/A2 
 v2 = 100 cm3.min-1/20cm2 
 v2 = 5 cm.min-1 
 
Na secção 3: 
 v3 = F3/A3 
 v3 = 100 cm3.min-1/100cm2 
 v3 = 1 cm.min-1 
 
 
 
FLUXO ESTACIONÁRIO 
 Fluxo estacionário é definido como um fluxo constante, ou seja, o fluxo que entra numa determinada área 
seccional é igual ao que sai (figura acima). 
 O fluxo sanguíneo deve ser considerado um fluxo aproximadamente estacionário, que se for quebrado, aumenta-
se o risco de causar edemas (pulmonar ou na grande circulação). Como por exemplo, o fluxo de sangue na artéria aorta 
(menor e mais rápida passagem de sangue) deve ser igual ao fluxo de sangue que passa no somatório da área da luz de 
todos os capilares (área bem maior, mas com velocidade menor), em um valor de 5l/min. Ou seja, o fluxo sanguíneo, por 
ser um sistema real, deve se manter aproximadamente constante. 
 
 
 
 A figura acima representa a área seccional total de diversos territórios da circulação. Perceba que a soma da 
área seccional total dos capilares é bem maior do que a área seccional da aorta por serem bem mais numerosos. Nas 
grandes artérias, onde a área seccional é menor, a velocidade deve ser maior. Quando o sangue chega aos capilares, 
de área total máxima, diminui a sua velocidade. Mesmo assim, o fluxo, em cada uma dessas regiões é de 5l/min. 
 Capilares: ↑Área ↓Velocidade 
 Aorta: ↑Velocidade ↓Área 
 
Fluxo Aórtico = Fluxo Capilar 
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Parâmetro 
Circulatório 
Tipo de Vaso 
Aorta Capilares Cava 
Diâmetro 2,0cm 8m 2,4cm 
Número 1 2 bilhões 2 
Área (.r2) 3,0cm2 2.200cm2 4,5cm2 
 X X X 
Velocidade 28cm/s 0,04cm/s 19cm/s 
Fluxo (V x A) 84ml/s 88ml/s 86ml/s 
 
OBS
5
: O fluxo de sangue que entra no pulmão deve ser o mesmo que sai (também fluxo 
estacionário) para não gerar edemas. 
OBS
6
: Débito sistólico: volume de sangue que o coração bombeia a cada batimento. 
 
 
 
 
 
OBS
7
: Débito cardíaco: volume de sangue que é bombeado do coração a cada minuto. 
 
 
 
 
OBS
8
: Mecanismo de Frank Starling: em condições normais, o coração bombeará todo 
sangue que a ele chegar (figura ao lado esquerdo), sem que haja acúmulo de sangue nos 
vasos. Em outras palavras, o débito cardíaco deve ser igual ao retorno venoso (volume de 
sangue que volta ao coração através átrio direito). O coração é uma bomba que se adapta ao 
volume de sangue que for dado para ser bombeado, mantendo, em parte, o fluxo adequado. 
Isso acontece porque há um estiramento maior nas fibras do miocárdio devido ao maior 
volume do sangue, representando em uma maior energia potencial armazenada, 
proporcionando uma maior força elástica, dando conta a esse excesso de sangue. 
 
Ex: HENEINE (2000): Um paciente tem um desvio de 1% no regime estacionário da circulação pulmonar. Calcular o 
volume de sangue acumulado no pulmão durante 10 minutos, sabendo que o débito sistólico e a freqüência cardíaca 
são respectivamente 81ml/batimento e 90 batimentos/minuto. 
 
O desvio no regime estacionário é de 1%. Portanto, a cada batimento cardíaco, 1% de sangue é retido no 
pulmão. Portanto, o volume desviado a cada batimento vale: 
1% de 81ml = 0,81ml.bat-1 
Volume Acumulado = 0,81ml.bat-1 x 90 bat.min-1 x 10min = 720ml 
 
Obs: Isso mostra a importância do regime estacionário, uma vez que, com um desvio de apenas 1% de sangue, 
em 10 minutos, produziu, praticamente, 1 litro de sangue acumulado no pulmão (edema pulmonar). 
 
 
OBS
9
: Ao doar sangue, o doador deve ingerir líquidos para não haver quebras no regime estacionário. 
 
 Edema na grande circulação: se houver quebra no regime estacionário na grande circulação, ocorrerá a 
formação de edemas, como no caso da gravidez (inchaço nos membros inferiores) em que há compressão de 
vasos durante o crescimento do útero, impedindo, assim, um eficaz retorno venoso; bem como no caso de 
grandes hemorragias. 
 Edema Pulmonar (pequena circulação): Ao aumentar o volume de sangue que entra no pulmão, geralmente 
acontece a chamado estase (ou estagnação) fisiológica, o que significa que haverá excesso de sangue 
estagnado na luz de vasos pulmonares. Com isso, ocorre aumento da Pressão Hidrostática na luz desse vaso, 
acarretando no extravasamento do plasma para o meio intersticial do pulmão, que por sua vez passa para os 
alvéolos, fazendo com que o indivíduo se “afogue no seu próprio plasma”, podendo produzir óbito. 
Débito Sistólico = Vol. Bombeado 
 Batimento 
Débito Cardíaco = Vol. Bombeado 
 Minuto 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● BIOFÍSICA 
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ENERGIA MECÂNICA DA CIRCULAÇÃO 
No escoamento real, a velocidade de fluxo dentro do tubo é variável devido ao atrito entre as lâminas do fluído 
viscoso e entre o fluído e as paredes do tubo. A velocidade é máxima no centro e decresce segundo uma parábola até 
zero na adjacência do tubo. 
 
 
Pode-se concluir que o atrito “lentifica” o fluxo, e por ser um sistema real, o sangue deveria parar. Porém, o fluxo 
não para porque a energia mecânica do sangue é periodicamente renovada pelo coração. Ou seja, na medida que o 
sangue escoa, ele perde energia devido ao atrito, tendo sua energia renovada pelo coração de maneira que esse fluxo 
não pare. A energia mecânica é produzida pelo coração exato momento da sístole, em que o coração realiza trabalho* 
para esvaziar os ventrículos. 
O sangue que escoa nos vasos apresenta praticamente quatro tipos de energia: energia mecânica (Ec + Ep), 
energia dissipada e energia gravitacional. 
 A energia cinética é a energia da velocidade, tendo sempre o mesmo sentido do fluxo.Quanto maior a 
velocidade do fluxo, maior será a energia cinética. 
 A energia potencial é representada pela pressão. 
 A energia dissipada do atrito tem sempre sentido contrário ao movimento. 
 
 
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA* 
Quando o coração contrai, ele realiza trabalho (F x d), passando energia mecânica para o sangue: 
 Matéria (massa)  m 
 Espaço  L 
 Tempo  T 
 Velocidade (v)  LxT-1 
 Aceleração (a)  L x T-1 = L x T-2 
 T 
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i. Trabalho = Força x Deslocamento 
 Trabalho = m . L . T
-2 
. L (expressão dimensional do trabalho) 
 
ii. Pressão = Força = m . L . T
-2
 
 Área L 
2
 (expressão dimensional da pressão) 
 
iii.P x ΔV = m . L
-1
 . T
-2
 . L
3
 = m . L
2
 . T
-2 
= Trabalho, ou seja, a pressão ventricular sobre o sangue, ao diminuir o 
volume da câmara ventricular, gera trabalho. 
 
ENERGIA POTENCIAL 
 É a energia armazenada pelo sangue, que 
mantém o fluxo sanguíneo constante mesmo durante 
a diástole do coração, sendo representada pela 
pressão que o sangue exerce sobre as paredes dos 
vasos. 
 A figura ao lado mostra a variação de pressão 
arterial em diferentes áreas da circulação. 
 Energia potencial, do ponto de vista físico, é a 
energia armazenada por um corpo. Bem como ocorre 
com o sangue, que se o coração parasse (como na 
diástole), por causa dessa energia potencial 
(pressão), a circulação sistêmica ainda tem condições 
de continuar até ter sua energia dissipada por 
completo ou ser renovada pela contração sistólica. 
 
ENERGIA DISSIPATIVA DE ATRITO 
A pressão exercida pelo sangue cai gradativamente à 
medida que ele escoa devido à ação do atrito, como mostrada 
na figura acima. 
 A figura ao lado demonstra um seguimento de vaso 
que obedece ao regime estacionário em que a pressão está 
caindo (P3<P2<P1) porque a energia mecânica do sangue está 
sendo consumida, ou dissipada, pelo atrito. 
 À medida que o sangue encontra resistência, a pressão 
exercida sobre o vaso vai decaindo, sendo esse atrito que 
consome a energia mecânica. 
 Se a circulação fosse como um sistema ideal (sem 
ação do atrito), bastava que o coração batesse (sístole) apenas 
uma vez e o sangue nunca deixaria de circular por entre os 
vasos. 
 O coração renova a energia mecânica de um lado e o 
atrito a consome. 
 
ENERGIA CINÉTICA 
 O seu vetor praticamente não diminui porque o componente que mais diminui é a energia potencial, explicando a 
queda de pressão que o sangue exerce nas diferentes regiões do corpo. 
 
 
EQUAÇÃO DE BERNOUILLI 
É a equação que descreve a energia total que um fluido qualquer apresenta quando ele escoa dentro de um 
condutor. Ou seja, tomando a hidrodinâmica como base, em um fluído ideal, não viscoso e incompressível, onde se 
despreza o atrito entre o fluído e as paredes do condutor, a energia total (ET) do fluído que escoa é dada pela soma da 
energia cinética do fluído (K); mais a energia posicional gravitacional (U); mais o trabalho realizado sobre o fluído (W). 
 
ET = K + U + W 
ﺡ = m x L2 x T-2 
P = m x L-1 x T-2 
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Como o sistema acima é ideal, a ET na secção P1 (plano mais elevado) é a mesma da secção P2. Admitindo 
que o trabalho realizado sobre o fluido é representado pela pressão, tem-se de modo geral: 
ET 
= 
dv
2
 
+ 
d.g.h 
+ 
P 
V 2 
Energia 
Total 
Pressão 
Cinemática 
Energia 
Posicional 
Gravitacional 
Pressão 
Estática 
 
a) Admitindo-se que o fluído em escoamento é ideal e incompressível, pode-se ignorar a energia dissipada de 
atrito entre o fluído e as paredes do condutor. Neste caso, a energia total do fluído na secção A1 (ET1) deve ser 
ENERGIA CINÉTICA (K) – PRESSÃO CINEMÁTICA DO FLUIDO 
a) A energia cinética (K) do fluído, também chamada de pressão cinemática, que escoa na secção A1 dada por: 
 
Ec = K1 = 
m.v
2
1 m = massa do fluído 
2 v1 = velocidade do fluído na secção A1 
 
 
b) A energia cinética tomada por unidade de volume V1 que passa na secção é dada por: 
 
K1 
= 
m.v
2
1 
= 
m.v
2
1 
x 
1 
 
V1 2 2 V1 
 V1 
 
 
K1 
= 
m.v
2
1 
V1 2V1 
 
c) Sabendo que a densidade (d) é a razão entre massa e volume (d=m/V), a energia cinética por unidade de volume V1 pode ser 
reescrita: 
 
K1 
= 
d.v
2
1 
V1 2 
 
ENERGIA POSICIONAL GRAVITACIONAL DO FLUÍDO 
a) A energia posicional gravitacional (U) do fluído que escoa na secção A1 é dada por: 
 
 
Ep= U1 = m.g.h1 
m= massa do fluído 
g= aceleração da gravidade 
h1= altura em relação ao nível de referência 
 
b) A energia posicional (U1) tomada por unidade de volume V1 que passa na secção A1 é dada por: 
 
U1 
= 
m.g.h1. 
V1 V1 
 
c) Sabendo que a razão entre massa e volume representa a densidade (d=m/V), a energia posicional por unidade de volume V1 
vale: 
 
U1 
= d.g.h1 
V1 
 
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igual à energia total do fluído na secção A2 (ET2). Isto é, a energia total do fluído é conservada durante o 
escoamento (figura anterior, 20.1). Assim, pode-se dizer que: 
ET1 = ET2 
K1+U1+W1 = K2+U2+W2 
dv
2
1 + d.g.h1 + P1 = 
dv
2
2 + d.g.h2 + P2 2 2 
 
b) Se o vaso condutor estiver totalmente na horizontal (no mesmo plano), a energia posicional gravitacional 
poderá ser desprezada, pois a altura do vaso em relação ao nível de referência não varia (h1=h2). Assim, temos: 
dv
2
1 + d.g.h1 + P1 = 
dv
2
2 + d.g.h2 + P2 2 2 
A equação de Bernouilli fica resumida a: 
 
dv
2
1 + P1 = 
dv
2
2 + P2 
2 2 
 
Logo, pode-se admitir que: d . v² + P = constante. 
 2 
 
 Estenose: é uma diminuição na luz do vaso causada por algum corpo (como placas de ateromas) ou por 
compressão, podendo causar isquemia e necrose. 
Segundo o regime da continuidade, o fluido que escoa dentro de uma situação de estenose tem uma maior 
velocidade (se a área diminui a velocidade do fluido deve aumentar, pois v x A = cte). Como a velocidade está 
aumentando, consequentemente a energia cinética do fluido também aumenta. Em contrapartida, segundo a 
equação de Bernouilli, a pressão deve diminui (d x v²/2 + P = cte). Isso significa que, quando o sangue passa 
por dentro de um seguimento estenosado, a pressão deve diminuir (↓A ↓P ↑v). 
 
 Aneurisma: é uma dilatação da luz do vaso. Nesse caso, como a área de secção aumenta, a velocidade do 
fluxo diminui, mas para mantê-lo constante, a pressão aumenta (↑A ↑P ↓v). Com o aumento da pressão em um 
segmento acometido de aneurisma, a tendência desse segmento é aumentar ainda mais podendo romper-se. 
 
 
 
 
EFEITO VENTURI 
 Considere o sistema ao lado em que escoa um fluído ideal, 
incompressível e não viscoso. Nota-se que há um estrangulamento da 
área seccional A2; portanto A1>A2. Pelo princípio da continuidade, a 
velocidade de fluxo v2 deve ser maior que a velocidade v1, uma vez que 
o fluxo é constante em todas as secções do condutor. 
 Considerando o princípio de conservação da energia do 
fluído entre as secções A1 e A2 (figura ao lado), pode-se dizer que: 
 
ET1=ET2 
 
dv
2
1 + P1 = 
dv
2
2 + P2 
2 2 
 
Como a velocidade na secção A2 é maior que na secção A1, a equação de Bernoulli prevê que a pressão na 
secção A2 deve diminuir, já que ET1=ET2 (conservação da energia total do fluído). Note-se quehá tubos verticais ligados 
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às paredes do condutor; e que estes tubos registram a diferença de pressão “a” entre as secções A1 e A2. Esta variação 
de pressão do fluído, observada quando a área do condutor varia, é chamada de “Efeito Venturi”, ou seja, no 
estrangulamento de um condutor, a velocidade aumenta, porém a pressão diminui. 
 
 Em caso de asma alérgica, a musculatura lisa dos brônquios contrai, diminuindo a luz do mesmo. Pelo princípio 
da continuidade do fluxo, a pressão nessa região diminui. Em casos severos, a pressão é tão baixa que o 
pulmão pode chegar a colabar (atelectasia), ou seja, colapso do pulmão devido a um “vácuo” gerado dentro do 
alvéolo. 
 
Outra maneira de prever o Efeito Venturi é a seguinte: considere o sistema da FIGURA 5A, onde existe um 
estrangulamento na luz do tubo: 
 
 
Reescrevendo a equação de Bernoulli, temos: 
dv
2
1 + P1 = 
dv
2
2 + P2 
2 2 
 
1 
dv
2
1 + P1 = 
1 
dv
2
2 + P2 2 2 
 
Assim, a diferença de pressão (P1P2) entre as duas áreas seccionais seria: 
 
P1  P2 = 
1 
dv
2
2  
1 
dv
2
1 2 2 
 
P1  P2 = 
1 
d (v
2
2  v
2
1) 2 
 
Observando a FIGURA 5A, nota-se que A1>A2. Pelo princípio da continuidade de fluxo, sabe-se que v2 > v1. 
Portanto, a diferença de velocidade (v
2
2 - v
2
1) deverá ser sempre positiva. Consequentemente, a diferença de pressão 
(P1P2) deverá ser positiva também. Para que a diferença de pressão (P1P2) seja positiva, obviamente é necessário que 
P1 seja maior que P2 (P1>P2). Portanto, a pressão P2 na área estrangulada diminui em relação à pressão P1 da área 
normal. 
Considere o sistema da FIGURA 5B, onde A2>A1. Pelo princípio da continuidade, v1 > v2. Portanto, a diferença de 
velocidade (v
2
2  v
2
1) deverá ser sempre negativa. Assim, a diferença de pressão (P1P2) também será negativa. Para 
que a diferença (P1P2) seja negativa, é necessário que P2 seja maior que P1 (P2>P1). Como resultado, a pressão P2 na 
área larga do tubo é maior que a pressão P1 na área normal. 
 
OBS
10
: O Efeito Venturi só é válido para tubos em que a área seccional varia, ou seja, a pressão só varia se a luz do 
tubo variar. 
OBS
11
: As leis da hidrodinâmica podem ser aplicadas à circulação sempre com alguns limites, como por exemplo, 
fisicamente, a pressão nos capilares (maior área total) deveria ser maior que a pressão aórtica (menor área). Isso não 
ocorre por causa do atrito, uma vez que o sangue perde energia mecânica até chegar aos capilares. Embora o aumento 
da área capilar não eleve a pressão como nas artérias, pelo menos há uma atenuação da queda dessa pressão, 
justamente por causa do efeito hidrodinâmico: quando maior a área, maior será a pressão. 
OBS
12
: O aumento de pressão não é considerado Efeito Venturi. 
 
 
 
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9 
 
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TIPOS DE FLUXO 
 O escoamento normal da circulação sanguínea 
ocorre de forma laminar, ou seja, divido em camadas 
que circulam de forma silenciosa. Como na bureta do 
exemplo ao lado, onde o corante, quando escoado 
lentamente, desce silenciosamente em camadas. 
 Quando o sangue ultrapassa uma determinada 
velocidade crítica, o fluxo sanguíneo passa a ser 
turbulento e ruidoso (som chamado sopro), como o que 
ocorre na bureta ao lado com um fluxo maior. 
Geralmente ocorre em casos de fístulas (como a 
atrioventricular), em que a área diminui e a velocidade 
aumenta, fazendo com que o fluxo torna-se turbulento. 
 
OBS
13
: O fluxo pode estar normal e apresentar sopro em 
casos de exercícios físicos prolongados. 
 
VELOCIDADE CRÍTICA 
 
 
 
 
 Vc  Velocidade crítica de escoamento 
 Re  Constante adimensional de Reynolds (Re=2000) 
   Viscosidade do fluido (sangue = 2,8 . 10-3 Pa.s) 
 d  Densidade do fluído 
 r  Raio do condutor 
 
 
 
VERIFICAÇÃO DA PRESSÃO ARTERIAL 
 Há duas maneiras de verificação da PA: direta (acoplando-se diretamente a uma 
artéria dissecada uma manômetro de mercúrio) e indireta (tradicional, através do 
manguito e do estetoscópio). Para essa medida, toma-se como referência os sons de 
Korotkoff e o relógio (servindo de manômetro de mercúrio). 
 Inicia-se o procedimento inflando o manguito ao redor do braço com o intuito de 
exercer pressão sobre ele, comprimindo a artéria braquial. O resultado é a oclusão da 
própria artéria, chegando um ponto que a luz arterial é totalmente fechada, parando o 
fluxo. Após isso, abre-se a válvula da pera, fazendo com que a região da artéria que 
estava estrangulada permita a passagem de um primeiro jato de sangue, sendo esse fluxo 
turbilhonar, ou seja, ruidoso (primeiro som de Korotkoff), produzindo uma pressão 
aproximadamente igual à sistólica. Com a continuação da abertura da artéria, a 
velocidade vai diminuir, fazendo com que o fluxo volte a ser laminar e silencioso. Nesse 
ponto em que os sons desaparecem, marca-se a pressão diastólica. 
 Em síntese, tem-se: 
 Primeiro som (Pmáx): PRESSÃOmanguito ≈ PRESSÃOsistólica 
 Segundo som (Pmin): PRESSÃOmanguito ≈ PRESSÃOdiastólica 
 
Ex: HENEINE (2000): Sabendo que a densidade do sangue é de 1,06.103 Kg/m3, calcular a velocidade crítica de 
escoamento do sangue que circula na aorta, cujo raio é de 1,25.10
-2
m. ( sangue = 2,8.10
-3
 Pa.s): 
 
 
 
 
 
 
 
OBS: 1 Pa = 1 N.m
-
² 
 1 N.m² = 1 Kg. m.s
-2
.m
-
² 
 1 Pa = 1 Kg. m
-1
.s
-2
 
Vc = Re x  
 d x r 
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A pressão sistólica é a pressão máxima, cujo valor normal nas artérias é de 120mmHg e a pressão 
diastólica é a pressão mínima, período em que os ventrículos relaxam, cujo valor normal é de 80mmHg. Segundo 
critérios da organização mundial da saúde, quando a pressão sistólica é maior ou igual a 140mmHg e a diastólica 
estando maior ou igual a 90mmHg, seria já suspeita de hipertensão. 
 À medida que o indivíduo envelhece, a pressão arterial tende a 
aumentar. Isso acontece devido ao processo de arteriosclerose, ou seja, a 
elasticidade das artérias é bem menor, e já não consegue distender mais 
como em um indivíduo jovem. Essa rigidez da parede das artérias contribui 
para que a complacência aórtica (distensão normal da aorta no momento 
da ejeção sistólica) diminua. Do ponto de vista físico, complacência é a 
variação de volume em função de uma variação de pressão: a aorta é 
complacente porque, quando se empoe uma determinada pressão, ela 
altera seu volume. 
 
 
 
 O gráfico acima, além de mostrar o aumento da pressão arterial com o decorrer dos anos, ele mostra a pressão 
arterial média que está muito mais próxima da pressão diastólica do que da sistólica. Isso ocorre pois o período de 
diástole é mais longo que o período de sístole. 
 Por isso que têm-se uma preocupação muito maior com a pressão diastólica do que com a sistólica, por 
exemplo: é muito melhor ter uma pressão de 140/80 (hipertensão sistólica) do que 100/90 (hipertensão diastólica), uma 
vez que esta ultima é mais maléfica, pois a pressão diastólica contribui mais para pressão arterial média, ou seja, ela 
retrata melhor a situação da pressão arterial. 
 
 
LEI DE POISEUILLE 
 Explica porque ocorre um grande aumento da condutância sanguínea quando o diâmetro do vaso aumenta, 
explicando também os fatores que regulam este fluxo: 
 O fluxo é diretamente proporcional ao gradiente de pressão (ΔP), 
que representa a diferença entre a pressão na aorta (100mmHg) e na 
veia cava (≈0mmHg): ΔP = Pa – Pv = 100mmHg. 
 O fluxo é diretamente proporcional a 4ª potencial do raio (r); 
 O fluxo é inversamente proporcional ao comprimento do tubo (L) 
e aviscosidade do líquido (). 
 
 No choque anafilático (alérgico), ocorre liberação de histamina pelos mastócitos, que age na musculatura lisa 
dos vasos, gerando uma vasodilatação arteriolar generalizada, o que provoca uma queda grave da pressão 
arterial. Isso ocorre porque se aumentar o volume do compartimento vascular (contendo 5 litros 
constantemente), a tendência da pressão é sempre diminuir (espaço maior para mesma quantidade de sangue), 
caindo o gradiente de pressão e diminuindo o fluxo, podendo causar um colapso circulatório. 
 Se o raio do vaso cresce um número x, o fluxo aumenta muito mais, pois a proporção é exponencial (ver figura 
abaixo). No caso de hemorragias agudas, o organismo promove uma vasoconstrição para tecidos menos 
importantes (pele, músculos) e desvia a circulação do sangue para tecidos mais importantes (coração, cérebro e 
pulmão). 
 
Ex: HENEINE (2000): Determinar a variação percentual do raio e do fluxo em um vaso cujo raio varia de 1cm para 1,2 
cm. 
 
Variação % do raio (r%): 
Admitindo-se que a única variação do sistema ocorra no raio, pode-se dizer que F=r4 . Seja rf o raio final; e 
ri o raio inicial. 
Complacência = ΔV 
 ΔP 
F =  x P x r4 
 8 x L x  
 
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F = rfinal
4  rinicial
4 
F= (1,2)4  (1,0)4 = 2,1  1,0 = 1,1 
F%= 1,1 (x100) = 110% 
*Note-se que um crescimento de apenas 20% no raio aumenta o fluxo em 110% 
 
 
 
CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA 
 Como foi visto pela Lei de Poiseuilli, quanto maior for o comprimento do vaso, 
menor será o fluxo (ver figura ao lado direito). Isso ocorre pois o fluido encontrará mais 
resistência do atrito com o aumento do comprimento que ele deverá percorrer. 
 Em condições fisiológicas normais, o comprimento dos vasos corpóreos não 
varia. Porém, há determinadas situações clínicas em que o comprimento do tubo varia e 
o fluxo também, como no caso da circulação extracorpórea. 
 A circulação extracorpórea é induzida artificialmente em processos cirúrgicos 
(ver figuras abaixo), como em cirurgias cardíacas, em que não se pode trabalhar com o 
coração em funcionamento. Nesse caso, desvia-se o sangue das veias cavas através 
de um sistema artificial (sistema de tubos, pulmões artificiais e bomba extracorpórea) 
sendo ele devolvido a altura da aorta para circular pelo restante do corpo. Devido a 
isso, conclui-se que, nesses casos, há um aumento do comprimento do tubo por onde o 
sangue vai percorrer, diminuindo assim, o fluxo. Aí onde entra a importância da bomba 
extracorpórea, que servirá como compensador dessa queda no fluxo, fazendo-o 
aproximar-se do fluxo estacionário. 
 
 
 
VISCOSIDADE DO SANGUE () 
 Representa o grau de fluidez que o sangue possui ( sangue = 
2,8.10
-3
 Pa.s), que em condições normais, realmente é um liquido viscoso. 
Quanto mais hemácias o sangue apresentar, mais viscoso ele é. Essa 
viscosidade do sangue é uma das causas que faz com que o sistema 
circulatório seja considerado um modelo real, justamente devido ao atrito 
das lâminas do sangue viscoso com o endotélio. Essa quantidade de 
hemácias é calculada pelo hematócrito (proporção entre hemácias/plasma): 
 ↑Hemácia ↓Plasma: hemoconcentrado. 
 ↓Hemácia ↑Plasma: hemodiluído. 
 
Porém, em determinadas patologias, essa viscosidade se altera, 
alterando também o fluxo. 
 
 
 
 
 Policitemia: doença mieloproliferativa (pré-leucêmica) em que há excesso na produção de hemácias, fazendo 
aumentar a viscosidade do sangue e diminuindo o fluxo. 
 Macroglobulinemias; Mieloma múltiplo: a quantidade de proteínas no plasma aumenta muito, aumentando 
também, a viscosidade do sangue. 
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 Anemia profunda: a falta de hemácias no sangue diminui a viscosidade do mesmo, aumentando o fluxo. 
Determinados pacientes com anemia profunda podem apresentar sopros nas grandes artérias, pois a 
viscosidade do sangue cai a tal ponto que a velocidade do fluxo aumenta, chegando a ultrapassar a sua 
velocidade crítica, tornando-se turbulento. 
 
Ex: HENEINE (2000): Um segmento da aorta medindo 10cm apresenta um gradiente de pressão de 2,5 Pa. Sabendo 
que o raio aórtico mede 1,25cm, calcular o fluxo no segmento (viscosidade do sangue = 2,8.10-3 Pa.s.): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBS: Em casos de febre, a viscosidade do sangue diminui. Enquanto em uma hipotermia, a viscosidade aumenta. 
 
 
VELOCIDADE DO FLUXO EM ESCOAMENTOS REAIS 
 No escoamento real, a velocidade de fluxo dentro do tubo é variável devido ao atrito entre as lâminas do fluído 
viscoso e entre o fluído e as paredes do tubo. A velocidade é máxima no centro e decresce segundo uma parábola até 
zero na adjacência do tubo. 
i. Em escoamentos reais, a análise dimensional mostra que a velocidade média (v) representa a razão entre 
fluxo e área: 
v = 
Fluxo 
= 
F 
Área do tubo A 
 
ii. Mas o Fluxo (F) de Poiseuille vale: 
 
 
 
 
F= 
.P. r4 
8. L. 
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 iii. Então, a velocidade de fluxo em escoamentos reais pode ser escrita como: 
v = 
.P. r4 
x 
1 
8. L.  r2 
 
Logo, a velocidade média será: 
 
 
 
 
 
RESISTÊNCIA DA TUBULAÇÃO AO FLUXO 
Entende-se como resistência “R” todos os fatores que impedem ou desfavorecem o fluxo em uma tubulação. A 
relação entre fluxo e resistência pode ser definida como: 
 F = ΔP 
 R 
 
Comparando-se esta definição com a lei de Poiseuille, pode-se dizer que: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A resistência é diretamente proporcional à viscosidade do fluído e ao comprimento do tubo. A resistência é 
inversamente proporcional ao raio do condutor. 
 
 
RESISTÊNCIA DA PERIFÉRICA – LEI DE OHM 
 O fluxo F é diretamente proporcional ao gradiente de pressão (P) e inversamente proporcional à resistência R. 
A resistência é medida em uma unidade incoerente, a UNIDADE R (Pressão/Fluxo). A resistência aumenta diretamente 
com a viscosidade do sangue, o comprimento do tubo e o grau de constrição dos vasos. 
 
 
 
 
Ex: HENEINE (2000): A pressão do sangue cai de aproximadamente 100mmHg nas artérias para 15mmHg nos 
capilares. Calcular a resistência sabendo que o fluxo arterial é de 85ml/s. 
 
 
Ex²: HENEINE (2000): Um portador de hipertensão apresenta uma pressão arterial média de 220 mmHg. Qual a 
resistência periférica do paciente se o débito cardíaco é de 5 litros/min. 
 
Ou seja, é necessário um trabalho 2,46 vezes maior que o normal para circular o mesmo volume de sangue. 
 
P 
= 
.P. r4 
R 8. L. 
R= 
P. 8. L. 
.P. r4 
F = 
P 
 R= 
P 
= 
mmHg 
= 1 unidade R 
R F ml.s-1 
v = r2 x P 
 8xLx  
 
 
R = 8. L. 
 . r4 
 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● BIOFÍSICA 
1 
 
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BIOFÍSICA DA RESPIRAÇÃO 
 
Os seres vivos, com relação ao uso de oxigênio, se dividem em duas classes principais: aeróbios (usam 
oxigênio) e anaeróbios (não utilizam diretamente oxigênio, apenas em circunstâncias especiais). Seres unicelulares 
fazem trocas gasosas por difusão simples. Já para seres pluricelulares, a difusão torna-se insuficiente para atender à 
demanda fisiológica. Faz-se necessário então um sistema capaz de conduzir O2 à intimidade dos tecidos, e carrear CO2 
para o ambiente, atendendo a velocidade das trocas metabólicas. 
Essa tarefa é desempenhada pelo Aparelho Respiratório, que funciona em conjunto com o aparelho ou sistema 
circulatório. 
 
 
MECÂNICA DA RESPIRAÇÃO 
 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. 
 
INSPIRAÇÃO DE REPOUSO 
 A contração do diafragma é suficiente para expandir 
o pulmão e proporcionar a entrada de ar nesse órgão. 
 
INSPIRAÇÃO FORÇADA 
 Além da contração do diafragma, há uma 
participação dos músculos intercostais externos (se 
contraem) e internos (relaxam). Essa contração gera uma 
elevação da caixa torácica, expandindo-a mediante o 
trabalho muscular dos intercostais associados a músculos 
do pescoço. 
 
EXPIRAÇÃO DE REPOUSO 
 Não é necessário nenhum esforço muscular para a saída do ar. As próprias forças de colapso (retração) 
pulmonar expulsam o ar devido a existência da energia potencial elástica armazenada do pulmão. Isso acontece, por 
exemplo, em bolas de assopro, que se esvaziam automaticamente devido à força elástica de suas paredes. 
 
EXPIRAÇÃO FORÇADA 
 Em casos de exercício, a energia elástica armazenada do pulmão não é suficiente para expirar adequadamente 
o ar. Com isso, há uma associação desse potencial elástico, relaxamento do diafragma e contração dos músculos 
abdominais (ao se contraírem, empurram o conteúdo visceral contra o pulmão), facilitando a expiração. 
 
OBS: Pessoas engasgadas (presença de alimento no canal respiratório) podem ser salvas por manobras em que haja 
uma compressão intensa na região abdominal, empurrando as vísceras contra o pulmão, expelindo, juntamente com o 
ar, o objeto que causou o engasgo. 
OBS²: A Lei de Hook demonstra que, quanto maior a distensão de uma mola, maior será a sua energia elástica. Isso 
acontece no pulmão: quanto maior a quantidade de ar absorvida durante a inspiração, maior será o grau de distensão do 
órgão, aumentando a sua força elástica, expulsando todo ar sem ser necessário o esforço muscular. 
 
 
 
PULMÃO 
 O pulmão está preso ao mediastino através do seu hilo, porém, repousa flutuando na 
cavidade pulmonar. Esse órgão é revestido pela pleura visceral, bem como a cavidade 
torácica é revestida pela pleura parietal. Essas membranas estão separadas pelo espaço 
interpleural, um espaço virtual de extrema importância para a mecânica da respiração. 
Nesse espaço há uma pressão subatmosférica (pressão negativa), ou seja, há um 
vácuo fisiológico que deve ser mantido para o bom funcionamento da respiração. 
 
Arlindo Ugulino Netto. 
BIOFÍSICA 2016 
F = k x Δx 
 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● BIOFÍSICA 
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ATO DE RESPIRAR 
 O simples ato de entrada e saída de ar dos pulmões não está restritamente 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 
esse gradiente de pressão que regula a entrada de ar nos pulmões (Lei de Boyle-Mariote) 
 
LEI DE BOYLE-MARIOTE 
 Lei que provém da equação geral dos gases que diz que a razão do produto da 
pressão e volume de um gás sobre a temperatura deve ser igual após uma transformação. 
Considerando que essa transformação é isotérmica, o produto pressão x volume é constante. 
 Isso acontece, por exemplo, em seringas. Quando se aplica um injetável na via venosa, aperta-se o embolo, 
diminuindo o volume, aumentando a pressão no medicamento a ser injetado, forçando a entrada desse medicamento da 
veia. O contrário é verdadeiro: durante uma punção venosa, em que se puxa o embolo para diminuir a pressão dentro da 
seringa, produz-se um vácuo responsável por aspirar o sangue para dentro do instrumento. 
 O mesmo ocorre na fisiologia respiratória. Ao aumentar a cavidade torácica, o pulmão acompanha essa 
expansão (ver OBS logo abaixo), diminuindo a pressão intra-alveolar (intrapulmonar). A pressão interna torna-se inferior 
à pressão atmosférica, fazendo com que o ar entre nos pulmões. 
 Na expiração, entram as duas leis associadas (Lei de Hook e Boyle-Mariote), quando o pulmão diminui seu 
volume devido a força elástica que as suas paredes exercem em seu conteúdo, a pressão intrapulmonar aumenta, 
tornando-se supra-atmosférica, forçando a saída de ar para o meio. 
 
 
OBS
3
: Quando a cavidade torácica se expande, os pulmões acompanham esse movimento devido ao vácuo interpleural 
(-5mmHg, sendo sempre negativa, tornando-se menor ainda na inspiração) presente no espaço interpleural. Ao 
aumentar o volume da caixa torácica, a pleura parietal também se expande, gerando um vácuo maior, que vai repuxar a 
pleura visceral aderida ao pulmão, expandindo, assim, esse órgão. 
 
OBS
4
: Esse vácuo interpleural é mantido por dois fatores: 
 Fisiológico: Drenagem linfática constante pelo líquido pleural. 
 Físico: a tendência natural que o pulmão tem de colabar aumenta a intensidade desse vácuo. 
 
OBS
5
: O gráfico ao lado mostra que a pressão interpleural sempre varia em 
uma faixa negativa, nunca aproximando-se do valor da pressão 
atmosférica, o que seria incompatível com a vida se acontecesse. O gráfico 
mostra que, durante a inspiração, a pressão interpleural é mais negativa 
ainda. Na expiração, torna-se um pouco maior essa pressão, mas nunca 
deixa de ser negativa, diferentemente da pressão alveolar (intrapulmonar) 
que na inspiração é negativa (subatmosférica) e positiva (supra-
atmosférica) na expiração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
P1 x V1 = 
P2 x V2 
T1 T2 
P x V = cte 
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3 
 
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 No pneumotórax há presença de ar no espaço interpleural, o que diminui o vácuo, aumentado a pressão 
interpleural. Com isso, o pulmão não acompanha o movimento de expansão da caixa torácica, fazendo com que 
o indivíduo seja incapaz de respirar. Isso acontece, por exemplo, em lesões em nível das costelas com 
perfuração da pleura, fazendo com que ocorra a entrada de ar e a diminuição do vácuo nessa região. Com a 
perda desse vácuo, o pulmão murcha. 
 
 O pneumotórax valvular diferencia-se no tipo de lesão, que pode funcionar como uma válvula que permite a 
entrada de ar no espaço interpleural, mas não a sua saída. Isso faz com que a expansão da caixa torácica se 
torne cada vez mais perigosa a cada tentativa de respiração. 
 O hemotórax é o acúmulo de sangue dentro da cavidade pleural, que também diminui o vácuo pleural. 
 
 
RESPIRAÇÃO 
A respiração consiste em um ciclo divido em dois hemiciclos que acontecem devido ao gradiente de pressão 
entre o alvéolo e a atmosfera: 
 1º Hemiciclo: Inspiração – o ar atmosférico é aspirado para uma estrutura permeável (o pulmão), onde entra em 
troca com o sangue. 
 2º Hemiciclo: Expiração – O ar pulmonar é expelido para o ambiente, carreando o CO2 e outros componentes 
para fora. 
 
OBS
6
: Os mergulhadores que passam muito tempo no fundo do mar devem passar por uma câmara hiperbárica para 
evitar a embolia gasosa antes de emergir para superfície. A pressão exercida em grandes profundidades é bem maior 
que a atmosférica ao nível do mar, e, para que o mergulhador consiga respirar (devido a alta pressão sob seu tórax), 
deve-se aumentar a pressão de todos os gazes nos alvéolos para manter o pulmão aberto (por estar submetido a uma 
pressão superior enorme). Aumentando-se as pressões parciais intra-alveolares dos gases, fazendo com que os gases 
nos alvéolos difundam para o sangue de forma dissolvida no plasma (inclusive o N2, cuja concentração é de 70% no ar 
atmosférico) no estado líquido devido à alta pressão. Caso o mergulhador emerge rapidamente, o N2 passa para o 
estado gasoso gerando embolias. O nitrogênio causa embolia por não ser usado no metabolismo celular, por ser o gás 
mais abundante na atmosfera e por ser altamente solúvel na membrana. 
 
 
LEI DAS PRESSÕES PARCIAIS DEDALTON 
 Numa mistura de gases ideais e quimicamente inertes, a pressão exercida por cada constituinte da mistura é 
igual a sua pressão parcial (Pi), que é proporcional a sua concentração molar. Portanto, a pressão total (PT) 
corresponde a soma das pressões parciais de cada gás. 
PT = P1 + P2 + P3 +...Pn 
PT= 
n1.R.T 
+ 
n2.R.T 
+ 
n3.R.T 
+ ... 
V V V 
 
 A pressão parcial de um gás é a pressão que o gás exerceria se estivesse só no compartimento. 
 
 
 
 
 
Ex: OKUNO, 1986; GUYTON,1998: Sabendo que as proporções de nitrogênio, oxigênio e gás carbônico na atmosfera 
são respectivamente de 78,6%; 20,8% e 0,04%, determinar a pressão parcial de cada gás ao nível do mar. 
Ao nível do mar, a pressão atmosférica é de 1atm ou 760mmHg, sendo esta a pressão total. Segundo a lei de Dalton, a pressão 
parcial de cada gás será proporcional a sua concentração na mistura. Assim temos que: 
PG = nG x R x T 
 V 
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Pp de N2 = 78,6% de 760mmHg 
Pp de N2 = 0,786 x 760mmHg = 597,36 mmHg 
 
Pp de O2 = 20,8% de 760mmHg 
Pp de O2 = 0,208 x 760mmHg = 158,08 mmHg 
 
Pp de CO2 = 0,04% de 760 
Pp de CO2 = 4.10-4 x 760 = 0,304mmHg 
 
GASES 
AR ATMOSFÉRICO AR UMIDIFICADO AR ALVEOLAR AR EXPIRADO 
mmHg % mmHg % mmHg % mmHg % 
N2 597,0 78,62 563,4 74,09 569,0 74,9 566,0 74,5 
02 159,0 20,84 149,3 19,67 104,0 13,6 120,0 15,7 
C02 0,3 0,04 0,3 0,04 40,0 5,3 27,0 3,6 
H2O 3,7 0,50 47,0 6,20 47,0 6,2 47,0 6,2 
TOTAL 760 100 760 100 760 100 760 100 
 
 
OBS
7
: A umidificação do ar nas vias aéreas superiores serve para 
diminuir a pressão parcial de outros gases para manter constante a 
pressão atmosférica (760 mmHg). 
 
OBS
8
: A pressão parcial do N2 em toda circulação é praticamente a 
mesma por ele não ser metabolizado. 
 
OBS
9
: O oxigênio expirado possui uma pressão muito grande em 
relação à concentração inspirada pois nem todo O2 inspirado é trocado 
por CO2 na hematose. Por isso que a respiração “boca-a-boca” tem 
como função oferecer oxigênio para o socorrido. 
 
OBS
10
: A pressão do vapor do gás de água é de 47 mmHg, 
dependendo apenas da temperatura (37º). 
 
 
 
 
ESPIROMETRIA: VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES 
 A espirometria é uma técnica utilizada em pneumologia para medir os volumes de ar inspirados e expirados por 
meio do equipamento chamado de espirômetro. 
 À medida que o indivíduo respira, ele move a campânula, que por sua vez move um registrador, que demarca no 
quimógrafo os valores expirados e inspirados. 
 O gráfico registrado no quimógrafo é o espirograma. Ele determina os volumes pulmonares e a capacidade 
pulmonar. 
 
 
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VOLUMES PULMONARES 
 Volume Corrente (VC= 500ml): respiração em condições basais. O ciclo respiratório ocorre em repouso. 
 Volume de Reserva Inspiratória (VRI=3000ml): é o volume de ar extra que se consegue inspirar depois de já 
ter inspirado o volume corrente, não incluindo-o então. 
 Volume de Reserva Expiratória (VRE=1100ml): é o volume de ar extra que se consegue expirar depois de 
expirar o volume corrente, não incluindo-o então. 
 Volume Residual (VR=1200ml): não é demonstrado no gráfico uma vez que o espirograma só demonstra 
volumes inspirados ou expirados. Caso fosse registrado, estaria abaixo da reserva expiratória. Por mais vigorosa 
que seja a expiração, esse volume não é expirado (mesmo assim, é constantemente renovado). Ele é calculado 
por meio do método da diluição do He. Esse volume residual é sempre renovado por difusão. Ele está em 
equilíbrio com o sangue, pois ele nunca sai do alvéolo para os vasos. 
 
OBS
11
: O volume residual já passa a existir logo na primeira inspiração da vida. Isso é usado na medicina legal para 
identificar se uma criança já nasceu morta ou morreu durante o parto. Caso o pulmão da criança afunde em um 
recipiente cheio de água, demonstra que a criança nasceu morta. Caso boie, é um indício que a criança ainda inspirou, 
ou seja, nasceu com vida. 
 
CAPACIDADES PULMONARES 
 Capacidade Inspiratória (CI=VC+VRI = 3500ml) 
 Capacidade Vital (CV=VC+VRI+VRE=4600ml): é a amplitude total de uma inspiração máxima e uma expiração 
máxima, passando pelo volume corrente (incluindo-o). 
 Capacidade Vital Inspiratória: o paciente expira ao máximo para depois inspirar. 
 Capacidade Vital Expiratória: o paciente inspira ao máximo para depois expirar. 
 Capacidade Residual Funcional (CRF=VRE+VR=2300mL): consiste em uma quantidade de ar que em 
condições normais não sai do pulmão. 
 Capacidade Pulmonar Total (CPT=VC+VRI+VRE+VR=5800ml ou CPT=CV + VR): representa o somatório de 
todos os volumes pulmonares, ou seja, todo o volume de ar existente no pulmão. 
 
OBS
12
: Na atividade física, o volume corrente aumenta, mas para manter a CPT constante, os VRE e VRI diminuem. 
Isso é provado em indivíduos que tem dificuldade de inspirar ou expirar profundamente após um exercício. 
OBS
13
: Para determinar a capacidade pulmonar total e o volume residual pulmonar, faz-se uso do método da diluição do 
hélio. Inicialmente, uma quantidade de He, de volume (V1) e concentração (C1) conhecidos, é diluída no sistema 
respiratório. Abre-se, então, a válvula e solicita ao paciente que respire essa mistura de gás. Com o passar do tempo, a 
concentração e o volume do gás He no espirômetro entra em e equilíbrio com o pulmão (C2 e V1 < C1 e V2). Para 
chegar aos valores requeridos, tem-se: 
 
C1 x V1 = C2 x V2 
C1 x V1 = C2 x (V1+V2) 
C1 x V1 = C2xV1 + C2xV2 
C1xV1 – C2xV1 = C2xV2 
C2xV2 = V1 (C1-C2) 
V2 = V1 (C1 – C2) 
 C2 
 
 ou 
 
 
 C1 = Concentração inicial de He 
 C2 = Concentração final de He 
 V1 = Volume inicial de He 
 V2 = Volume final de He (Vesp + Vpul) = Vsistema 
 Vesp= volume do espirógrafo 
 Vpul= volume do pulmão. 
 
V2 = V1 (C1 – C2) 
 C2 
V1 = C2 (V2 + V1) 
 C1 
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Ex: HENEINE (2000): Um paciente respira em um espirógrafo contendo 6 litros de uma mistura de He a 10%. Após 3 
minutos, a concentração He se equilibra em 5%. Sabendo que a CV vale 4,8L; Determinar a capacidade pulmonar total 
e o volume residual. 
C1 x V1 = C2 x V2 
10%.6L = 5%.V2 
V2 = 12L 
 
V2 = Vesp + Vpul 
Vpul = V2 - Vesp 
Vpul = 12L - 6L = 6L 
 
CPT = 6L 
VR = CPTCV 
VR = 6L4,8L = 1,2L 
 
 
LEI DE FICK 
A taxa de difusão J corresponde a massa do soluto difundido em função do tempo (Kg/min). É diretamente 
proporcional ao coeficiente de difusão da substância (D), à área do compartimento difusível (A) e ao gradiente de 
concentração (C); e inversamente proporcional à distância que separa os compartimentos difusíveis (x). 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBS
14
: Em casos de edemas, a membrana respiratória fica mais espessa, dificultando a hematose. Em enfisema 
pulmonar, devido a perda de parede pulmonar, a área diminui, diminuindo a difusão. 
 
CAPACIDADE DE DIFUSÃO 
 A capacidade de difusão (cD) representa a habilidade da membrana respiratória em transportar determinado 
gás. Pode ser definida como o volume de gás (ml) difundido por minuto através da membrana respiratória (fluxo 
difusional FD) quando o gás é submetido a um gradiente de pressão P (1mmHg) 
cDgás = Volume Difundido (ml)/ minuto 
 Pgás (mmHg) 
 
 
 
J = - D . A . ΔC 
 Δx 
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OBS
15
: Note-se que a cD não possui dimensão de difusão (MASSA x TEMPO-1
), sendo inversamente proporcional ao 
P. Portanto, se P aumentar, e FD permanecer constante, a cD deve diminuir. Nestas condições, a habilidade do gás 
em se difundir (cD) é baixa, uma vez que o incremento do P foi incapaz de elevar o fluxo difusional. Isso é sinal que a 
membrana apresenta resistência ao fluxo. 
 
Ex: GUYTON, 1998: Sabendo que 230ml de O2 se difundem através da membrana respiratória a cada minuto, 
determinar a capacidade de difusão de O2 quando o gradiente de pressão alvéolo-capilar for de 11mmHg. 
cdO2 = 230 ml.min-1 = 
21 ml.min-1. mmHg-1 
 Valor Fisiológico correspondente ao consumo de O2 11mmHg 
 
 
Ex: MONTOREANO, 1995 e GUYTON, 1998: Determinar a capacidade de difusão de CO2 sabendo que a eliminação 
de CO2 vale normalmente 240ml/min. As pressões de CO2 no capilar e no alvéolo valem respectivamente 40,6mmHg e 
40mmHg (extremidade distal). 
cdCO2 = 240ml/min = 
400 ml.min-1. mmHg-1 
Valor Fisiológico 
 40,6– 40 mmHg 
 
 
 
OBS
16
: Note que a cDCO2 é cerca de 20x maior que a cDO2. Isso mostra que a membrana é muito mais hábil para 
transportar CO2 (observe o gráfico ao lado). 
 
 
VOLUME RESPIRATÓRIO MINUTO (VRM) 
 Corresponde a quantidade total de ar que se movimenta pelas vias respiratórias a cada minuto. 
VRM= Volume Corrente (VC) x Frequência Respiratória (FR) 
VRM= 500ml x 12 ciclos.min
-1
 = 6000ml.min
-1
 ou 6 litros.min
-1 
 
OBS
17
: O VRM diz que 6 litros de sangue percorrem as vias aéreas. Porém, nem todo ar inspirado participa das trocas 
gasosas (aproximadamente 150mL). O volume do espaço morto, que apenas ocupa espaço e não participa da difusão. 
 
 
INTENSIDADE DE VENTILAÇÃO ALVEOLAR (VA) 
 A intensidade de ventilação alveolar por minuto é o volume total de ar fresco que penetra nas áreas de troca 
gasosa a cada minuto. A ventilação é determinada pela subtração do valor do espaço morto do volume corrente. 
VA = FR (VCVP), onde VP corresponde ao Volume do Espaço Morto (150ml). 
VA = 12 ciclos.min-1 x (500ml-150ml) 
VA = 12 ciclos.min-1 x 350ml 
VA = 4200ml.min-1 ou 4,2 L.min-1 
 
 
LEI DE HENRY 
 A Lei de Henry define o volume de um gás dissolvido em líquido. Segundo esta lei, o volume de gás dissolvido 
no líquido é proporcional à pressão parcial do gás sobre o líquido e ao fator de solubilidade do gás. OBS: 1 torr = 1 
mmHg. 
 
 
 Vd = Volume Dissolvido 
 Pp = Pressão Parcial do Gás 
 Fs= Fator de Solubilidade 
 
 
 
 
 
cDgás = FD (ml.min-1) 
 Pgás (mmHg) 
 
 
 
Vd = Pp x Fs 
 
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TRANSPORTE DE GASES NO SANGUE 
 O oxigênio é transportado no sangue carreado junto à hemoglobina (oxihemoglobina) ou dissolvido no plasma. 
Bem como o CO2, que pode ser transportado pela hemoglobina (carboemoglobina) ou dissolvido no plasma sanguíneo, 
ou mesmo na forma de íons bicarbonato. 
 
ESTRUTURA DA HEMOGLOBINA 
A hemoglobina é uma proteína grande composta por quatro cadeias polipeptídicas (, ,  e ) ligadas 
covalentemente a quatro grupos heme (estrutura base da molécula que contém o ferro) formado por quatro anéis 
pirrólicos ligados a uma molécula de Fe ferroso. Os gases se ligam nesse ferro. 
 
 
 
OBS
18
: Em condições normais, a hemoglobina transporta quatro moléculas de O2 (um oxigênio para cada cadeia de  
ou ). 
 
CURVA DE DISSOCIAÇÃO DA OXIEMOGLOBINA 
 Quando o sangue chega no pulmão, a pressão 
parcial de O2 no sangue é de aproximadamente 
40mmHg, fazendo com que o O2 se ligue a hemoglobina, 
pois nos alvéolos, esse gás chega em altas pressões 
(95mmHg). Quando o O2 se liga a hemoglobina, esta fica 
97% saturada (ao ser oxigenada, a hemoglobina no 
sangue fica 97% saturada), com volume percentual de 
19%. 
 
OBS
19
: volume percentual (Vol%) significa o volume (ml) 
de O2 ligado a hemoglobina por dL de sangue. 
 
 Chegando aos tecidos, o O2 passa a ser 
dissociado da hemoglobina para ser liberado, fazendo 
com que sua pressão parcial diminua a 40mmHg, 
obtendo-se uma hemoglobina 75% saturada, com 
volume percentual de 14%, o que prova que a 
hemoglobina também serve de reservatório de oxigênio. 
 
 
1. Oxigenação do sangue nos pulmões 
 Pressão parcial: 95mmHg 
 Hb 97% saturada. 
 Volume de 19%. 
 
2. Chegada do sangue aos tecidos 
 Pressão parcial: 40mmHg 
 Hb 75% saturada (função de reservatório de oxigênio). 
 Volume de 14%. 
 
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TRANSPORTE DE GASES DISSOLVIDOS NO PLASMA 
 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 transportado dissolvido. 
 
 1. Volume de O2 transportado para os tecidos na forma dissolvida 
 Sabendo que a pressão parcial de O2 arterial é de 95 torr (Fs do O2 a 37ºC= 0,03 ml.L
-1
.torr 
-1
), o volume de O2 
dissolvido em cada litro de plasma arterial: 
Vd = Pp.Fs 
Vd = 95 torr x 0,03 ml.L
-1
 torr 
-1
 
Vd = 2,9ml de O2 dissolvidos/ litro de plasma ou 0,29ml/dl OBS: 1L = 10 dL 
 No plasma venoso, onde pressão parcial de O2 cai para 40 mmHg, o O2 dissolvido seria: 
Vd = 40 torr x 0,03 ml.L
-1
 torr 
-1
 
Vd = 1,2 ml/L ou 0,12 ml/dl 
 O volume de O2 transferido (OT) para os tecidos na forma dissolvida no plasma : 
OT = 0,29ml/dl – 0,12ml/dl = 0,17ml/dl de oxigênio dissolvido. 
 
2. Volume de O2 transportado para os tecidos na forma de oxi-hemoglobina (Sangue Normal – 15g de 
Hemoglobina/dL de sangue) 
 O sangue arterial que chega nos tecidos tem um pressão parcial de 95 torr. Nesta pressão parcial, a curva de 
dissociação mostra: 
* Saturação = 97% 
* Volume de O2 transportado (sangue normal)  19,4 vol.% ou 19,4ml/dL 
 O sangue venoso que deixa os tecidos tem uma pressão parcial de 40 torr. Nesta pressão parcial, a curva de 
dissociação mostra: 
* Saturação = 75% 
* Volume de O2 transportado (sangue normal)  14,4 vol.% ou 14.4ml/dL 
 Portanto, a quantidade de oxigênio transferida (OT) para os tecidos através da hemoglobina é: 
OT = 19,4 – 14,4 = 5ml/dL de sangue 
 
OBS
19
: Note se que este valor é bem maior que o volume transferido no estado dissolvido (0,17ml/dL). 
 
3. Volume de CO2 transportado para os tecidos dissolvido no plasma 
 Sabendo que a pressão parcial de CO2 em condições normais vale 40 torr (Fs do CO2 a 37ºC= 0,6 ml.L
-1
.torr 
-1
), 
o volume de CO2 dissolvido em cada litro de plasma arterial: 
Vd = Pp.Fs 
Vd = 40 torr x 0,6 ml.L-1 torr -1 
Vd = 24 ml de CO2 dissolvidos / litro de plasma ou 2,4 ml/dl 
 
 O volume de CO2 dissolvido no plasma venoso: 
Vd = 45 torr x 0,6 ml.L-1 torr -1 
Vd = 27 ml de CO2 dissolvidos/ litro de plasma ou 2,7ml/dl 
 Então, o CO2 transportado (CO2T) na forma dissolvida seria: 
 CO2T = 2,7 ml/dl – 2,4ml/dl = 0,3 ml/dl 
 
Ex: GUYTON, 1998: Qual o percentual de CO2 é eliminado no estado dissolvido se um total de 4ml/dl de 
CO2 são normalmente transportados dos tecidos até o pulmão? 
4,0ml/dL ----------------- 100% 
0,3ml/dL ----------------- X 
 
X=7,5% do CO2 é transportado no estado dissolvido. 
 
OBS
20
: O restante do CO2 (cerca de 93%) é transportado na forma de bicarbonato 
(70%) e carbaminoemoglobina (23%). 
 
 
 
 
 
 
 
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10 
 
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COMPLACÊNCIA 
 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. 
 
 
 
 
 
 Acomplacência 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. 
 
 
 
OBS
21
: Em determinadas doenças (como no enfisema pulmonar ou em algumas doenças fibróticas pulmonares), a 
elasticidade do pulmão diminui, bem como a sua complacência. Essa propriedade pode diminuir até mesmo em 
insuficiência dos músculos da respiração (“fadiga respiratória”). Isso faz com que o pulmão se “duro” e, mesmo com a 
entrada de ar em alta pressão, o órgão pode não expandir, dificultando a oxigenação adequada do sangue e trazendo 
sérias repercussões hemodinâmicas. 
Complacência = ΔV 
 ΔP 
Cpulmonar específica = Complacência 
 Volume Pulmonar 
 
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RADIOATIVIDADE 
 
A radioatividade ou radiatividade é um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou 
elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações, as quais têm a propriedade de 
impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz ordinária, etc. As 
radiações emitidas pelas substâncias radioativas são principalmente partículas alfa, partículas beta e raios gama. A 
radioatividade é uma forma de energia nuclear, usada em medicina (radioterapia), e consiste no fato de alguns átomos 
como os do urânio, rádio e tório serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama. O urânio, por 
exemplo, tem 92 prótons, porém através dos séculos vai perdendo-os na forma de radiações, até terminar em chumbo, 
com 82 prótons estáveis. 
 
MODELO ATÔMICO DE BOHR 
Na física atômica, o átomo de Bohr é um modelo que descreve o átomo 
como um núcleo pequeno e carregado positivamente cercado por elétrons em 
órbita circular. 
Ernest Rutherford, no início do século XX, faz o experimento de 
bombardear uma folha de ouro e, a partir da análise dessa experiência, afirma 
que átomos fossem constituídos de uma nuvem difusa de elétrons carregados 
negativamente que circundavam um núcleo atômico denso, pequeno e carregado 
positivamente. 
A partir dessa descrição, é fácil deixar-se induzir por uma concepção de 
um modelo planetário para o átomo, com elétrons orbitando ao redor do "núcleo-
sol". Porém, a aberração mais séria desse modelo é a perda de energia dos 
elétrons por radiação síncrotron: uma partícula carregada eletricamente e 
acelerada emite radiações eletromagnéticas que têm energia; fosse assim, ao 
orbitar em torno do núcleo atômico, o elétron deveria gradativamente emitir 
radiações e cada vez mais aproximar-se do núcleo, em uma órbita espiralada, até 
finalmente chocar-se com ele. Um cálculo rápido mostra que isso deveria ocorrer 
quase que instantaneamente. 
Como o "colapso" atômico da forma descrita anteriormente obviamente não acontece, o físico dinamarquês Niels 
Bohr, baseando-se também nas idéias de Albert Einstein e Max Planck, propõe as seguintes idéias-chave: 
1. Os elétrons que circundam o núcleo atômico existem em órbitas que têm níveis de energia quantizados. 
2. As leis da mecânica clássica não valem quando o elétron salta de uma órbita a outra. 
3. Quando ocorre o salto de um elétron entre órbitas, a diferença de energia é emitida (ou suprida) por um simples 
quantum de luz (também chamado de fóton), que tem energia exatamente igual à diferença de energia entre as 
órbitas em questão. 
 
 
REPRESENTAÇÃO DO ELEMENTO QUÍMICO 
 
 X: Símbolo do elemento químico 
 A: número de massa do elemento (nº de prótons + nº de neutrons) 
 Z: número atômico (=nº de prótons = número de eletrons fora do núcleo). 
 n: número de neutrons (nº de massa – nº de prótons). 
 
OBS
1
: Um átomo representado desse modo também é chamado de nuclídeo. 
 
 Isótopos: são átomos de um mesmo elemento químico que possuem o mesmo número de prótons e diferentes 
números de massa. 
 Isóbaros: são átomos de elementos químicos diferentes que possuem o mesmo número de massa. 
 Isótonos: são átomos de elementos químicos diferentes que apresentam o mesmo número de neutrons. 
 
 
RADIAÇÃO 
 Fenômeno característico de certos elementos, geralmente pesados, que ao emitir radiação sob a forma de 
partículas ou ondas, adquirem maior estabilidade. Em resumo, a radiação é a liberação espontânea (ocorre 
naturalmente, seguindo de um local de maior energia para um de menor energia, ou seja, termodinamicamente 
favorável) de partículas ou de ondas eletromagnéticas. 
Arlindo Ugulino Netto. 
BIOFÍSICA 2016 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● BIOFÍSICA 
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 Em 1896, dá-se início ao estudo da radioatividade com Henry Becquerel (pai da Radioatividade), cientista muito 
famoso da França, que por acidente, descobriu a radioatidade em uma pedra brilhante. Quando divulgou sua descoberta 
a comunidade científica francesa, passou a estudar essa pedra com o casal Currier, que descoriu que, ao retirar 
(purificar) elementos não radioativos dessa pedra, ela ficava mais radioativa ainda. Por fim, descobriram que as 
radiações eram provenientes do elemento químico urânio presente na pedra. A pedra era uranila, de composição 
química K2(UO2)(SO4)2. 
 Em 1900, Ernest Rutherford dedcore as 
radiações α (atraída por uma placa negativa, 
portanto, de carga positiva) e β (atraída por uma 
placa positiva, por tanto, de carga negativa). 
Em 1902, Paul Villand descobre as ondas γ. 
Com essa descoberta, levantou-se questionamentos 
como o porquê que apenas alguns elementos 
emitiam radiação. 
No início do século XX, foi descoberto que elementos com Z ≥ 84, são todos radioativos, devido o grande 
número de prótons e de neutrons no núcleo, tornando-se indevida. Os átomos estáveis apresentam em seus apresentam 
em seus núcleos quantidades ideais de prótons e neutrons. A radiação é proveniente de núcleos instáveis, que têm 
excesso de matéria e energia. 
São estudados hoje dois tipos de radiação: 
 Radiações corpusculares: as particulas emitidas possuem massa, e geralmente são mais ionizantes e mais 
lesivas. 
 Partícula α 
 Partícula β Positrônica 
 Partícula β Negatrônica 
 Emissão de neutrons, protons, etc. 
 Ondas eletromagnéticas: não possuem massa. Ex: radiação γ (gama), radiação UV, raio X, luz visível. 
 
ESTABILIDADE ATÔMICA 
 
Os átomos estáveis apresentam em seus núcleos quantidades ideais de 
prótons e neutrons, não havendo assim excesso de matéria ou energia. 
 O gráfico ao lado cataloga os átomos da tabela periódica em ordem crescente 
em relação ao número atômico e ao número de neutrons. Os elementos estáveis, ou 
seja, que não emitem radiação, estão inclusos ao longo da linha de estabilidade (“line 
of stability”), e apresentam uma relação certa quanto à razão nº de Neutrons/nº de 
Prótons. Caso a razão Neutron/Próton esteja fora do intervalo compreendido pela linha, 
ele passa a ser classificado como elemento radioativo, seja qual for a partícula ou onda 
emitida por ele. 
 Até aproximadamente os elementos que apresentam número atômico 20, são 
estáveis aqueles que apresentam N=Z. Mas a medida que esses números aumentam, 
para que o elemento não seja radioativo, deve haver uma preponderância do número 
de neutrons sobre o número de prótons. 
 Os elementos ricos em neutrons estão localizados a esquerda da linha de 
estabilidade, enquanto os elementos ricos em prótons, encontram-se a direita da linha. 
 A relação ideal para que o elemento deixe de ser radioativo é a relação N/P de 
seu respectivo isótopo estável. 
 
 
RADIAÇÃO ALFA (α) 
São fluxos de partículas carregadas positivamente, compostas por 
2 nêutrons e 2 prótons (núcleo de hélio). São desviadas por campos 
elétricos e magnéticos. São muito ionizantes porém pouco penetrantes. 
Quandoum radioisótopo (que possui núcleo instável) emite uma partícula 
alfa, seu número de massa (A) diminui 4 unidades e o seu nº atômico 
diminui 2 unidades. 
 Composição: 2 neutrons e 2 prótons. É uma radiação relativamente 
pesada (A=4). 
 Simbologia: 
 
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 Velocidade: 5% a velocidade da luz  15000 km/s. 
 Poder de penetração: baixo, pode provocar queimaduras leves. A própria pele pode barrar a radiação, mas se 
ela for aplicada como forma de constraste via endovenosa, seus efeitos serão mais graves, pois ela estaria 
sendo aplicada diratamente no sistema. 
 Poder ionizante (capacidade de capturar elétrons): alto, podendo se converter inclusive em gás Hélio. Seu uso 
na medicina é muito limitado. 
 
Geralmente, quando um elemento emite partícula α, ele acompanha uma emissão de partícula γ. 
 
OBS
2
: Deve-se associar ionização com capacidade lesiva da radiação: quanto mais ionizante for um feixe de radiação, 
mais mutações e efeitos biológicos ele produzirá. 
 
DECAIMENTO α 
 
 
 As figuras acima mostram um decaimento α verdadeiro, em que o Radio (Ra) emite radiação α e se converte em 
Randônio (Rn), e na outra a direita, o Polônio (Po) emitindo radiação α, sendo convertido em chumbo (Pb). Todas essas 
emissões são acompanhadas de emissão de energia γ, fornecendo maior estabilidade ao nuclídeo caso seja necessário. 
 
OBS
3
: No esquema, as setas apontam para baixo para identificar uma perda de energia: Ra > Rn e Po > Pb; e apontam 
para a esquerda, pois por convenção, a partícula emitida é positiva. Se a partícula tivesse carga negativa, a seta 
apontaria para a direita. 
OBS
4
: Observe nos exemplos que a emissão de partículas pode se dar por etapas de energia. O Po, por exemplo, na 
maioria dos casos, ao emitir a radiação α1, transforma-se diretamente em Pb. Já em 0,001% dos casos, ela emite uma 
partícula α2 de menor energia, sendo necessário a emissão de energia γ para estabilizar completamente o átomo. 
 
 
INTERAÇÃO α-MATÉRIA 
 A lesão que a radiação causa, tem um sentido de “dentro 
pra fora”, ou seja, a lesão tem como foco de início aqueles níveis 
de menor complexidade, que é o nível atômico biomolecular. Por 
exemplo, quando a radiação causa uma má-formação congênita, 
ela tem seu foco a estrutura mais íntima da célula, o DNA. 
 Na figura, tem-se um meio material formado de átomos e 
uma partícula α penetrante. Por ter carga positiva, essa radiação 
penetra no íntimo molecular do tecido e por atração eletrostática, 
arranca elétrons das partículas do meio molecular, formando ao 
redor de si, uma nuvem eletrônica. Mesmo precisando apenas de 2 
elétrons para sua estabilização, a partícula α arranca muito mais 
que isso da matéria devido a sua alta energia cinética. Isso 
caracteriza uma ionização via radiação. 
 
OBS
5
: As radiações ionizantes retiram eletrons do íntimo da matéria. Isso causa uma quebra de ligações química 
(covalentes, ligações peptídicas das proteínas, ligações fosfo-diéster do DNA, pontes de hidrogênio). É esse mecanismo 
que produz os danos via radiação. 
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OBS
6
: A figura ao lado mostra a variação de energia 
de uma partícula em razão da distância percorrida no 
meio. Percebe-se que, ao entrar no meio material, a 
partícula, em um determinado ponto, perde a sua 
energia cinética de vez. Compare-o com a figura, que 
retrata a variação de ionização do meio em relação à 
distância de uma partícula α penetrante. Conclui-se 
que o maior número de ionizações que a radiação α 
causa não acontece quando ela entra na matéria, 
mas quando ela pára. Isso acontece pois, de início, 
quando a radiação está entranto nos tecidos, ela 
ioniza por meio da energia cinética (menor ionização). 
Quando ela vai perdendo energia cinética, ela passa 
a interagir mais ainda por interações eletrostáticas, 
causando uma maior retirada de elétrons dos tecidos. 
 
 
RADIAÇÃO BETA (β) NEGATRÔNICA 
 É uma radiação que tem uma certa aplicação no tratamento de 
tumores. É chamada, por alguns autores, de radiação de negatrons, emissão 
negatrônica ou emissão de elétrons. Isso porque essa partícula tem as 
mesmas características de um elétron. 
São fluxos de partículas originárias do núcleo, fato este que as 
distingue dos elétrons. Estas partículas tem a mesma natureza dos eletrons 
orbitais, e são resultantes da desintegração de neutrons do núcleo. É 
desviada por campos elétricos e magnéticos. É mais penetrante, porém, 
menos ionizante que a radiação alfa. 
 
OBS
7
: Hipótese de Fermi: um neutro do núcleo sofre uma 
autodesintegração liberando um próton, um neutrino e um eletron (capaz 
de rasgar a eletrosfera devido a sua grande energia cinética). Esse próton 
liberado é o que explica o aumento do número atômico do átomo. 
 
 
 Composição: 1 elétron 
 Simbologia: 
 
 Velocidade: 95% a velocidade da luz (285000km/s) 
 Poder de penetração: médio 
 Poder de ionização: baixo. 
 
DECAIMENTO β NEGATRÔNICO 
 
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 O iodo é muito utilizado nas cintilografias, principalmente no estudo da tireoide (devido a sua afinidade por esse 
átomo na produção da tiroxina). Quando se aplica I-131 em via endovenosa, ele sofre o mesmo metabolismo do I-127 
por serem radioisótopos, se concentrando assim, na tireoide. O I-131 emite radiação β negatrônica, convertendo seu 
número atômico, se transformando em Xenônio (Xe). O tempo de meia vida do iodo é de apenas 8h, viável nas 
cintilografias por expor o paciente a radiação por um menor tempo. O motivo do Iodo-131 emitir radiação β- se explica 
devido ao fato dele possui um excesso de neutrons em relação ao seu isótopo estável, tendo a tendência de tranformar 
seus neutrons em prótons. 
 O carbono-14 (meia vida de 5730) libera radiação β, convertendo-se em Nitrogênio. 
 
OBS
8
: O intuito da radioterapia é causar as mesmas lesões que as radiações são capazes, mas em outro foco – a 
massa tumoral. 
 
INTERAÇÃO β-MATÉRIA 
 A radiação β ioniza mesmo com sua massa desprezível. O seu jeito de 
ionizar é por meio da colisão (repulsão) eletrostática com os elétrons orbitais da 
matéria e por meio de sua grande energia cinética, tranferindo sua energia para os 
eletrons orbitais, transferindo-os, como bolas de bilhar, e arrancando-os da 
eletrosfera dos átomos da matéria, ionizando-os. 
 
 
 
 
 
RADIAÇÃO BETA (β) POSITRÔNICA 
 No decaimento β negatrônico, além de emitir ondas γ, o átomo ainda 
pode emitir uma outra partícula subatômica (ver a Hipótese de Ferni na página 
anterior). Esse neutrino é representado como β+. 
 A partícula liberada tem carga positiva, sendo chamada de positron ou 
antieletron, assim chamado por ter a mesma massa do eletron, mas com carga 
positiva. Durante a sua emissão, um próton se transforma em neutron, 
mudando o elemento químico (por meio de uma transformação isobárica) com 
um número atômico menor que o original. 
 Comparando a liberação da partícula β- com a liberação da partícula 
β+, temos: 
 A partícula β negatrônica: NEUTRON  PRÓTON 
 A partícula β positrônica: PRÓTON  NEUTRON 
 
EMISSÃO DE ANTI-NEUTRINOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBS
9
: Quando maior a energia do feixe de radiação, maior será seu poder de penetração. Se um feixe de α for bem 
maior que um feixe de β, concerteza a radiação α nessas condições será bem mais penetrante. 
 
 
 
Eβ- + Eantineutrino = Emax 
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DECAIMENTO β POSITRÔNICONa figura acima (a esquerda), o elemento fluor (F) emite um positron, diminuindo seu número de prótons (nº 
atômico) de 9 para 8, sendo representado agora pelo Oxigênio-18. O Fluor-18 é pobre em neutrons (rico em prótons, 
devido a relação N/P), sendo necessário a ele transformar seus prótons em neutrons, para isso realiza um decaimento 
β+. 
 
ANIQUILAÇÃO DE MATÉRIA 
 A maneira da radiação β produzir ionização ou danos biológicos é 
por meio do chamado processo de aniquilação de matéria. Esse 
processo se dá por uma colisão e destruição das partículas subatômicas 
β+ e β- e da matéria, originando energia na forma de radiação γ. 
 Isso é importante do ponto de vista de etapas da ionização: a 
primeira etapa seria a própria invasão das partículas β± na matéria, e uma 
segunda etapa, que consiste na formação de radiação γ durante essa 
interação. Essa segunda etapa é caracterizada pela formação de uma 
radiação secundária (no caso da aniquilação das partículas β±, seria a 
radiação γ), sempre conservando a quantidade de energia do início do 
processo (a energia das partículas β± é a mesma da energia γ produzida). 
 Esse evento serve para explicar o que alguns autores defendem 
ao falar que o anti-eletron tem uma existência efêmera, ou seja, é uma 
partícula instável. Isso acontece pois quando ele interage com os elétrons 
da matéria, esse anti-eletron desaparece, formando radiação γ. 
 
 
RADIAÇÃO-X CARACTERÍSTICA 
 É formada por um processo diferente daquele 
raio-X utilizado para formar imagens radiológicas 
(raios-X de frenagem). 
 Os raios-X característicos são gerados a partir 
da interação de outros tipos de radiação com eletrons 
dos elementos. Não possui massa nem carga. 
 Na figura ao lado, por exemplo, um fóton de 
uma radiação incidente qualquer, transfere a sua 
energia para o eletron da camada K (mais interna) do 
elemento, fazendo com que ele saia da eletrosfera 
(devido à interação foton-elétron) e deixe uma vaga 
(“vacancy”) nessa camada. Quando essa vaga é 
aberta, acontece o processo de rearranjo orbital 
(preenchimento de um orbital mais interno por um 
eletron de uma camada mais externa), ou seja, o 
elétron encontrado em um nível quantico acima do eletron expelido desce para ocupar esse espaço. Ao preencher essa 
vaga, o eletron libera radiação na forma de raios-X característicos (recebe esse nome por ser característico para cada 
transição de eletrons no intuito de preencher vagas abertas). A diferença de energia entre os níveis quânticos que 
serviram de transição do elétron preenchedor da vaga é exatamente igual à energia liberada em forma de Raio-X 
característico. 
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 Com o preenchimento dessa vaga, haverá a abertura de outra, que será ocupada por outro eletron de uma 
camada mais alta, isso seguindo respectivamente, até o limite de eletrosfera que o átomo possui. 
 Em resumo, a geração e liberação de raios-X característicos se dá pelo preenchimento de vacancias por elétrons 
de camadas quanticas maiores a favor do processo de rearranjo orbital, de modo que aconteça uma cascata de eventos, 
uma vez que, a cada vaga preenchida, outra é aberta. A energia desse tipo de Raio-X é característica da energia 
liberada pelo elétron devido a distância (camadas) percorrida por ele até preencher a vacancia. As radiações que 
causam a formação dos raios-X característicos são classificadas de radiações ionizantes. 
 
OBS
10
: Radiação ionizante é aquela que provoca lesões a partir da ionizaçãos das biomoléculas que compõem a 
matéria, transformando o elemento em um íon. Já a radiação excitante, em que algumas são lesivas (como a radiação 
UV) e outras não (luz branca), acontece quando o fóton incidente estimula o eletron a mudar de nível quantico, mas não 
deixa o domínio orbital, não havendo assim, a formação de um íon. 
OBS
11
: De maneira semelhante ao decaimento β+, ocorre a chamada captura de eletrons. Da mesma forma que ocorre 
do decaimento β+, o número atômico dos elementos que sofrem a captura de eletrons diminui. Isso também acontece 
com aqueles radioisótopos ricos em prótons (excesso de carga positiva no 
núcleo). Logo, há duas maneiras de equilibar o excesso de prótons no núcleo: 
através do decaimento β+ e por meio da captura de eletrons. Observe o 
exemplo ao lado. O núcleo do elemeto apresenta uma carga 
preodominantemente positiva. Isso faz com que ele atraia o elétron da camada 
mais próxima. Ao atrair esse elétron, um próton se transforma em neutron, 
diminuindo o número atômico em uma unidade, transformando um próton em 
neutron, mantendo o número de massa constante (o que átomo perdeu em 
próton ganhou em neutron). 
OBS
12
: Na captura de eletrons, ocorre a liberação de radiação γ pelo núcleo, 
que é absorvida por um eletron de uma camada mais alta (L), expelindo-o da 
eletrosfera. Isso forma uma vacancia que será preenchida por um outro 
eletron de camada quantica mais alta (M). Como já se sabe, nesse processo, 
há a formação de raios-X característicos. Logo, conclui-se que na captura de 
elétrons, há a liberação de duas radiações intercorrentes: liberação de 
radiação γ, que logo é absorvida por um eletron da eletrosfera que acarretará 
na formação de raios-X. 
OBS
13
: Dessa maneira, fica claro o que alguns autores falam quando se 
referem à radiação-X característica como a energia potencial liberada por um 
eletron quando ele passa de uma camada quantica mais alta para uma mais 
baixa (mais próxima ao núcleo). 
 
RADIAÇÃO ү 
São ondas eletromagnéticas. É o tipo mais penetrante de radiação. Não apresenta carga elétrica e não é afetada 
pelos campos elétricos e magnéticos. 
 Composição: ondas eletromagnéticas de alta frequência. 
 Simbologia: 
 
 Velocidade: aproximadamente a velocidade da luz. 
 Poder de penetração: alto. 
 Poder ionizante: nulo. 
 
TRANSIÇÃO ISOMÉRICA E ELEMENTO METAESTÁVEL 
 Transição isomérica é uma maneira de se obter energia γ 
pura. Um elemento metaestável apresenta a mesma configuração 
de seu isótopo fundamental, com a diferença de ser mais 
energético. O elemento metaestável obtem a configuração estável 
ao liberar energia em forma de radiação ү pura. Uma vez pura, a 
energia γ pode ser muito útil para medicina em exames laboratoriais, 
como cintilografias. 
 Isso ocorre, por exemplo, com o tecnécio (43Tc
99
) 
metaestável, muito utilizado em sintilografias por ter uma meia vida 
muito curta (de apenas 6 horas) e por liberar radiação ү pura para 
obter sua forma fundamental (estável). 
 Um elemento metaestável é formado durante um período 
intermediário de liberação de energia ү em um decaimento β- por 
exemplo. Observe os decaimentos abaixo: 
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8 
 
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O Molibdênio (Mo), ao sofrer decaimento β-, tem um de seus neutrons transformado em próton, aumentando 
assim seu número atômico. Concumitantemente a esse fato, há a liberação de uma primeira parte da radiação γ, isso em 
uma primeira etapa, formando o elemento Tc metaestável. Já em uma segunda etapa, ocorre a liberação de radiação ү 
restante e pura, com a formação de um Tc estável. Isso é desejável ao tratamento de pacientes por polpá-los à 
exposição de partículas ionizantes, trantando-os apenas com radiação ү pura. 
 
OBS
14
: Diz-se que um campo ou fonte de radiografia é externo(a) quando ele é realizado por mecanismos não invasivos, 
como a radiografia feita por radiação X. Quando o campo ou fonte é dito interno(a), há a utilização de constrastes (como 
o de Tc ou I) radioativos que são aplicados no sistema. A partir daí, o paciente passa a ser uma “fonte ambulante” de 
radiação. 
OBS
15
: As propriedades das radiações X e γ são muito semelhantes. Podemos citar algumas delas: 
 Ambas sãoondas eletromagnéticas que se propagam, no vácuo, em uma velocidade igual a da luz 
(3x10
8
m/s). 
 São altamente penetrantes. Tão penetrantes que são utilizadas na obtenção de imagens penetrantes: 
poussuem uma capacidade tão alta de penetrância que penetram no tecido e emergem com capacidade 
de registrar em um papel radiológico as variações de densidade encontradas. 
 Não têm carga nem massa. 
 São ionizantes, o que implica no seu poder de causar lesão, poder este muito menor do que os das 
partículas. 
OBS
16
: A diferença entre as radiações X e ү está na origem: a radiação X sempre se origina na 
eletrosfera e a radiação ү tem sua origem no núcleo do átomo. 
 
INTERAÇÃO GAMA-MATÉRIA E EFEITO FOTON-ELÉTRON 
 A radiação ү, ao ser produzida por uma fonte radioativa, ela de certeza 
provocará uma interação na matéria devido ao seu poder de ionização. A energia do 
foton indicidente ү é transferida para um eletron do elemento, energia esta suficiente 
para expelí-lo da eletrosfera. Isso forma uma vacância eletrônica, que será ocupada 
por um outro eletron de outra camada, liberando radiação X, obedecendo o efeito 
foton-elétron (acontece quando a energia incidente ү é absorvida em parte por um 
eletron, que foge da eletrosfera, recebendo o nome de foton-eletron). Com isso, tem-
se que os resultados do efeito foton-elétron são: eletron ejetado; formação de Raios-
X característicos; formação de íons positivos. 
 
EFEITO COMPTOM OU ESPALHAMENTO COMPTON 
 É um efeito que contribui para espalhar a radiação no momento que ela incide no 
meio material. A energia ү incidente, oriunda de uma fonte externa, tem energia suficiente 
tanto para ejetar um elétron da eletrosfera de um elemento quanto para desviar a sua rota 
em direção a um outro elemento, muito semelhante a um jogo de bilhar, em que uma bola 
desloca a outra, espalhando o jogo por toda a mesa. O fóton incidente é aquele que inicia 
a cadeia de ejeções, e o foton emergente se forma após a primeira interação fonton-
elétron. 
 O efeito Comptom geralmente não ocorre em exposições clínicas normais por 
depender de uma quantidade grande de energia. 
 
 
OBS
17
: Quanto maior a energia cinética do fóton incidente, menor é angulo θ formado entre sua trajetória inicial e sua 
nova trajetória. 
 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● BIOFÍSICA 
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RAIOS-X DE FRENAGEM 
 É o tipo de Raio-X utilizado na clínica médica. Esse tipo 
de radiação X é produzido artificialmente, por meio da ação de 
uma ampola ligada a uma fonte de energia. Nessa ampola, 
existe um cátodo (-) e um ânodo (+), que quando ligados a uma 
fonte de alta tensão de energia, apresentam uma diferença de 
potencial elétrico. Inicialmente, antes mesmo de ligar a fonte 
central de alta tensão, um filamento ligado a uma fonte de baixa 
tensão é aquecido, passando a liberar pequenas quantidades de 
elétrons (efeito termo-iônico, princípio físico que diz: “todo 
metal quando é aquecido no vácuo, passa a liberar elétrons”). 
Quando a radiografia vai ser feita, o técnico aciona o circuito de alta 
voltagem, fazendo com que a nuvem eletrônica formada ao redor do filamento 
metálico aquecido seja deslocada com grande energia cinética em direção ao 
ânodo (neste caso, positivo por convenção). No momento da colisão entre os 
eletrons e o ânodo, gera-se um processo de frenagem e de desaceleração 
dos eletrons, que perdem energia cinética em forma de radiação-X. 
OBS
18
: É seguro adentrar em uma sala de Raio-X logo ao desligar a ampola 
(fonte de radiação), pois a radiação não contamina o ambiente da sala. Só há 
emissão de radiação quando a fonte de alta tensão é acionada. 
OBS
19
: Quanto maior for a tensão elétrica, maior a energia do raio-X. Isso é 
importante para certos tipos de radiografias de tecidos duro e mole. 
OBS
20
: Em ampolas reais, tem-se o ânodo como um disco giratório para que seu desgaste (devido à contínua colisão 
com elétrons) seja de modo homogênio. Essa ampola fonte de radiação fica submersa em um óleo mineral, que serve 
tanto como isolante elétrico quanto como meio de dissipação de calor (assim como ocorre em toda transformação de 
energia, o calor, nesse caso, é produzido pela transformação da energia cinética em energia X). 70% da energia 
consumida pela ampola é perdida na forma de calor, e apenas 30% é convertida em energia X. 
 
Os raios X são originários da frenagem dos elétrons gerados no catodo, que se 
convertem em fótons, pelo fenômeno conhecido por Bremsstrahlung. Os raios X produzidos 
no interior das ampolas são constituídos por ondas eletromagnéticas de várias frequências e 
intensidades. A maior parte da energia cinética dos elétrons é perdida sob a forma de calor e 
apenas 30% dela é convertida em raios X. 
Quando os elétrons se aproximam do núcleo, sofrem interação eletrostática e sofrem 
um desvio de trajetória. É nesse desvio que acontece a conversão da energia cinética em 
energia X. 
Os raios X produzidos por “Bremsstrahlung” constituem um espectro contínuo dentro 
de uma faixa de comprimento de onda que vai de 0,1 a 0,5 Å (10-10 m). 
 
 
IMPRESSÃO DE UMA IMAGEM POR MEIO DE RAIOS-X 
 Imagine vários feixes de radiação-X oriundos de uma ampola incidindo perpendicularmente, por exemplo, em 
uma coxa, entreposta entre a fonte de radiação o filme radiológico. Na coxa, encontra-se o seu arcabouço ósseo – o 
fêmur – de tecido duro e de grande densidade. Em torno desse osso, tem-se tecidos moles (músculo, aponeuroses, etc). 
Alguns feixes de raios X incidentes de radiação passarão pelo osso e outros pelos tecidos moles, obtendo, após 
atravessar a estrutura anatômica, raios X emergentes, com uma energia menor do que aqueles que foram incidentes, 
isso porque a estrutura anatômica absorve para si parte da radiação. Os tecidos radio-transparentes (radio-lúcidos) 
são aqueles que absorvem pouca energia X e permitem a passagem de raios emergentes de maior energia, enquanto os 
tecidos radio-opacos absorvem mais essa energia, emergindo deles raios de menor energia. 
 
OBS
21
: A propriedade de algumas estruturas tem de absorver e liberar parte da energia é explicada por meio da 
espectrofotometria, através das definições de transmitância e da absorbância. Uma estrutura transmitante (como um 
vidro lúcido) deixa passar toda energia (como a luz) que nele incidir. Já uma estrutura absorbante (como um vidro com 
fumê) absorve mais energia do que libera. Quando se aplica fume em vidros, por exemplo, à 30%, significa que a 
transmitância do vidro agora é de 70% e a sua absorbância é de 30%. 
 
A radiação X emergente entra agora em contato com um filme especial, constituído, além da camada de plástico 
que o envolve, por uma gelatina composta de sais de prata (BrAg e IAg). Quando a radiação incide no filme radiológico, 
ela desestabiliza os sais de prata. Uma vez instável, a prata fornece uma coloração negra no filme. Do osso, por se tratar 
de um tecido denso e de grande absorbância, vai emergir uma energia de pequena quantidade, capaz apenas de 
precipitar bem menos prata do que aqueles raios que atravessam os tecidos moles da estrutura anatômica. 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● BIOFÍSICA 
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 Logo, o gradiente de cor que vai de um cinza claro ao negro registrada em um filme radiológico, representa a 
densidade de cada tecido pelos quais a radiação X vai penetrar para emergir depois. 
 
 
 
 
 
 
 É necessário então, uma certa diferença de densidades entre os tecidos que serão radiografados. Com isso, 
determinados tumores podem não aparecer em uma tumografia por ter um tecido semelhante àquele que o circunda. Já 
quando há uma calcificação (como em uma artrose), a densidade do tecido aumenta, tornando-se mais absorbante. 
 
 
 
 
 
 
DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA E MEIA VIDA 
 Toda amostraradioativa natural, com o tempo deixa de emitir 
radiação. Isso acontece pois toda amostra que emite radiação é no intuito 
de obter a estabilidade, que depois de um certo tempo, é alcançada. Todo 
elemento radioativo, então, deixará de emitir energia radioativa em uma 
questão de tempo. Mesmo com o termo “desintegração radioativa”, não se 
trata de um precesso de desintegração do átomo, pois este se transforma 
em outro elemento ao mudar seu número atômico. 
 A meia-vida (p ou T1/2) é o tempo necessário para que ocorra a 
desintegração da metade da massa de uma amostra, ou seja, é o tempo 
necessário para que metade dos núcleos ativos dessas amostras deixem de 
emitir radiação. A atividade radioativa, em relação com o tempo, sofre um 
decaimento exponencial. A meia vida do elemento do gráfico ao lado é de 3 
horas. 
 O tempo de meia vida é uma propriedade particular de cada 
isótopo: o tempo de meia vida do iodo é de 8h; do tecnécio, 6h; do Carbono-
14, 5730 anos. Essa propriedade depende da constante de decaimento λ 
(lambda), que mede a probabilidade de desintegração de núcleos por uma 
unidade de tempo. Essa constante é inversamente proporcional ao tempo 
de meia vida, pois quanto mais demorado for o decaimento do núcleo, mais 
tardeamente a meia vida do elemento é alcançada, aumentado assim o 
valor da constante. 
 
 
NÚMERO DE NÚCLEOS ATIVOS 
 
 
 N  Número de núcleos ativos. 
 N0  Número incial de núcleos ativos 
 t  Tempos transcorrido 
 T1/2  Tempo de meia vida 
 
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RADIOBIOLOGIA 
A radiobiologia é o ramo biológico centrado no estudo de qualquer ação da ionização produzida nos sistemas 
biológicos. 
 
RADIAÇÃO DE BACKGROUND 
 A radiação de Background tem o mesmo 
significado de radiação ambiental, presente em qualquer 
ambiente que se tenha acesso no mundo. Em condições 
normais, essa radiação é inferior a 1 mSv/ano. Isso mostra 
que a radiação não é só um processo artificial, mas como 
também ocorre de modo constante na natureza: ao 
respirarmos, inspiramos constantemente Radônio (Rn) 
radioativo presente no ar atmosférico; ao nos alimentarmos 
de banana ou de castanhas, alimentamo-nos de isótopos 
radioativos; presente em nossas biomoléculas, estão 
traços do carbono-14; etc. 
 Essa radiação ambiental é gerada por fontes 
naturais e artificiais, apresentando variações em 
diferentes localidades. O próprio subsolo que encobre 
jazidas de urânio é uma fonte de radiação background. No 
Brasil, tem-se três regiões de elevado background: Morro 
de Ferro, Guaraparí (ES) e Araxá (MG). Outra parte de radiação natural provém do espaço – radiação cósmica – em que 
o Sol e as estrelas emitem radiações que são atenuadas pela própria atmosfera. Isso é comprovado em estudos que 
dizem que quanto mais alta for a distância de um local em relação ao nível do mar, mas susceptível está essa região à 
ação da radiação cósmica. 
Além das fontes naturais, o background pode ser elevado devido às fontes artificiais de radiação, como no caso 
de Chernobyl, que mesmo anos depois de um vazamento nuclear, a radiação da região ainda é muito elevada. O mesmo 
acontece com os habitantes de Hiroshima e Nagasaki, no Japão, em que mesmo depois de décadas após a explosão da 
bomba atômica, o background de radiação continuou elevado, trazendo malefícios a saúde dos moradores e 
sobreviventes à tragédia durante anos. 
 
OBS
22
: Em 26 de abril de 1986, explodiu um reator da central de Chernobyl (cidade no norte da Ucrânia, perto da 
fronteira com a Bielorrússia) que libertou uma imensa nuvem radioativa, contaminando pessoas, animais e o meio 
ambiente de uma vasta extensão da Europa. As causas do acidente foram falhas humanas e falhas no projeto do reator 
que explodiu. No início da madrugada do dia 26, aproveitando um desligamento de rotina, procederam-se à realização 
de alguns testes para observar o funcionamento do reator a baixa energia. Os técnicos encarreguados desses testes 
não seguiram as normas de segurança e pelo fato de o moderador de neutrons ser à base de grafite, o reactor poderia 
apresentar instabilidade num curto período de tempo, o que acabou por acontecer. Quando em determinado período, os 
técnicos tentaram desligar o reator e não conseguiram e então o superaquecimento do reator fez com que houvesse 
uma explosão. A explosão arrebentou a laje do edifício e liberou sobre a atmosfera gases e partículas radioativas. O ar 
que entrou na central que estava queimando levou à combustão do grafite que continuou queimando e liberando material 
radioativo por mais dez dias. 
 
 As características de uma radiação de background são: 
 Produzida por fontes Naturais e Artificiais 
 Atenuação da Atmosfera 
 Variação entre Diferentes Localidades 
 Valores Normais (1,25mSv/ano) 
 Efeitos Biológicos 
 
RELAÇÃO DOSE-EFEITO 
 Consiste em um modelo teórico que estabelece uma relação entre o efeito biológico e a dose de radiação que o 
indivíduo é exposto. Os graficos ao lado representam dois modelos de relação: um linear (de maneira uniforme, quanto 
maior for a dose, maior o efeito) e um quadrático (a partir de um determinado ponto, para um mesmo incremento de 
dose, o efeito passa a ser muito maior, sendo esse ponto o local onde a relação deixa de ser linear passando a ser 
exponencial). 
 Observe que em ambos os modelos, o gráfico intercepta o eixo y na origem dos eixos. Isso traz o seguinte 
significado prático: o efeito radiação só é nula para doses nulas, ou seja, não existe doses inóquas de radiação. Para 
qualquer dose diferente de zero, haverá efeito radioativo. Porém, vale resaltar que, lesões nas biomoléculas podem não 
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ser tão expressivas como a formação de um tumor, por exemplo. Isso não ocorre devido aos mecanismos de reparo 
celular e do DNA, que desfazem muitas mutações presentes no meio e que a célula está constantemente exposta. 
 
 
EFEITO RADIOATIVO DIRETO E INDIRETO 
 Os efeitos radioativos demonstram de que forma a radiação age nas biomoléculas. Como já foi visto, a radiação 
ionizante produz lesões das biomoléculas por romper ligações e interações químicas entre elas: ao interagir no DNA, 
quebra-se as ligações fosfodiéster desse ácido nucleico; quando incide em proteínas, quebra-se as ligações peptídicas. 
Isso ocorre porque no processo de ionização, há uma ejeção de um eletron que estaria envolvido no compartilhamento 
para formação dessa ligação. 
 
 Efeito Direto: a própria energia da radiação causa uma 
lesão. No exemplo, a própria energia radioativa entra em 
contato com a proteína, quebrando suas ligações peptídicas, 
sem a necessidade de um intermediário químico. 
 Efeito Indireto: a radiação causa lesões não por meio 
de sua energia, mas por meio de um intermediário químico cuja 
estrutura já tenha sido alterada diretamente pela energia 
radionizante. No exemplo, moléculas de água sofrem um 
processo de radiação, formando radicais livres, que são 
moléculas extremamente reativas, passando a interagir com as 
biomoléculas, causando rupturas de ligações e cadeias. 
 
 
 
 
O efeito indireto responde à maioria das causas das lesões (80%). Isso 
é explicado pelo fato de o efeito direto acabar logo quando a fonte é 
desligada. Já o efeito indireto permanece agindo, mesmo após a radiação, 
pois os radicais livres, por exemplo, permanecem interagindo com 
biomoléculas até serem neutralizados. 
 
OBS
23
: Quando um paciente sofre de Síndrome de Radiação Aguda ou é 
submetido a uma radioterapia, é recomendado à ele fazer uso de vitamina 
C e drogas anti-radicais livres que neutralizem radicais livres, no objetivo 
de tratar os efeitos da radiação indireta. 
OBS
24
: Efeito Oxigênio: quando as moléculas deO2 são irradiadas, elas 
sofrem um processo chamado de excitação atômica, em que seus eletrons 
migram de nível quantico, tornando a molécula mais excitada e reativa. 
Isso representa mais uma forma de efeito indireto, em que o oxigênio é 
irradiado, é excitado, e como intermediário químico da radiação, passa a 
interagir com as biomoléculas. 
OBS
25
: Em resumo, quanto a radiação indireta: a H2O forma radicais livres 
e o O2 forma espécies reativas a partir de sua excitação atômica. 
OBS
26
: O poder de lesão da radiação eletromagnética depende 
diretamente de sua energia. Fótons suficientemente energéticos podem 
ionizar o meio material retirando elétrons orbitais. O processo de ionização 
produz lesões nas biomoléculas porque rompe ligações químicas. 
Ademais, a ionização também provoca a radiólise da água, contribuindo 
para a formação de radicais livres que potencializam o aparecimento de 
lesões. 
 
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Os efeitos da radiação passam por três estágios: 
 Estágio físico: absorção da energia da radiação e ionização da biomolécula. 
 Estagio fisico-químico: formação de radicais livres (efeito indireto) 
 Estágio biológico: efeito na lesão da molécula biomolecular. 
 
Quando a lesão radioativa começa, ela tem início no menor nível de complexidade da célula, que é o nível atômico-
molecular. Essas lesões, por tanto, terão repercusões celulares, que terão repercusões histológicas e que por sua vez 
terão repercusões sistêmicas (“a lesão começa de dentro para fora”). 
 
RADIOSENSIBILIDADE 
A radiosensibilidade explica que os tecidos não são 
igualmente sensíveis a ação da radiação. As células que 
apresentam grande atividade mitótica, bem como aquelas 
mais indiferenciadas são mais sensíveis à radiação ionizante 
(BERGONIÉ, J., TRIBONDEAU, L. - 1959). 
A medula óssea, por exemplo, é uma estrutura muito 
sensível à radiação. Isso é tão verdadeiro que, em 
transplantes de medula óssea, a medula maligna do receptor 
deve ser totalmente esvaziada para que esta não interaja com 
a medula do doador. A medula maligna do receptor é retirada 
por meio da própria radiação (radio e quimioterapia). 
Todas as linhagens medulares são sensíveis, 
relevando a importância dos megacarioblastos, 
mieloblastos e eritroblastos. Quando uma medula é 
irradiada com uma frequência alta de radiação, tem-se um 
quadro de pancitopenia, em que todas as células 
precursoras das linhagens mieloblasticas, eritroblasticas e 
megacarioblasticas vão ser aplasiadas pela radiação. 
Os tecidos perenes, como o nervoso e muscular, que possuem um baixo índice mitótico são mais resistentes a 
radiação. Já as gônadas são estruturas extremamente radiosensíveis, o que mostra a preocupação em evitar carregar 
aparelhos celulares próximo à região pélvica. Isso ocorre porque as gônadas possuem células muito pouco 
diferenciadas. 
A mulher deve ter uma preocupação maior devido ao fato de seus gametas (oocitos) estarem “adormecidos” (até 
o momento da sua devida ovulação) durante toda a vida, estando sempre mais susceptíveis à exposição radioativas, 
químicas e biológicas, o que aumenta a incidência de síndromes genéticas com o avanço da idade materna. Da mesma 
forma o embrião, que é dotado de células extremamente mitóticas e indiferenciadas (principalmente no primeiro 
trimestre), sendo também propensas à ação da radiação. 
A radiosensibilidade explica o motivo de se tratar tumores malignos por meio do uso de radiação: as células do 
tumor, em geral, são indiferenciadas e muito hiperplásicas (grande índice de mitoses). 
 
OBS
27
: Há exceções da regra como os linfócitos, que se dividem pouco, mas são células extremamente sensíveis a 
radiação. 
OBS
28
: Quando as gônadas são vítimas de radiação, elas podem sofrer uma alteração somática (tumor nas gônadas) ou 
da linhagem germinativa (de caráter hereditário). 
 
LESÕES RADIOINDUZIDAS NO DNA 
 A radiação provoca danos em praticamente todas as biomoléculas. No entanto, a que mais sofre os efeitos da 
radiação é o DNA, sendo ela considerada a mais sensível das biomoléculas. Do ponto de vista biológico, o DNA é a 
molécula mais crítica para o desempenho das funções celulares. Entre os diversos efeitos que a radiação causa na 
molécula de DNA, podemos citar: 
 Ruptura de cadeia (simples ou dupla) 
 Ruptura de pontes de hidrogênio: a partir do momento que a radiação altera a estrutura das bases nitrogenadas 
que se ligam por meio das pontes. 
 Abertura do anel imidazólico das purinas 
 Formação de hidratos e peróxidos de pirimidinas (C5=C6) 
 Formação de sítios apurínicos e apirimidínicos 
 Cross-links (intermolecular e intramolecular): ligações anormais que pode existir entre o DNA e uma outra 
biomolécula (como uma proteína) ou quando o DNA estabelece um ponto de ligação anormal na própria 
estrutura da molécula. 
 Aberrações Cromossômicas 
 Inibição da Mitose 
 Mutações 
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Na maioria das vezes, os danos no DNA são reparados por mecanismos de reparo da própria célula (reparo por 
fotoativação, por exemplo). Porém, o dano pode evoluir para uma mutação com efeitos biológicos: genéticos, somáticos, 
má-formação ou morte celular. 
 
UNIDADES DE DOSIMETRIA DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
 Unidade de dose de exposição (Roentgen): o Roentgen foi uma unidade criada baseada na ionização do ar, 
sendo ela definida pelo número de cargas (Coulomb) formadas ao na exposição por unidade de massa de ar 
(kg). Não é usada para medir as doses de absorção do organismo. 
 Unidades de doses de absorção (RAD e Gray): mede a quantidade de energia radionizante (Joules) absorvida 
em função da massa do receptor (kg). 
 Unidades de doses equivalentes (Rem e Sievert): Unidades criadas para mensurar o efeito do tipo de 
radiação e o efeito da distribuição dessa radiação. A dose equivalente é idêntica a dose de absorção, sendo 
corrigida por dois fatores: o fator de qualidade q e o fator de distribuição n. O REM é representado pelo rad, 
sendo corrigido por q e n. Sievert é representado pelo Gy, corrigido pelos fatores q e n. 
 O fator de qualidade (q) está relacionado com o poder de ionização que tem a radiação. Ele aumenta na 
medida que aumenta o poder de ionização da radiação: os Raios-X, , elétrons e posítrons apresentam 
q=1; enquanto os nêutrons rápidos, prótons, partículas  e íons pesados apresentam q=20. 
 O fator de distribuição (n) valerá 1 quando a exposição radioativa é compreendida em um campo externo 
e uniforme. Ele difere quando essa radiação não é mais uniforme e passa a ser interno (como com o 
tratamento de I-131, o qual, além de ser fonte de radiação interna, vai se acumular apenas em um ponto 
do corpo, a tireoide). 
 
 
DOSE LETAL- 50 
A DL50 representa a dose capaz de produzir óbito em 50% de indivíduos 
expostos de uma amostra no intervalo de 30 dias. Sabe-se que a DL50 no homem é 
aproximadamente 250 rad (acima de uma exposição de 250 rads, imagina-se que 50% 
de uma determinada amostra exposta vai à óbito em um prazo de 30 dias). Sabe-se 
também que a partir de 100 rads, pode-se induzir uma Síndrome Hematopoiética por 
Radiação. Porém, as doses usadas na clínica para tratamento de doenças ou na 
utilização de radiografias são muito baixas, quase sempre abaixo de 1 rad. 
Os mamíferos, principalmente, são as espécies mais sensíveis à radiação. Já 
outras espécies mais rudimentares seriam mais resistentes à acidentes radioativos. 
Isso é explicado pela afirmação que diz: quanto maior o nível de complexidade na 
escala filogenética, mas sensível será a espécie aos efeitos da radiação. 
 
EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO 
1. Efeito Imediato: Por convenção, é o efeito causado nos primeiros 30 dias depois de uma exposiçãoradioativa. Acontece por exemplo com pacientes que fazem sessões de radioterapia e que dias depois, 
apresentam leucócitos do hemograma baixos. Outro exemplo seria a radiodermite, que significa uma 
irritação na pele após uma exposição, deixando-a edematosa. 
2. Efeito tardio: Por convenção, seria os efeitos sentidos após os primeiros 30 dias depois da exposição. Na 
prática, esses efeitos podem se manifestar anos ou até décadas depois da primeira exposição. Isso 
aconteceu, por exemplo, nos habitantes das cidades de Hiroshima e Nagasaki, no Japão, após a explosão 
da bomba atômica. Esta, que foi eclodida em 1945, mas seus efeitos (leucemia mieloide) continuaram sendo 
sentidos até meados da década de 70 (gráfico ao lado). 
 Efeitos Genéticos (hereditários): o efeito é passado pelas células germinativas será sentido pelas 
gerações futuras a quem foi exposto (mutações). 
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 Efeitos Somáticos: quem desenvolve o efeito são as células do próprio indivíduo exposto (não 
atingindo as células germinativas). 
 
OBS
29
: Os danos e consequências que os efeitos tardios podem implicar são: 
 Efeito carcinogênico: mais perigoso e importante. Abrange todas as classes de tumores induzidos por 
radiação: as leucemias mieloides, tumores da mama e tumores da tireoide. 
 Diminuição da sobrevida 
 Depressão imunológica 
 Indução da catarata: a radiação desnatura as proteínas do cristalino, precipitando-as. 
 Mutações 
 
OBS
30
: Os grupos susceptíveis a desenvolver efeitos tardios da radiação são: 
 Pessoas que sobreviveram a altas doses de radiação. 
 Pessoas que sofrem exposições ocupacionais (cotidianamente, em seu trabalho, são expostos à radiação). 
Isso ocorre devido o efeito cumulativo da radiação (não que ocorra um acúmulo de radiação no organismo, 
mas sim, as mutações geradas que se acumulam). 
 
3. Efeitos Estocásticos: tem o mesmo significado de “efeito probabilístico” ou aleatório, sem condições de 
prever seus danos e desenvolvimento. Não se pode prever efeitos tardios quando relacionados à alguns tipos 
de radiação, mesmo havendo um risco sempre. 
4. Efeitos Não Estocásticos: efeito certo e esperado a partir da aplicação de uma dose de radiação conhecida. 
 Dose de 1 a 1,5 Sv  aplasia da medula óssea 
 Dose de 3 a 4 Sv  esterilidade das gônadas 
 Dose de 5 a 8  catarata do cristalino. 
 Dose de 10 a 12  radiodermite. 
 
SÍNDROME DE IRRADIAÇÃO AGUDA 
Para que a síndrome aconteça, dois requisitos devem estar presentes: 
 A dose de radiação deve ser elevada: a partir de 100 rads. 
 Dose única de radiação: se a dose for fracionada (como em uma radioterapia), não haverá síndrome. 
 
Devido a esses dois requisitos, conclui-se que raramente essa síndrome poderia ser induzida por um tratamento 
radioterapêutico (doença iatrogênica – causada pelo médico), por exemplo. Ela é um efeito mais ligado a retratos de 
acidentes radioativos. Vale salientar, também que, na síndrome, um tecido resistente à radiação, não significa ser imune 
aos seus efeitos (como no caso do SNC). 
 
o Limiar de síndrome: dose a partir da qual o sistema começa a ser acometido drasticamente pela radiação. 
o Limiar de óbito: dose a partir da qual será produzido óbito. 
o Latência de síndrome: período compreendido entre a exposição e o início dos primeiros sintomas da síndrome. 
 
OBS
31
: O tecido hematopoético, por ser um dos mais vulneráveis à ação da radiação (limiar de síndrome=100rad), 
geralmente é associado ao óbito do paciente com a síndrome de radiação aguda, ou seja, o paciente não morre devida a 
ação da radiação em si, mas sim, por uma falência hematopoetica, causada pela síndrome direta ou indiretamente. A 
latência de síndrome para a medula óssea é de 3 meses devido a vida útil de células sanguíneas circulantes ser o 
bastante para suportar o organismo durante esse período. Após esse tempo, a medula óssea, já aplasiada devido aos 
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efeitos da radiação, deixa de produzir células da linhagem sanguínea, ocasionando quadros de pancitopenia 
(informações logo abaixo), quadro este que leva o indivíduo a obito em 3 a 8 semanas. Nesses casos, deve-se aplicar 
concentrados de plaquetas (para reverter hemorragias), terapia com antibióticos para previnir infecções oportunistas, 
repor a volemia do paciente (com soro ou sangue total), e lutar contra os efeitos indiretos por meio de vitamina C e E. 
 ↓ Megacarioblastos: causa uma trombocitopenia, o que gera hemorragias graves. 
 ↓ Mieloblastos: causa uma leucopenia, o que gera infecções generalizadas. 
 ↓ Eritroblastos: causa uma queda nas taxas de hemácias, gerando anemia. 
 
FATORES QUE AUMENTAM A RADIOSENSIBILIDADE 
 Entre os fatores que aumentam a radiosensibilidade de um tecido: 
 Teor de água e O2 do tecido: a água forma radicais livres e o O2, espécies reativas, quando estes são irradiados. 
Por meio dessas transformações sofridas por essas moléculas, a lesão radioativa é potencializada de forma 
indireta. 
 Supressão dos sistemas de reparo 
 Capacidade de divisão do tecido 
 
OBS
32
: Efeito Oxigênio na Radioterapia: na radioterapia, a formação de 
espécies reativas do oxigênio é usada em favor do paciente. Em massas tumorais, 
há uma mitose desordenada das células acompanhada de uma neovascularização 
para fornecimento de nutrientes. Próximo ao capilar, existe uma camada de células 
bem oxigenadas, e devido ao fato do O2 se propagar de forma radial, tem-se outras 
camadas de células hipóxicas e anóxicas (pelo fato dessas células estarem muito 
distante do capilar). A radioterapia em sessões (e não em dose única) terá o 
seguinte efeito positivo para a destruição do tumor: na primeira sessão de 
radioterapia, a primeira camada, por ser mais oxigenada, vai sofrer mais os efeitos 
da radiação (todo dano ao tumor, na radioterapia, é desejável). No momento que 
se elimina a primeira camada, tem-se uma melhor difusão do O2 para a seguinte 
camada. Em uma segunda sessão de radioterapia, essa segunda população 
celular, agora oxigenada, sofre agora os efeitos da radiação, e assim por diante. 
Isso mostra porque o fracionamento das doses é vantajoso na radioterapia, pois 
permite que as camadas tumorais sejam devidamente oxigenadas e destruídas, 
além de prevenir os efeitos de uma dose única (Síndrome de Radiação Aguda). 
 
CONTAMINAÇÃO RADIOATIVA E HIGIENE DAS RADIAÇÕES 
 Medidas de proteção radiológicas que o profissional e o paciente devem tomar para evitar uma contaminação 
radioativa. A contaminação radioativa é um termo diferente de uma exposição radioativa (não existe contaminação 
radioativa em uma sala de radiologia). Segundo a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), contaminação 
radioativa é a presença indesejável do radioisótopo em uma determinada região. A contaminação radioativa se propaga 
como uma contaminação microbiológica: o contaminado pode propagar o radioisótopo em um simples contato. 
 
OBS
33
: Um exemplo de contaminação radioativa aconteceu no acidente radiológico de Goiânia, que foi um grave 
episódio de contaminação por radioatividade ocorrido no Brasil. A contaminação teve início em 13 de Setembro de 1987, 
quando um aparelho utilizado em radioterapias foi furtado das instalações de um hospital abandonado, na zona central 
de Goiânia. O instrumento roubado foi, posteriormente, desmontado e repassado para terceiros, gerando um rastro de 
contaminação o qual afetou seriamente a saúde de centenas de pessoas. 
 
 Para se proteger dos efeitos da radiação, pode levar em consideração os dois meios de propagação radioativa: 
 Quando se tratar de uma fonte de radiação externa, deve-se manter uma distância máxima da fonte de radiação 
(a radiação eletromagnética é inversamenteproporcional ao quadrado da distância); o tempo de exposição deve 
ser o mínimo possível; uso de blindagens adequadas (materiais que impedem a propagação da radiação) de alta 
densidade (a penetração de radiação é inversamente proporcional à densidade). 
 Quando se tratar de uma fonte interna, deve-se ter uma importância especial para prevenir uma contaminação 
radioativa. Deve-se manter os seguintes cuidados: não comer ou fumar em ambientes de trabalhos radioativos; 
não levar às mãos à boca nessas regiões; não pipetar soluções radioativas com a boca; uso de luvas e roupas 
impermeáveis à soluções radioativas; uso de máscaras ao manusear elementos radioativos. 
 
OBS
34
: Exposição E (radiações eletromagnéticas X e ): 
 
K  Constante. Depende da energia e do tipo de radiação 
T  Tempo de exposição 
D  Distância da fonte