Biofísica

Patrícia de Lima Martins

1. Conceito

É uma ciência interdisciplinar que aplica

as teorias, a metodologia, conhecimentos e tecnologias da Matemática, Química e Física para resolver questões da Biologia.

2. Objetivo

A Biofísica é uma área de conhecimento cujo objetivo é o estudo de fenômenos físico-biológicos que envolvem organismos vivos e comportamentos resultantes dos vários processos da vida.

A biofísica busca enxergar o ser vivo como um corpo, que ocupando lugar no espaço, e transformando energia, existe num meio ambiente o qual interage com este ser.

É estudada por algumas ciências da saúde e biológicas, como Biologia, Biotecnologia, Enfermagem, Fisioterapia Farmácia etc.

3.Histórico

O termo Biofísica é relativamente recente porém o conteúdo científico não.

Leonardo Da Vince: máquina voadora; Robert Hooke: fundador da teoria celular; Thomas Young: teoria sobre a visão das cores; Poisseyillo: estudo físico da circulação sanguínea; Robert Mayer: relacionou trabalho muscular e calor

dissipado.

4. Importância

A maioria dos fenômenos que ocorrem em um ser, qualquer que seja o nível estrutural ou de evolução, é físico.

Hidrodinâmica circulatória

Fenômenos daInspiração e expiração

Funcionamento do coração

transporte de gases

Visão, audição

Raios laserRaio- x

Ultra-sonografia

5. Classificação

Bioenergética: as fontes de energia utilizadas pelos seres vivos;

Biomecânica: conhecimentos sobre o sistema esquelético, músculos e mecanismos de contração;

Biofísica-química: agrupa os fenômenos fisico-químicos dos seres vivos ( difusão, osmose, diálise, viscosidade);

Radiologia: efeitos da radiação sobre os seres vivos; Biofísica molecular: estuda os ácidos nucléicos no

aspecto estrutural e funcional. Distribuição dos gens e cromossomos.

Biofísica das funções orgânicas: aspectos físicos de funções ( respiração, circulação, excreção renal, visão, audição)

Biofísica tecnológica: Engenharia biomédica.

Grandezas Físicas na Biologia

Grandeza é tudo aquilo que envolva medidas. Medir significa comparar quantitativamente uma grandeza física com uma unidade através de uma escala pré-definida.

?

A Matéria pode ser reconhecida pelos objetos, pelos corpos; A Energia pelo calor, pela luz, pelo som; O Espaço pode ser reconhecido pelas áreas, volume e distâncias; O Tempo reconhece-se pelo decorrer da vida, sucessão dos acontecimentos.

Grandeza,Qualidades ou Composição Fundamental do Universo MATÉRIA (representada pela letra “M”

(Massa);

ENERGIA (representada pela letra “E”);

ESPAÇO (representado pela letra “L”);

TEMPO (representado pela letra “T”).

Os seres vivos são compostos de MATÉRIA, utilizam e produzem ENERGIA, possuem VOLUME e realizam suas atividades em determinadas unidades de TEMPO.

Esses são os parâmetros fundamentais e são quantificados e qualificados como grandezas.

A BIOFÍSICA é o estudo da Matéria, Energia, Espaçoe Tempo nos Sistemas Biológicos

Sistemas de Medidas1960 – SI (Sistema Internacional)1960 – SI (Sistema Internacional) Massa ( Kg, g, mg)

Espaço ( metro, centímetro, milímetro)

Tempo ( segundos, minuto ( 60 segundos), a hora ( 3.600 segundos)

Volume (L, ml) MKSMKS – metro, quilograma e segundo CGSCGS – centímetro, grama e segundo

Massa (M)

É a medida que mensura a quantidade de matéria de um corpo.

A massa dos indivíduos varia de

acordo com diversos fatores. Comprimento, área e volume, variam em larga escala, da mesma forma e acompanhando a massa.

MASSA: é a medida da quantidade de matéria de um ser vivo.

PESO: é a resultante da força exercida pela massa sob ação da gravidade.

A massa de indivíduos em biologia médica é um indicador de higidez dos indivíduos.

Densidade

A densidade representa a matéria dispersa no volume.

A densidade dos tecidos biológicos é próxima à da água, exceto o tecido ósseo.

Densidade da água: 1,00g.cm3 Densidade do sangue humano: 1,057g.cm3 Variações além ou aquém, desses limites, significam

alterações que podem ser patológicas

densidade = MASSA VOLUME

Velocidade ( v )

Os seres vivos, suas partes, seus componentes (sangue), estão sempre em movimento (mudança de posição no espaço).

Esse movimento é medido pela velocidade (espaço percorrido em determinada unidade de tempo)

A velocidade dos impulsos nervosos, da corrente sanguínea, dos deslocamentos

musculares. V= m/s¹

V = ESPAÇO TEMPO

Ex: Uma hemácia marcada com radioisótopo se desloca entre dois pontos de um vaso sanguíneo. A distância entre dois os pontos é 0,8m e o tempo gasto foi de

0,01s. Calcular a velocidade da corrente sanguínea.

Aceleração (a)

Variação da velocidade por unidade de tempo.

a = ∆v tempo

• Aceleração do ar nas vias aéreas, do sangue na ejeção cardíaca.

A aceleração gravitacional é aceleração resultante da força de atração dos corpos pelo planeta.

Ao nível do mar a aceleração gravitacional é: g= 9,8 m.s2

Ex: Calcule a aceleração das hemácias em uma contração ventricular sabendo que a velocidade é 30 m/s e o tempo 0,2 s.

Pressão (P)

É definida como uma força agindo numa área delimitada.

A unidade SI é o pascal (Pa) e corresponde a força de um Newton atuando numa área de um metro quadrado.

A Pressão osmótica é a força exercida pelas moléculas da solução na paredes celulares;

A pressão sanguínea é a força que o sangue exerce sobre as paredes dos vasos.

P = Força Área

Viscosidade

É a resistência interna de um liquido, fluido ou gás.

A viscosidade tem enorme importância biológica, no escoamento de líquidos, como na circulação sanguínea, lubrificação de articulações.

Assim, a água é "fina", tendo uma baixa viscosidade, enquanto óleo vegetal é "grosso", tendo uma alta viscosidade

A temperatura influencia o valor da viscosidade, a água a 37°C, tem 0,7 x 10 poise, já a 20°C tem 1,0 x 10 .

A viscosidade do sangue humano, a 37°C, varia entre 0,21 a 0,32 x 10 poise ou seja 4 vezes maior que a água.

 Todos os líquidos se tornam mais viscosos com a diminuição da temperatura. Uma mudança de 37 ºC para 0 ºC aumenta a viscosidade do sangue

Ex :Paciente que entra em estado de choque, devido a um acidente a temperatura de seu corpo cai; aumenta a viscosidade do sangue. Resulta em queda do fluxo sanguíneo.

Essa é uma das razões pelas quais as vítimas de acidentes devem ser cobertas, para evitar uma diminuição grande de suas temperaturas.

 A viscosidade do sangue, depende da porcentagem de eritrócitos no sangue. Quando esta porcentagem aumenta, aumenta a viscosidade.

Os fumantes geralmente têm um hematócrito (quantidade de glóbulos vermelhos para o volume de sangue) mais alto do que os não-fumantes. Este é o resultado provável do fato de os fumantes inspirarem 250 ml de monóxido de carbono (CO) para cada pacote de cigarros fumado.  

 O CO reduz a habilidade dos eritrócitos em transportar O2 e o corpo compensa este fato produzindo mais eritrócitos. Quanto maior o hematócrito, maior a viscosidade , o que pode provocar a maioria das doenças cardiovasculares, tais como derrames e ataques de coração.

Frequência

O número de vezes que um evento ocorre num intervalo determinado de tempo;

Podemos medir a frequência cardíaca, os ciclos respiratórios,ondas cerebrais.

A unidade da freqüência é o Hertz (Hz), corresponde a eventos por segundo

f= 1/ Tempo(s)

Uma substância radioativa emite 100 impulsos em 1 segundo. Qual a frequência da emissão?