Prof.Dr.Luis Carlos Figueira de Carvalho

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BIOFISICA

BIOFISICA

 

Prefácio do Livro BIOFISICA: FUNDAMENTOS E APLICAÇÃO

de José Henrique Rodas Durans.Editora Pearson

 

o questionamento inicial dos estudantes que têm a disciplina de biofísica em sua estrutura curricular é: "o que é biofísica?". Como acontece com todas as disciplinas que envolvem diferentes especialidades de conhecimento, não é fácil dar uma definição rápida e precisa. A biofísica, como área de conhecimento interdisciplinar, tem estado em constante evolução nas últimas décadas, porque pesquisas e estudos mais recentes na ciência da vida levam a novos questionamentos. Na biofísica são estuda-o dos em escala macroscópica e microscópica os fenômenos físico-biológicos que envolvem organismos vivos e, em nível molecular, os comportamentos resultantes dos vários processos da vida, além da interação e da cooperação entre os sistemas altamente organizados de macromoléculas, organelas e células. Os pré-requisitos para seu estudo são conhecimentos fundamentais de física, biologia, química, físico-química, bioquímica e cálculo diferencial e integral.Pelos critérios clássicos de mecânica, acústica, eletromagnetismo e ótica, todo organismo vivo pode ser simplesmente visto como se fosse uma máquina. O aspecto molecular e celular dessas máquinas são as preocupações da biofísica para o entendimento de seu funcionamento. É o estudo desses aspectos que nos revela como a natureza tem aperfeiçoado a sofisticação já inerente desses organismos.
A física pode ser entendida como uma ciência de métodos e modelos, assim como a química é uma ciência da matéria. Neste texto de biofísica, antes-âe estudar e explicar determinados comportamentos de um sistema biológico (seja este um ser vivo evoluído, algum constituinte desse ser vivo ou simplesmente um microorganismo), sempre introduzimos previamente uma série de conhecimentos básicos e de métodos de uso corr~queiro na física necessários nesses estudos. Muitas vezes, apesar da complexidade do sistema biológico, são propostos modelos bastante simplificados que explicam satisfatoriamente seu comportamento. A nosso ver, o conhecimento dos métodos e modelos utilizados nos estudos de problemas que envolvem sistemas biológicos é fundamental para todos os estudantes de ciências biológicas ou de ciências da vida em geral.

SITES - BIOFÍSICA

 

  1. Sociedade Brasileira de Biofísica  - Apresenta seu estatuto, atividades, informações para inscrições e recadastramento, etc. - http://www.biof.ufrj.br/sbbf/Mais sites em: Ciência > Física > Biofísica
  2. Portal Brasileiro de Física Médica  - Notícias gerais, agenda de eventos, lista de profissionais e instituições, textos, serviços disponíveis, currículos e links. - http://www.fisicamedica.com.br/
  3.  Radiobiologia na Internet - Efeitos da radiação sobre sistemas biológicos. Biofísica, fisiologia, saúde. Integrante da OctopusNet (FURG - Rio Grande - RS)-http://www.octopus.furg.br/ensino/Alternativas/Radiobiologia/index.htm
  4. Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho  - http://www.biof.ufrj.br
  5. Laboratório de Radioisótopos Eduardo Penna Franca  - Atividades didáticas, científicas e extensão do laboratório do Instituto de Biofísica da Universidade Federal do Rio de Janeiro.  - http://www.radioisotopos.ufrj.br/
  6. Biofísica para Fisioterapia  - Textos e apostilas com exercícios resolvidos sobre biofísica, elaborados pelo professor Bertolo. - http://luabertolo.cjb.net/
  7.  Biofísica para Fisioterapia  - Textos, apostilas e exercícios resolvidos sobre raios-x, medicina nuclear, tomografia computadorizada e ressonância magnética.  - http://www.lui-bertolo.hpg.com.br
  8. Departamento de Fisiologia e Biofísica  - Abrange 15 laboratórios com linhas de pesquisa distintas. http://fisio.icb.usp.br
  9. Fisiologia e Biofísica  - Departamento de fisiologia e biofísica do Instituto de Ciências Biomédicas. São Paulo, SP. - http://www.fisio.icb.usp.br/Mais sites em: Ciência > Pesquisa > Institutos
  10. Engenharia Biofísica  - Licenciatura que visa a sustentabilidade de um ambiente ordenado. Apresenta histórico, disciplinas e estrutura.  http://www.geocities.com/engenharia_biofisica/
  11. Federação de Sociedades de Biologia Experimental - FesBe  - Congrega as Sociedades Brasileiras de biofísica, bioquímica, biologia molecular, farmacologia e terapêutica experimental, fisiologia, imunologia, investigação clínica, neurociências e comportamento  - http://www.fesbe.org.br
  12. Bioatividade - Dedicada à biologia, reúne seções sobre anatomia, citologia, embriologia, histologia, zoologia, ecologia, fotos, botânica, biofísica, lâminas, trilhas, animais, plantas, exôticos, vestibular, trabalho s e UEPB. Campina Grande, PB.  - http://www.bioatividade.hpg.com.br/
  13. IP&D  - Instituto de Pesquisa e Desenvimento. Aeronomia, artificial, atmosfera, bioengenharia, biofísica, biologia, biomédica, célula, computação, controle, economia, educação, espaço, espectroscopia, evoluti va, física, fluorescência, fotodinâmica e outros. São José dos Campos, SP. http://www.univap.br/institutos/ipd
  14. Farmácia UNIFOR -Home page sobre a Faculdade de Farmácia de Fortaleza (CE), com dicas sobre química orgânica, inorgânica, biofísica, bioquímica, farmacotécnia, farmacognosia, botânica, citologia, fisiologia, genética, imunologia, além de dados sobre a faculdade, vestibular, disciplinas, professores etc... http://www.farmaciaunifor.hpg.com.br/
  15. LBQP  - Página do Laboratório de Biofísica Química de Proteínas do Departamento de Bioquímica Médica da UFRJ.  -http://www.bioqmed.ufrj.br/biochemistry/lpbc
  16. Grupo de Biocristalografia -Site com informacões sobre pesquisa em cristalografia, biofísica e física computacional. Links e cursos de Física e Cristalografia. http://www.biocristalografia.df.ibilce.unesp.br/walter
  17. Pagina de Medicina - Anatomia, biofísica, embriologia, genética, imunologia, microbiologia, parasitologia, fisiologia, bioquímica, virologia etc...  -http://mspagnol.cjb.net/
  18. MedicineNews  -Medicina, trabalhos, artigos, teorias, teses, universidades, anatomia, fisiologia, bioquímica, patologia, urologia, traumatologia, radiologia, hospitais, jornais, biofísica, biologia e geriatria. http://move.to/medicina
  19. Alexandre Cesar Dourado Neves  Física, biofísica molecular, proteína, Carl Sagan, Kung-Fu, Bruce Lee, ciências em geral e universidades. São José do Rio Preto, SP.  http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Hangar/9826/
  20. Prof.º Luiz Antônio Bertolo  Download de apostilas e textos de física geral, biofísica para fisioterapia e medicina, matemática financeira. Links para sites de física geral e médica. http://labertolo.cjb.net/
  21. Biorressonância  - Apresenta método de terapia biofísica que trabalha com as oscilações eletromagnéticas do próprio paciente.  http://www.expresso.com.br/curatec/
  22. Flavio Augusto Vicente Seixas Estudante de Pós-Graduação em Biofísica Molecular, Desenho Artístico e Designer de Home Page. http://www.geocities.com/CapeCanaveral/5397/index.htm
  23. Magna Teixeira de Melo  Ciência, diversão, Xuxa, Natura, física, biofísica e muito mais. São José do Rio Preto, SP.  http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Hangar/9967
  24. Hermes-Lima, Marcelo  Pesquisador do CNPq e professor adjunto de bioquímica e biofísica do Departamento de Biologia Celular, Universidade de Brasília - UnB. http://members.tripod.com/oxyradical/boss
  25. Tecnologia em Saúde Informações sobre sobre o curso de tecnologia em saúde, mantido pela FATEC de Sorocaba - SP. O site traz um banco de dados com material de biofísica, engenharia clínica, engenharia biomédica e eletrôn ica, além de links relacionados a área.  http://www.tecnologiasaude.hpg.com.br
  26. Medocs - Documentos Médicos - Informações sobre ausculta, angiologia, anatomia, biofísica, bioquímica, cardiologia, dermatologia, embriologia, endocrinologia, fisiologia, gastroenterologia, histologia, imunologia, medicina legal, micologia, microbiologia, oftalmologia, parasitologia, patologia e psiquiatria. http://www.geocities.com/mspagnol

 

 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

 

Unidade I – Medidas Físicas e Propriedade da matéria

  • Sistema Internacional de Medidas;
  • Algarismos significativos.
  • Cinemática dos gases: Densidade de partículas; Temperatura;
  • Mecânica dos Fluidos: Pressão, Tensão superficial; Difusão; Osmose; Efeitos da Gravidade sobre fluidos e Pressão atmosférica;
  • Fluxo de Fluidos: Viscosidade.

 

Unidade II – Biotermologia

  • Termologia: Conceito e estados;
  • Leis da Termodinâmica;
  • Calor e Trabalho;
  • Calorimetria;
  • Entropia; Energia Livre e Entalpia.

 

Unidade III – Membranas Biológicas, bioeletrogênese e Contração muscular

  • Estrutura da Membrana; Dimensões da Membrana;
  • Transporte através da Membrana;
  • Principais Receptores.
  • Princípios da Bioeletrogênese: Princiapis Eletródios; Potenciais Biológicos;
  • Potencial de Equilíbrio: Equação de Nerst;
  • Potencial de Membrana: Equação de Goldman-Hodgkin e Katz;
  • Potencial de Ação: fases do PA;
  • Funcionamento das Sinapses Químicas e Elétricas;
  • Tipos de Musculos;
  • Tipos de Contração Muscular;
  • Características Estruturais dos Músculos;
  • Mecanismos da Contração Muscular;

 

Unidade IV – Biofísica dos Sistemas

  • Biofísica da Respiração: Aparelho respiratório; volume e capacidade respiratória.
  • Biofísica da Circulação: Sistema circulatório; potencial de ação cardíaco.
  • Biofísica da Função Renal: Funcionamento do néfron; forças físicas da filtração e da reabsorção tubular.
  • Biofísica da Visão: Globo ocular; formação de Imagem.
  • Biofísica da Audição: Aparelho auditivo; controle de amplificação.

 

Unidade V – Física das Radiações

  • Modelos atômicos: Modelo do átomo de Bohr; Experiências de espalhamento de Rutherford; Espectro atômico;
  • Núcleo: A estrutura do núcleo: Radioatividade; decaimento; Meia-vida; Fusão; Fissão e Radiação nuclear;

 

BIOFISICA - BIBLIOGRAFIA

 

DURAN, J. E. R, Biofísica, Fundamentos e Aplicações. Prentice Hall. 2003.

FRUMENTO, A.S. Biofisica. Madrid, Mosby/Doyna Livros, 1995

HENEINE, I.F. Biofísica Básica. Rio de Janeiro, Atheneu, 1987.

MURADÁS, A.S., QUILLFELDT, J.A. & ROLIM, G.A.F.S. Biofísica Fundamental. Porto Alegre, Depto Biofísica/UFRGS KRM editoração. São Paulo. 1995.

SALGUEIRO, Introdução à Biofísica. FCE. 1991

HENEINE, I.F. Biofísica Básica. Atheneu, São Paulo, 2006

DURAN, J.E.R. BIOFISICA – Fundamentos e aplicações.  Ed. Pearson Prentice Hall.São Paulo, 2003

OKUNO, E; CALDAS, I.L. & CHOW, C. Física para Ciências Biológicas e Biomédica. Harbara, Brasil, 1986.

GARCIA, Eduardo A. BIOFISICA. São Paulo, Ed. Sarvier, 2002

 

 

Questoes sobre Biofisica dos sistemas 

1  - Considere os seguintes processos que ocorrem no rim: I – O rim filtra do plasma sanguíneo todas as substâncias de baixa massa molecular, retendo a quase totalidade das proteínas; II  - O rim escolhe as substância que devem voltar e devolve essas substâncias ao meio interno;  III – O rim expulsa substâncias que foram filtradas em quantidade maior do que a filtração. Os processos I, II e III, ocorrem respectivamente:

  • a) No glomérulo, nas estruturas que vêm após o glomérulo e em estruturas pós-glomerulares
  • b) No glomérulo, nas estruturas que vêm após o glomérulo e em estruturas pré-glomerulares
  • c) Nas estruturas que vêm após o glomérulo, nos  glomérulos,  e em estruturas pré-glomerulares
  • d) Na alça de Henle, nos glomérulos e nas cápsula de Bowman
  • e) Nas cápsulas de Bowman, nos glomérulos e nas alças de Henle

 2    - Em relação ao funcionamento do nefron, podemos  afirmar:

  •  a) O sangue entra pela artéria aferente, passa pelos capilares glomerulares, sai pela artéria eferente;
  • b) Ao passar pelo  glomérulo, uma fração de água, e pequenos solutos, passa pela membrana filtrante, deixando um sangue enriquecido em proteínas, passar para artéria aferente;
  • c) O líquido filtrado é contido pela cápsula de Bowman, que é impermeável, e envolve o glomérulo;
  • d) O fluxo filtrado se desloca para os túbulos proximais, alça de Henle, e passa aos tubos distais, e daí ao tubo coletor;
  • e)      Todas estão corretas

3 - O fluxo renal plasmático, quantidade de plasma que entra na artéria renal é de 600ml em um paciente cujo hematócrito é de 40%, então conclui-se que o fluxo renal sangíneo é: a) 1500 ml.min-1 ; b) 1100 ml.min-1 ;  c)       1200 ml.min-1   d)      1000 ml.min-1;e)      800 ml.min-1

4-  Considere as seguintes afirmativas a respeito da reabsorção tubular:

I – No lúmen do túbulo, o Na+ está em concentração maior do que dentro da célula tubular, e o gradiente osmótico é favorável ao transporte para interior da célula

II – O aumento da concentração de solvente no lúmen do túbulo, que ocorre pela retirada de soluto ( especialmente do Na+}, origina um gradiente de solvente do lúmen e espaço peritubular, onde a água entra no capilar pela pressão hidrostática e pela pressão coloidosmótica intravasal, cujo plasma, tem baixa pressão de solvente;

III – A reabsorção de água é feito por transporte passivo e contribui para a reabsorção de mais de 80% de volume de água, sendo que uma pequena percentagem é reabsorvida na alça de Henle, e o resto fica por conta do hormônio antidiurético (ADH) que age no túbulo distal, e especialmente no tubo coletor.

 Podemos afirmar que:

  • a) Somente a afirmativa III é verdadeira
  • b) Somente as afirmativas I e II São verdadeiras
  • c)  Somente as afirmativas II e III são verdadeiras
  • d) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras
  • e) As afirmativas I, II e III são verdadeiras

5 - Considere as seguintes afirmativas a respeito da reabsorção tubular:

  • I – A reabsorção de Cloreto (Cl-) é ativa e se faz acoplada à entrada de sódio (Na+) e pelo gradiente osmótico  que se forma, quando a concentração de Cl- aumenta pela retirada de água do túbulo
  • II – Com o transporte de Na+, o nefron cria condições para a reabsorção passiva de Cl- e H2O
  • III – A reabsorção de bicarbonato (HCO-) é relacionada à entrada de Na+ na circulação, e à secreção de hidrogênio, H+

Podemos afirmar que:

  • a)      Somente a afirmativa III é verdadeira
  • b)      Somente as afirmativas I e II São verdadeiras
  • c)       Somente as afirmativas II e III são verdadeiras
  • d)      Somente as afirmativas I e III são verdadeiras
  • e)      As afirmativas I, II e III são verdadeiras

6 - O sistema circulatório tem função de comunicador de matéria e energia entre os diversos compartimentos biológicos. É um leva-e-traz contínuo de metabólitos diversos, um exercer ininterrupto de energia potencial e cinética sobre as partes do organismo. O conjunto que realiza essas funções se compõe de: a) O coração, uma bomba pouco aspirante e muito premente; b) Os vasos sanguíneos, que formam uma rede contínua, unida pelo coração; c) O sangue, um fluído parte células, parte líquido; d) Um sistema de controle, autônomo, mas ligado ao sistema nervoso central; e) Todas estão corretas.

7 -  Para registros superficiais, como do eletrocardiograma, os eletródios são untados para: a) neutralizar a carga elétrica; b) para melhor distribuir os neutrons; c) para polarizar e melhorar o contato elétrico; d) para impolarizar e melhorar o contato elétrico;e) Todas estão corretas; 

 

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Existe duas maneiras de chegar a algum lugar. Uma de forma aleatória, com tentativas de acertos e erros; e, outra, orientada e supervisionada por alguém que conhece o caminho das pedras.