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Ementa da disciplina de Biofísica     login
1- Biofísica dos Sinais Vitais... Equilíbrio dinâmico. Temperatura. Pulso. Respiração. Pressão Arterial.
Michelangelo,
Michelangelo Buonarotti (1475-1564), pintor e escultor italiano, esculpiu as estátuas de David e Moisés (à sua imagem e semelhança?), quando terminou este último. perguntou: Perché non parli? e, frustrado, constatou que além de surdo e/ou mudo, Moisés também não tinha Sinais Vitais compatíveis com a Vida...
Erasístrato,
Erasístrato de Chio (310-250aC), filósofo grego, pai da Fisiologia, ensinava que o ar inspirado chegava às artérias através de poros invisíveis do septo interventricular, entretanto, a secção de uma delas debaixo dágua não causa borbulhamento...
Hipócrates,
Hipócrates (460-370aC), filósofo grego, criou a "Teoria dos Humores" que estabelecia que os elementos fundamenteais da Natureza (terra, fogo, água e ar) se combinavam para formar os 4 tipos de Humores da vida (sangue, fleuma, bile amarela e bile negra), entretanto, a remoção do baço (bile negra) não mata....
Herófilo,
Herófilo da Calcedônia (335-280aC), médico grego, pai da Anatomia, mediu a frequência do Pulso Arterial (TPR-PA) usando uma Clepsidra (relógio d'água). Ele deve ter ficado muito confuso quando encontrou uma pessoa com a Síndrome de Takayasu ou Doença sem pulso...
Hales,
Stephen Hales (1677-1761), reverendo e fisiologista britânico, mediu diretamente a Pressão Arterial Sistêmica numa égua deitada cuja coluna de sangue variou entre (inacreditáveis) 259 e 312 cm de altura, recebeu várias honrarias e foi esquecido... mas não por *Korotkoff!
Korotkoff.
Nikolai Korotkoff (1874-1920), *1924, médico russo, criou o método de medida indireta da Pressão Arterial associando o esfignomanômetro de Samuel von Basch (1837-1905), o estetoscópio de René Laennec (1781-1826) e o fluxo turbulento de Osborne Reynolds (1842-1912).
Definir e discutir a importância da Temperatura corporal e seu Sistema Homeostático de Regulação.
Definir e discutir a importância do Pulso arterial, capilar e venoso.
Definir e discutir a importância do Respiração pulmonar e celular.
Definir e discutir a importância do Pressão Arterial sistêmica e pulmonar.

2- Termodinâmica... Energia
Energia
1- Sol: Energia Nuclear → Ondas eletromagnéticas + Energia térmica (↑Temp)
2- Ondas eletromagnética (UV) → Melanócitos (bronzeamento no escuro)
3- Luz (400 a 700 nm) → Absorção pelas plantas (465-645 nm), diminui em 510 nm (verde)
4- Ondas eletromagnética (IV e microondas) → Energia térmica (↑Temp)
5- Alimentos: Energia Química → Energia Cinética (esfregar as mãos) + Energia térmica
6- Alimentos: Energia Química → Energia gravitacional (subir escadas) + Energia térmica
7- Calor (passagem de Energia entre corpos) → Energia térmica (↑Temp para ↓Temp)
é a capacidade de realizar Trabalho (mudar ou impedir uma mudança de estado).
. Parâmetros e Leis da Termodinâmica. Transmissão de calor. Temperatura corporal.
Arquimedes
Arquimedes de Siracusa (287-212aC), matemático e filósofo grego, projetista do navio de geurra Syracusia, estabeleceu o seguinte Princípio: "A perda aparente de peso de um corpo imerso ou flutuante é igual ao peso do líquido que ele desloca."
Nota: na superfície da Terra o seu peso é 85 gramas menor que o registrado na balança.
, Fahrenheit, Flourens
Pierre Flourens (1794-1867), médico francês, provou que a ablação do Tronco Encefálico (não do Cerebelo) causa morte imediata, por isso, a forma mais eficiente de se suicidar é destruindo a Sistema Reticulado Ativadoro Ascendente (SARA) do Tronco Encefálico.
, Bernard
Claude Bernard (1813-1878), médico francês, pai da Fisiologia, criou o conceito de Meio Interno, atualmente chamado de Líquido Intersticial (o meio líquido que banha as células).
, Cannon
Walter Cannon (1871-1945), fisiologista americano, criou o Princípio da Homeostase (estabilidade do Meio Interno) cujo operadores (anjos da guarda da Homeostase) são os Reflexos e resolveu um antigo problema: Heráclito dizia "Tudo flui" e Parmênides dizia "Nada muda". Estabilidade = Equilíbrio dinâmico.
, Lavoisier
Walter Cannon (1871-1945), fisiologista americano, criou o Princípio da Homeostase (estabilidade do Meio Interno) cujo operadores (anjos da guarda da Homeostase) são os Reflexos e resolveu um antigo problema: Heráclito dizia "Tudo flui" e Parmênides dizia "Nada muda". Estabilidade = Equilíbrio dinâmico.
, Carnot.
Sadi Carnot (1796-1832), engenheiro francês, pai da Termodinâmica, estabeleceu as bases teóricas do funcionamento das máquinas térmicas usando 4 processos: 2 lentos isotérmicos
Lei de Boyle-Mariotte
e 2 adiabáticos.
Carnot, se eu tocar fogo na água ela pode virar gelo? Sim.
1º- Expansão isotérmica: 0 = +Q - W (2-3): O Calor adicionado é transformado em Trabalho positivo.
O modelo matemático é a Lei de Boyle-Mariotte: P1V1 = P2V2 = k
Carnot supunha que o Calor absorvido era um fluido elástico sem massa capaz aumentar o Volume do Sistema, chamado de Calórico e, por isso, a Pressão diminui. Nota: Este "estranho" processo de encher (por fora) um balão com a Pressão diminuindo ocorre na Respiração Pulmonar e em festinhas de crianças! Lembre-se que se pode variar o Volume (Sistema fechado) apenas com a Temperatura e/ou com a Pressão

2º- Expansão adiabática: ΔU = 0 + W (3-4): A Energia interna é transformada em Trabalho positivo.
O modelo matemático é a Lei de Poisson: P1(V1y) = P2(V2y) = k, y é o expoente 'adiabático' de Poisson. Não há vizinhança, portanto o Sistema é o Universo. À medida que a temperatura diminui (Entropia aumenta), tendendo ao Zero Absoluto, resultado: o Volume aumenta e a Pressão diminui. Nota: Quando se usa um spray a lata esfria. No caso dos motores de combustão interna a expansão pára porque a biela do pistão é curta. O nosso Universo está esfriando e expandindo.

3º- Compressão isotérmica: 0 = -Q - W (4-1): O Calor removido é transformado em Trabalho negativo.
O modelo matemático é a já conhecida Lei de Boyle-Mariotte
...esfiram o gás da câmara parando o processo adiabático (4).

4º- Compressão adiabática: ΔU = 0 - W (1-2): A Energia interna é transformada em Trabalho negativo.
O modelo matemático é a já conhecida Lei de Poisson.

Obs: O trabalho das 2 adiabáticas é Zero. O Trabalho da Isotérmica T2 é maior que a de T1.
Discutir o conceito de Biofísica e sua relação com a Homeostase.
Discutir os 12 principais conceitos (e unidades) termodinâmicos do adulto médio normal.
Enunciar as Leis da Termodinâmica e descrever os 5 tipos principais de transformações termodinâmicas.
Citar e exemplificar alguns tipos de transformações de Energia.
Discutir os 3 mecanismos de transferência de Energia (Energia em trânsito).
Explicar a Equação de resfriamento e o mecanismo de Regulação da temperatura corporal.

3- Radiação ionizante e não-ionizante... Fontes de radiações. Lei do decaimento radioativo. Interação com o organismo.
Röntgen,
Wilhelm Röntgen (1845-1923), físico alemão, descobridor os Raios X, primeiro a pedir e radiografar a mão da sua esposa Bertha.
*Becquerel,
*Henri Becquerel (1852-1908), físico francês, pai da Radioatividade, descobrui o isótopo radioativo do Urânio.
**Curie, *Muller,
Hermann Muller (1890-1967), *1946, geneticista americano, demonstrou que os raios X aceleram ou mesmo desencadeiam mutações genéticas por permutação cromossômica (crossing-over) na meiose.
*Hounsfield & *Cormack.
Godfrey Hounsfield (1919-2004), engenheiro britânico e Allan McLeod Cormack (1924-1998), matemático sul-africano, desenvolveram o CAT (Tomografia Axial Computadorizada).
Definir Radiação, discutir e exemplificar as principais fonte de radiação naturais e artificiais.
Discutir os meios de propagação e as características da radiação.
Usar a Lei do decaimento radioativo para calcular a massa radioativa restante após um dado número de t1/2.
Discutir os efeitos biológicos da radiação ionizante.
Discutir os efeitos biológicos da radiação não-ionizante.

4- Mecânica ondulatória... Propriedades das ondas mecânicas. Ressonância. Efeito piezoelétrico. Ultrassom. Efeitos biológicos.
Anfiteatro
Anfiteatro de Epidauro na Grécia, acústica perfeita, dá p'ra ouvir o som de um alfinete jogado no palco até nas últimas bancadas.
, Ressonância, Foucault
Jean Foucault (1819-1868), físico e astrônomo francês, inventou do pêndulo de Foucault, um dispositivo que demonstra o efeito da rotação da Terra.
, *Bell, Curie
Pierre Curie (1859-1906) e Jacques Curie (1856-1941), descobriram que determinados materiais, como o cristal de quartzo, quando submetidos a uma pressão geram eletricidade e vice-versa, chamado de efeito piezoelétrico, descrito matemáticamente por Gabriel Lippmann (1845-1921), *1908, físico francês.
Definir ondas mecânicas e exemplificar as principais fontes de vibração.
Descrever as características e tipos de movimento das ondas mecânicas.
Descrever os tipos e propriedades do meio de transmissão e as Leis da propagação.
Classificar e discutir os efeitos biológicos e aplicações do ultrassom.

5- Biofísica da Circulação... Hemodinâmica. Lei de Poiseuille (F = ΔP/R). Tipos de Fluxo. Número de Reynolds.
Harvey
William Harvey (1578-1657), médico britânico, demostrou que o sangue circulava entre o coração, artérias e veias, nesta ordem.
, Hales
Stephen Hales (1677-1761), fisiologista britânico, mediu diretamente a Pressão Arterial numa égua deitada cuja coluna de sangue atingiu (inacreditáveis) 2,9 metros de altura.
, Malpighi
Marcello Malpighi (1628-1694), médico italiano, pai da Histologia, descobriu como o sangue passa das artérias para as veias visualizando o corpúsculo renal.
, Torricelli
Evangelista Torricelli (1608-1647), físico italiano, inventou o barômetro e o Disco Voador de Mercúrio estacionado a 20 km de altitude, tem 0,5 cm de altura e a face superior coberta por vácuo.
, Poiseuille
Jean-Louis-Marie Poiseuille (1797-1869), médico e físico francês, criou o hemodinamômetro e a Lei de Poiseuille. A equação de Hagen-Poiseuille descreve um fluxo incompressível de baixa viscosidade através de um tubo de seção transversal circular constante e com fluxo laminar.
, Reynoud
Osborne Reynolds (1842-1912), físico britânico, estabeleceu o relacionamento numérico entre os fatores que determinam o tipo de fluxo (linear ou turbulento).
, Bernoulli
Daniel Bernoulli (1700-1782), matemático holandês, desenvolveu um teorema que prevê como a velocidade de um fluido "chupa" as paredes do tubo (na verdade diminui a pressão sobre as paredes).
, *Korotkoff
Nikolai Korotkoff (1874-1920), *1924, médico russo, criou o método de medida indireta da PA associando o esfignomanômetro, o estetoscópio e o Fluxo turbulento.
, von Esmarch.
Friedrich von Esmarch (1823-1908), cirurgião alemão, desenvolveu uma faixa (bandagem), usada inclusive em cirurgias exagues, que envolve uma extremidade da parte distal para a proximal, remove o sangue e, evidetemente, pára o fluxo.
Citar alguns parâmetros e equações hemodinâmicos e suas faixas de normalidade.
Definir e discutir as variáveis Volume, Pressão, Resistência e Fluxo.
Compreender as relações entre Volume, Pressão, Resistência, Fluxo.
Definir e calcular a Energia, Trabalho, Potência e Eficiência Cardíaca.
Usar a Lei de Poiseuille para calcular a Pressão e o Fluxo em função da Resistência.
Definir os tipos de Fluxo com base no Número de Reynolds e relacioná-lo à Equação de Poiseuille.
Explicar o mecanismo de Regulação da Pressão Arterial Sistêmica a curto prazo.

4- Biofísica da Respiração... Aerodinâmica. Lei de Fick.
Discutir as Leis dos gases.

5- Água e soluções aquosas... Importância da água como solvente. Propriedades das soluções aquosas. Equilíbrio ácido-básico.
Discutir a importância da Água como solvente e suas propriedades físico-química.
   01- Temperatura
   02- Polaridade
   03- Calor específico (capacidade térmica ou capacitância térmica)
   04- Tensão superficial e Surfactante
   05- Densidade = massa do corpo/volume do corpo (g/mL ou g/cm3)
Discutir e explicar as propriedades das Soluções aquosas.
   01- Solubilidade (água de solvatação)

   02- Osmolaridade
   03- Viscosidade
   03- Condutibilidade elétrica
   04- Movimento browniano
   05- pH (potencial hidrogeniônico)
   06- Soluções tampão
   07- Equilíbrio ácido-básico.

7- Membranas biológicas... Célula. Teoria celular. Modelos e transporte através da membrana citoplasmática.
Hooke, Watson e Crick, *Gorter, Singer, Fick.
Discutir o conceito de célula e Teoria Celular.
Discutir os diferentes modelos de membrana e listar suas funções.
Discutir a composição físico-química da membrana e listar suas especializações e funções.
Discutir as especializações da membrana e listar suas funções.
Discutir e exemplificar os diferentes tipos de mecanismos de transporte através da membrana.
Definir e quantificar cada um dos volumes e compartimentos hídricos do organismo.

8- Potenciais eletroquímicos e bioeletrogênese... Equação de Nernst. Equilíbrio de Donnan. Potenciais eletroquímicos.
Registro do potencial elétrico transmembrana plasmática
Registro do potenciais elétricos extracelular: ECG, EMG e EEG.
Registro do potencial elétrico em miniatura na placa motora.
Registro do membrana epitelial: Clampeador de voltagem e Câmara de Ussing.