Resumo aulas biofisica 1

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FACULDADES ADAMANTINENSES INTEGRADAS

BIOFSICA I

Curso: Cincias Biolgicas (4 termo) Prof. Rodolfo

PLANO DE ENSINO Disciplina: Biofsica I Curso: Cincias Biolgicas Departamento: Cincias Professor: Rodolfo Langhi OBJETIVOS GERAIS Prover conceitos fundamentais de biofsica para a compreenso dos fenmenos biolgicos, a nvel macroscpico, celular e molecular, relacionando as leis fsicas com a biologia. Estabelecer a relao entre a cincia da biofsica e o desenvolvimento da pesquisa e tecnologia, baseada na observao e experimentao dos fenmenos. CRITRIOS DE AVALIAO Anlise do desempenho do aluno em aula Entrega peridica de folhas de exerccios Avaliaes individuais Trabalhos de pesquisa e reflexo em sala de aula e em campo Apresentaes orais METODOLOGIA Aulas expositivas Pesquisas individuais e em grupo sob orientao do professor Resoluo de exerccios em aula Seminrios EMENTA Natureza da matria. Espectro eletromagntico. Radiaes: tipos, aplicaes e cuidados. Ondulatria e audio. Ultra-som, infra-som e acstica. ptica e viso. Caractersticas ondulatrias e particulares da luz. Corretivos para viso.

CONTEDO PROGRAMTICO 1. Radiaes 1.1 conceito 1.2 espectro eletromagntico 1.3 tipos de radiaes, aplicaes e cuidados 2. Audio 2.1 ondulatria da fonao e audio 2.2 funcionamento do processo auditivo 2.3 bioacstica 2.4 aplicaes mdicas do som (ultra-som) 3. Viso 3.1 natureza da luz e propriedades 3.2 biofsica do olho humano 3.3 anormalidades e correes da viso BIBLIOGRAFIA BSICA DURN, J. E. R. Biofsica: fundamentos e aplicaes. So Paulo: Prentice Hall, 2003. FRUMENTO, A. S. Biofsica. Argentina: Intermdica, 1974. HENEINE, I. F. Biofsica Bsica. So Paulo: Atheneu: 1991. OKUNO, E. e CHOW, C. Fsica para cincias Biolgicas e mdicas. So Paulo: Harbra, 1986. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR GARCIA, E. A. C. Biofisica. So Paulo: Salvier, 1997. GUYTON, A. C. Fisiologia humana. 6 ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 1984.Radiaes A luz tem natureza eletromagntica, onde composta por pequenos corpsculos que so ejetados das fontes luminosas com grande velocidade. Segundo teorias, a luz se

propaga com velocidade constante no vcuo. Hoje se admite que sua natureza simultaneamente corpuscular e ondulatria. Assim, cada fton uma onda e uma partcula. O espectro eletromagntico inclui radiaes de freqncia muito baixas, como aquelas relacionadas com as transmisses de rdio (ondas largas), at radiaes de freqncia muito elevadas como os raios csmicos. A faixa de radiaes eletromagnticas que pode ser captada pelo olho humano est situada entre 370 e 740nm. Esta faixa muito pequena se comparada gama de freqncia do espectro eletromagntico que inclui freqncia de at 1024Hz. Para calcularmos a energia de um feixe eletromagntico utilizamos as seguintes equaes: Ec = m . v2 2 Atravs do Sistema Internacional temos que: Ec = energia cintica (J) m = massa (Kg) v = velocidade da partcula (m/s)

.f= v

(lmbda) = comprimento da onda (m)f = freqncia da onda (Hz) v = velocidade (m/s) A freqncia o nmero de vezes que o fenmeno se repete em um intervalo de tempo, medido em ciclos por segundo (Hertz Hz), onde esses ciclos so os movimentos completos, o de ida e volta mesma posio inicial. O perodo (T) a durao do ciclo. As ondas eletromagnticas podem interagir com a matria como se fossem partculas. A energia radiante muitas vezes se comporta como se estivesse compactada, formando pacotes aos quais se chama de quanta (singular quantum) ou ftons. Os ftons se propagam com a velocidade da luz e transportam uma energia (E) que funo da sua freqncia (f) e h a constante de Plank(6,63x10-34J.s): E=h.f A energia transportada pelos ftons medida em eltron-volt (eV = 1,6x10-13J). Um eV corresponde energia cintica adquirida por um eltron quando acelerado, a partir

do repouso, por uma diferena de potencial de 1V. Ftons com energia superior a 15eV so capazes de ionizar tomos e molculas e por isso se chamam radiaes ionizantes.

Tipos de Radiaes As radiaes de ambos os tipos, corpusculares e eletromagnticas, quando possuem energia suficiente atravessam a matria ionizando tomos e molculas, e assim modificando-lhes o comportamento qumico. Existem 3 tipos de radiaes que so elas: - Alfa (): A partcula alfa formada por dois prtons e dois nutrons e por isso semelhante ao ncleo de hlio. A distncia que a partcula percorre antes de parar chamada alcance. O alcance das partculas alfa muito pequeno, cerca de 0,33x10-2 cm no tecido humano e 0,55cm no ar, sendo detida por uma folha de papel. Seu uso em humanos proibido e a ingesto de alimentos contaminados com emisso alfa muito grave. - Beta ( ): A partcula beta tem a massa do eltron, e pode ser negativa (negatron) ou positiva (positron). Seu alcance no tecido humano de 0,50cm e no ar de 420cm. Ela capaz de atravessar vrios centmetros de uma camada de ar, e betas mais energticas passam uma folha de papel ou de lamina pouco espessa de mica. - Gama ( ): Os raios gamas so ondas eletromagnticas extremamente penetrantes. Eles interagem com a matria pelo efeito fotoeltrico, Compton ou pela produo de pares, e nesses efeitos so emitidos eltrons ou pares eltron psitron, que por sua vez ionizam a matria. Seu alcance no tecido humano de 9,91cm e no ar transparente. As radiaes gama so as menos ionizantes, mas seu perigo reside justamente na dificuldade de proteo.

Raios X

Os raios X so tambm ondas eletromagnticas, exatamente como os raios gama, diferindo apenas quanto origem, pois os raios gamas se originam dentro do ncleo atmico, enquanto que os raios X tm origem fora do ncleo, na dexcitao dos eltrons. Produo de Raio X Os raios X so produzidos essencialmente por dois mecanismos: 1. Raio X orbital 2. Raio X de frenagem quando eltrons so acelerados acima de certa velocidade e chocam-se contra obstculos, a energia cintica liberada como Raio X. Propriedade dos Raios X De acordo com a energia intrnseca, os raios X so classificados em: Duros (muito energticos); Mdios; Moles (pouco energticos). O nome duro e mole est relacionado capacidade de penetrao dos raios X: os duros penetram mais profundamente que os moles, sendo capazes de atravessar os ossos e os raios X moles penetram apenas os tecidos moles (pouco densos). Radiaes na Natureza Nosso planeta est exposto radiao csmica (partculas com grande energia provenientes do espao) e a radiao proveniente de elementos naturais radioativos existentes na crosta terrestre como potssio, csio, etc. Cerca de 30 a 40% dessa radiao se deve a raios csmicos, alguns materiais radioativos como: Potssio-40, Carbono-14, Urnio,etc; presentes em quantidades variadas nos alimentos.

Proteo contra radiao Pela exposio radiao, tornou-se necessrio estabelecer meios de proteo aos que trabalham com radiao e populao em geral. Trs grandezas fsicas so definidas para medir a radiao: 1. Exposio (X) Os raios X ou gama, ao interagir com os tomos de um meio, produzem eltron ou pares de eltron-psitron. A exposio X uma grandeza fsica definida para esses raios tendo o ar como meio de integrao. A unidade de exposio o Roentgen (R). X = Q m 2. Dose absorvida (D) Uma vez que a exposio definida em termos de ionizao das partculas do ar, ela no pe adequada para descrever a energia de qualquer tipo de radiao absorvida por qualquer tipo de meio. Dessa forma, foi introduzida a grandeza dose absorvida (D). Ela definida pela ICRU como sendo energia (E) absorvida da radiao pela massa (m) do absorvedor. A unidade oficial o Rad (radiotion absorved dose): 3. Dose Equivalente (H) Os efeitos qumicos e biolgicos que ocorrem num meio exposto radiao dependem no s da energia absorvida pelo meio, mas tambm do tipo da radiao incidente e da distribuio da energia absorvida. Definida como o produto da dose absorvida (D) pelo fator de qualidade (Q) e pelos fatores de modificao (N). H = D.Q.N O fator de qualidade Q produz maior nmero de ionizao no tecido por unidade de comprimento, causa maior dano biolgico do que aquela que produz maior nmero de ionizao por unidade de comprimento. D = E/m

Limite de Radiao Os limites so estabelecidos de forma a restringirem os efeitos somticos nos indivduos expostos na sua descendncia direta e na populao como um todo. A ICRP fixou 50mSv o limite anual de dose equivalente para os que trabalham com radiao. Para a populao em geral, limitou-se em 5mSv a dose equivalente anual.

Nutrons Os Nutrons so partculas sem carga e no produzem ionizao diretamente, so corpusculares, mas a fazem indiretamente, transferindo energia para outras partculas carregadas que, por sua vez, podem produzir ionizao. So muito penetrantes e podem ser blindadas por materiais ricos em hidrognio, por exemplo, a parafina e a gua. Sua carga 0 e sua massa 1,675x10-27 kg.

Radioistopos Os ncleos de um dado elemento com nmero diferente de nutrons so chamados de istopos do elemento. Estes podem ser estveis (no se modificam espontaneamente, no so radioativos) e instveis (emitem espontaneamente partculas ou energia pelo ncleo). Os istopos instveis so radioativos e por isso conhecidos como radioistopos.

Decaimento A velocidade com que as substancias radioativas se desintegram varia de um radionucldeo para outro. Essa taxa de desintegrao proporcional ao numero de tomos instveis que esto presente na amostra. = 0,693 t 1/2

Meia-vida o tempo necessrio para que a atividade de uma amostra diminua para a metade do valor inicial. Depois, sua outra metade sofre decaimento. Para calcular a meia-vida usamos a seguinte equao: N = No 2t/T onde: N o numero de tomos que restou aps o decaimento em um tempo t No o numero de tomos da amostra antes de contagem do tempo do decaimento T a Meia-vida.

Datao por C-14 Um dos elementos usados o14

C, que tem especial interesse biolgico, porque

participa do ciclo do carbono em seres vivos. O 14C radiativo (instvel). J o 12C estvel. A cada 1 tomo de 14C temos 1012 tomos de 12C. O 14C continuamente formado na atmos