Anatomia e Fisiologia Humana
Disciplina: Engenharia BiomédicaProf. Ernesto F.F. Ramírez
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Sumário1. Introdução
2. Sistemas Orgânicos
2.1. Sistema Circulatório
2.2. Sistema Respiratório
2.3. Sistema Nervoso
2.4. Sistema Muscular
3. Homeostase
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1. Introdução
• Porque estudar anatomia e fisiologia do CH?
Facilita a comunicação com o corpo
clínico do hospital
Refere-se às estruturas internas e externas do
CH e suas relaçõesEstudo do
funcionamento dessas
estruturas
Útil durante o projeto de um equipamento médico
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (I)
distal
proximal
Vista Anterior
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (II)
Vista Lateral
Superior
Inferior
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (III)
Vista Posterior
MedialLateral
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (IV)
Plano Frontal ou Coronal Plano
Sagital
Plano Transaxial
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (V)
Sentido Caudal
Sentido Cranial
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Introdução (cont...)
•Divisão do Corpo Humano
• 02 Regiões Principais: Axial e Apendicular
Cabeça, pescoço e
tronco
Membros (extremidades superiores e inferiores)
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Célula
Água (mais de 60% do peso)
= +
Compostos orgânicos
carboidratos
lipídios
proteínas
ácidos nucléicos
Elementos químicos mais comuns
O, C, H, N (99% dos átomos)
Ca, P, K, Na, Cl, Mg, S, Fe, I
Introdução (cont...)
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•Vegetais e Bactérias: células procarióticas (não existe membrana no núcleo e organelas)
•Corpo Humano: células eucarióticas
Citoplasma
Núcleo
Membrana Plasmática
Introdução (cont...)
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DNA e manifestação dos genes:
•Cariótipo Humano: 22 pares de cromossomos autossômicos e 01 par de cromossomos sexuais
•Cada cromossomo possui milhares de genes que contém o código para produção de 01 das formas de RNA (ribossômico, mensageiro ou de transporte) que é composto por uma sequência de aprox. 1.000.000 de nucleotídeos
•A replicação do DNA ocorre durante a divisão celular.
•Visto que o DNA fica protegido no núcleo, ocorre a transcriçãopara o RNA-m que sai do núcleo e vai para o citoplasma. Ali o RNA-m se junta a um ribossomo para começar a tradução, que consiste na síntese de cadeias de polipeptídeos através da combinação de aminoácidos trazidos pelo RNA-t
Introdução (cont...)
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2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...)
A T G C
T A C G
A T G C
T A C G
A T G C
T A C G
DNA polimerase
Replicação do DNA ( erro < 1 / 109 )
Introdução (cont...)
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2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...)
A T G C
T A C G
A T G C
U A C GEnzima
Transcrição do DNA
Introdução (cont...)
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2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...)
A T G C
T A C G
Transcrição do DNA (cont...)
RNA-m
O que diferencia a Transcrição da Replicação?
•A ação acontece apenas em um trecho do DNA
•Diferentes enzimas são utilizadas
•Somente é gerado um lado da cadeia (“fita”de RNA-m)
U A C G
Introdução (cont...)
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2. Sistemas Orgânicos•Definição: conjunto de órgãos que funcionam juntos
Combinação de tecidos para realizar tarefas complexas
Sistemas Orgânicos (11)
1)Tegumentar (pele, cabelo, unhas e algumas glândulas): fornece proteção;
2)Endócrino (glândulas sem duto, tais como a tireóide e adrenais): secreção de hormônios;
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Sistemas Orgânicos (cont...)
3) Linfático (glândulas, nódulos linfáticos, linfa e vasos linfáticos): devolve o excesso de fluido e proteínas para o sangue e ajuda a defender o organismo contra infecções;
4)Digestivo (estômago, intestinos e outros): ingere comida e água quebrando moléculas grandes para serem absorvidas nas células e remove dejetos sólidos;
5)Urinário (rins, ureteres, bexiga e uretra): mantém o volume fluido do CH, elimina resíduos metabólicos e ajuda a regular a pressão sanguínea, e os balanços água-sal e ácido-base do CH;
6)Reprodutor (ovários, mamas, células reprodutoras, glândulas e dutos acessórios): produz óvulos ou esperma e fornece o mecanismo para a produção e sustentação do embrião;
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Sistemas Orgânicos (cont...)
7)Circulatório (coração, sangue e vasos sanguíneos): distribuição de substâncias para o CH;
8)Respiratório (vias aéreas e pulmões): fornece oxigênio (O2)e retira gás carbônico (CO2) do sangue;
9)Nervoso (cérebro, coluna cervical, nervos periféricos e órgãos sensoriais): regula as atividades do CH através da detecção e resposta a estímulos internos e externos;
10)Esquelético (ossos e cartilagens): proteção e apoio, produção de células sanguíneas, depósito de cálcio e fósforo;
11)Muscular (músculos esqueléticos): move o corpo e suas partes internas, mantém a postura e produz calor.
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório
Vasos Sanguíneos
•Veias = entram no coração
•Artérias = saem do coração
•Sangue arterial = rico em oxigênio
•Sangue venoso = rico em gás carbônico
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Sistemas Orgânicos (cont...)2.1) Sistema Circulatório (cont...)
Diagrama esquemático da anatomia do coração
válvula tricúspide
(AV direita)
válvula pulmonar
válvula mitral (AV esquerda)
válvula aórtica
átrio direito
átrio esquerdo
ventrículo direito ventrículo
esquerdo
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Sistemas Orgânicos (cont...)2.1) Sistema Circulatório (cont...)
veias cavas
artérias pulmonares
veias pulmonares
artéria aorta
Diagrama esquemático do sistema circulatório
Pulmão Órgãos
Sangue venoso
Sangue arterial
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) – Artérias Principais
coraçãoaorta ascendente
aorta descendente
ilíacas
subcláviascarótidas
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) – Veias Principais
coraçãocava superior
cava inferior
ilíacas
subcláviasjugulares
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...)
Ciclo Cardíaco
•Sístole (contração) X Diástole (relaxamento)
•Pressão arterial = 120 mmHg (sistólica) e 80 mmHg (diastólica)
•Pressão venosa = 25 mmHg (sistólica) e 10 mmHg (diastólica)
•“Sons de Korotkoff” são utilizados para medir a pressão
•Potencial de Ação: Mudança na permeabilidade da membrana plasmática ao Na+ aumento da [Na+] intra despolarização (contração) gasto de ATP para a bomba Na+K+ diminuição da [Na+] intra repolarização (relaxamento)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...)
•É criada uma “frente de onda” eletroquímica de 1 m/s
Nodo atrioventricular
Nodo sinoatrial
Feixe de His
Fibras de Purkinje
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) Eletrocardiograma (ECG)
•Medição / registro da atividade elétrica/ iônica do coraçãoComplexo QRS
P
Q
R
S
T
P = despolarização atrial; Q-S = despolarização ventricular; T = repolarização ventricular e atrial (mascarada)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) Débito Cardíaco
•Débito Cardíaco (DC) = fluxo de sangue bombeado por ventrículo (litros/min)
•Volume Sistólico (VS) = volume de sangue (em litros) bombeado em cada ventrículo durante um ciclo cardíaco, onde VS = Vol. Diastólico Final – Vol. Sistólico Final
•Freqüência Cardíaca (FC) = quantidade de ciclos cardíacos completados em um minuto (bpm = batimentos por minuto)
DC = VS x FC
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) Curva pressão-volume do coração
A B
CD
Volume (ml)
Pressão (mmHg)
0 50 100
120
A = válvula AV abre
B = válvula AV fecha
C = válvula aórtica abre
D = válvula aórtica fecha
Enchimento rápido
Contração isovolumétrica
Ejeção
Relaxamento ventricular
200
Área = Trabalho
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) Curva pressão-volume do coração (cont...)
A B
CD
Volume (ml)
Pressão (mmHg)
0 50 100
120
Enchimento rápido
Contração isovolumétrica
Ejeção
Relaxamento ventricular
200
Curva de um indivíduo normal
Curva de um indivíduo com hipertensão
A
D C
B
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Sistemas Orgânicos (cont...)2.2) Sistema Respiratório
•Leva e retira ar das superfícies do CH onde ocorre a difusão entre o ar e o sangue do sistema circulatório
cavidade nasal
cavidade oralfaringe
laringe
traquéia
pulmõesbrônquios
bronquíolos sacos alveolares
Anatomia Básica
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2.2) Sistema Respiratório (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Propriedades dos Pulmões:
•Complacência: capacidade de expansão (100 x balão de “festa”)
•Elasticidade: Capacidade de retornar ao seu estado original
•Tensão superficial: resistência à distensão nos alvéolos
)1()sup( alvéolodoraioeerficialtensãoForçaα
α
O “surfactante” impede os alvéolos de “colabar” RN prematuros ainda não produzem “surfactante” necessário uso de respiradores e “sprays”de surfactante (UTI Neonatal)
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2.2) Sistema Respiratório (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Respiração: processo mecânico (INspiração e EXpiração)
•15 a 20 respiradas por minuto
•Tempo(EX) ~ 2 x Tempo(INS)
•Adulto 350 x 106 alvéolos ~ 60-70 m2
•Respiradores mecânicos pressão positiva (mais usados hoje em dia) ou negativa (respiradores extra-corpóreos, usados em vítimas de hipotermia).
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2.2) Sistema Respiratório (cont...) Sistemas Orgânicos (cont...)
Volumes e Capacidades Pulmonares(em litros)
0
Capacidade Total
Capacidade Vital
Capacidade Funcional Residual
Volume Corrente
Volume de Reserva Expiratória
Volume Residual1
2
3
6
Máx. EX
Máx. INS
Tempo
Volume (litros)
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2.3) Sistema Nervoso: integração e controle das funções do CHSistemas Orgânicos (cont...)
Divisão Anatômica:
•Central (SNC): todos os tecidos nervosos encobertos por ossos (cérebro e medula espinhal)
•Periférico (SNP): todos os tecidos nervosos que habilitam o corpo a detectar e responder a estímulos internos e externos
12 pares de nervos craniais
31 pares de nervos espinhais neurônios
aferentes (sensoriais)
eferentes (motores)
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Nervos Periféricos Inferiores
CérebroMedula Espinhal
Nervos Espinhais
Nervos Periféricos Superiores
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Divisão Funcional:
•Somático: neurônios sensoriais e motores
•Autonômico: regulações involuntárias (musc. lisa e cardíaca; glândulas)
Simpático “Luta ou Fuga” (fight or flight) coração bate mais rápido, mais sangue no cérebro e músculos e menos sangue nas vísceras e na pele (vasos sanguíneos contraídos x dilatados)
Parassimpático retorna o CH ao estado normal
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Esquema de um Neurônio
dendritos terminais pré-sinápticos
axônio
núcleo
corpo celular
nós de Ranvier
Símbolo:axônio
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Composição do Neurônio
Axônio:
•varia de mm (cérebro) a 1m (medula espinhal até o pé)
•possui múltiplas sinapses (pontos de contato que contém neurotransmissores)
•nós de ranvier são “gaps”que aceleram a condução nervosa
Corpo Celular:
•possui o núcleo e múltiplos dendritos
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Massa Encefálica: Grande massa de tecido nervoso
Divisão em 3 partes: Cérebro, Diencéfalo e Haste Cerebral/Cerebelo
Cérebro:
•02 hemisférios conectados pelo corpo caloso circunvoluções e sulcos (área total de 2,25 m2)
•Divide-se em massa branca (axônios ligação do tálamo até o córtex) e massa cinzenta (córtex 50 bilhões de neurônios)
•Contém os lobos (áreas com funções específicas)
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Lobos Cerebrais
FrontalOccipital
Temporal
Parietal
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Lobo Frontal:
•movimentos voluntários dos músculos esqueléticos
•análise de experiências sensoriais
•personalidade, memória, emoções, raciocínio, julgamento, planejamento e fala
Lobo Parietal: resposta aos estímulos da pele e dos músculos
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2.3) Sistema Nervoso (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Lobo Occipital:
•integra o movimento dos olhos (direção e foco)
•correlaciona imagens com experiências sensoriais
Lobo Temporal:
•interpreta experiências sensoriais, memoriza e registra estímulos visuais e sonoros (recebe neurônios da cóclea)
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2.4) Sistema MuscularSistemas Orgânicos (cont...)
•CH possui de 600 a 700 músculos esqueléticos que correspondem a 40% da massa corpórea
•Divisão:
•Musculatura axial:
-proveniente do esqueleto axial
-60% dos músculos esqueléticos do CH
-posiciona a cabeça e a coluna, além de mover as costelas durante a respiração
•Musculatura apendicular: proveniente do esqueleto apendicular
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2.4) Sistema Muscular (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Tipos de músculos (localização)
a)Lisos: paredes dos vasos sanguíneos
b)Cardíacos: coração
c)Esqueléticos:
•geram calor para manter a temperatura do CH
•mantém a postura (contração contínua)
•geram/direcionam a força que move os ossos e juntas do corpo e da pele da face
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2.4) Sistema Muscular (cont...) Sistemas Orgânicos (cont...)
Corpo HumanoMúsculos da coxa
Tecido muscular
Fibra muscular (secção transversal)
Miofibrila
Túbulo transverso
Cisterna terminal
Sarcotúbulo
Contração Muscular
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2.4) Sistema Muscular (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
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2.4) Sistema Muscular (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
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2.4) Sistema Muscular (cont...)Sistemas Orgânicos (cont...)
Fibras Musculares Esqueléticas
•rápidas: cor vermelha, grandes e densas com bastantes reservas de glicogênio e poucas mitocôndrias rapidez (tempo de propagação < 10 ms) e força, mas fadiga rápida (pouca ATP)
•lentas: brancas e 3 vezes mais lentas, entretanto possuem períodos de contração maiores com menos fadiga
•Corpo Humano fibras musculares são cor-de-rosa (mistura de fibras rápidas e lentas)
•para melhorar a resistência à fadiga é necessário fazer condicionamento físico
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•Processo em que as condições físico-químicas do CH são mantidas em faixas estáveis (temperatura, pressão, frequência cardíaca, frequência respiratória, níveis de oxigenação, concentrações iônicas, etc.)
•Mecanismo de “Bio-feedback” mantém a homeostase
Receptor
estímulo
Integrador Efetor
Resposta
3. Homeostase
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•Exemplo de “Bio-feedback” # 1:
Controle da Glicemia
Homeostase (cont...)
Baixo nível de glicose no sangue
Alto nível de Glicose no sangue
Pâncreas
Fígado libera glicose no sangue Nível normal
de glicose no sangue
Células do CH (gordura,
hepáticas) retiram a glicose do
sangue
libera Glucagon através das células alfa
libera Insulina através das células beta
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•Exemplo de “Bio-feedback” # 2:
Natriurese por Pressão
Homeostase (cont...)
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Homeostase (cont...)•Exemplo de “Bio-feedback” # 3:
Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona