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Biofísica
Faculdade de Educação e Artes – FEA
Prof. Dr. Sergio Pilling (IP&D/ Física e Astronomia)
1) O que é e para que serve o Curso de biofísica?
A biofísica é uma ciência interdisciplinar que aplica as teorias e os métodos da física para resolver questões de biologia. Em outras palavras podemos dizer que a biofísica é o estudo da matéria, espaço, energia e tempo que ocorrem nos sistemas biológicos. A biofísica busca enxergar o ser vivo com um corpo, que ocupando lugar no espaço, e transformando energia, existe num meio ambiente o qual interage com este ser. Aspectos elétricos, gravitacionais, magnéticos e mesmo nucleares estão na fundamentação de vários fenômenos biológicos, e portanto, podem ser tratados pelos conhecimentos das ciências físicas. É estudada por algumas ciências da saúde e biológicas, como Medicina, Fonoaudiologia, Odontologia, Enfermagem e principalmente na Biologia, Terapia Ocupacional, Fisioterapia e Biomedicina.
Alguns biofísicos famosos:
- Luigi Galvani, descobridor da bioelectricidade
- Hermann von Helmholtz, primeiro a medir a velocidade de impulsos nervosos
- Alan Hodgkin e Andrew Huxley, visão moderna do impulso nervoso
- Georg von Békésy, investigação sobre a audição humana
- Bernard Katz, descoberta do funcionamento das sinapses
- Maurice Wilkins e Rosalind Franklin, pioneiros da cristalografia de DNA
- Francis Crick, descoberta da estrutura do DNA
- Max Perutz e John Kendrew, pioneiro da cristalografia de proteínas
Introdução: O curso de biofísica, sua importância e seus objetivos
2) O que se ensina no curso de biofísica.
A disciplina de biofísica é ministrada para vários cursos da área biológica e da saúde. O curso ministrado aqui tem cinco tópicos centrais: i) estudo dos movimentos em sistemas biológicos, Biomecânica. ii) a interação de fenômenos ondulatórios com sistemas biológicos (ex. som e luz) e estudo da biofísica da fonação, audição e visão. iii) O estudo da física dos fluídos em sistemas biológicos. Pressão, Biofísica da circulação e sistema cardiovascular, velocidade do sangue e seu escoamento. Biofísica da respiração e da função renal. iv) A interação da radiação ionizante e não ionizante (Raios X, Gama, Íons, elétrons) em sistemas biológicos. v) Técnicas biofísicas de análise e imageamento: Espectroscopia, Eletroforese, Raio X, Tomografia, Centrifugação, Osmose, Ressonância magnética, etc.
3) Objetivos do Curso.
O estudo das ciências da saúde está se tornando cada vez mais quantitativo em seus aspectos experimentais e teóricos, refletindo o uso dos métodos e conceitos fundamentais desenvolvidos nas ciências básicas, principalmente em Física. O emprego de equipamentos e dispositivos desenvolvidos inicialmente para pesquisas físicas é essencial para a obtenção de informações mais completas e precisas em experiências e em práticas médicas. Formular hipóteses, julgamento e análise de resultados são processos típicos de uma metodologia de trabalho e de raciocínio envolvidos na Física e que acreditamos ser útil a outras atividades humanas.
Os principais objetivos do curso são:
- Levar o aluno a conhecer e compreender algumas leis básicas que governam os fenômenos físicos que ocorrem em sistemas biológicos utilizando como exemplo principal o corpo humano (a física dos sistemas: respiratório, circulatório, auditivo, visual e nervoso).
- Melhorar a familiarização e “intimidade” do aluno com a matemática, mostrando seu lado prático e sua utilidade no dia-a-dia. Rever alguns conceitos já vistos no 2º grau, exercitá-los e utilizá- los de maneira prática na descrição de sistemas biológicos.
- Apresentar ao aluno emprego de técnicas de interação da radiação ionizante ou excitante em sistemas biológicos.
- Apresentar ao aluno diferentes técnicas de analise e imagem de sistemas biológicos que são fundamentadas que são descritas por fenômenos físicos como por exemplo, espectoscopio, Raios X, eletrocardiograma, ressonância magnética, tomografia, etc.
- Despertar no aluno a curiosidade a cerca dos fenômenos físicos por trás dos sistemas biológicos.
4) Bibliografia:
- OKUNO, E., CALDAS, I.L., CHOW, C., 1986, “Física para Ciências Biológicas e Biomédicas”, Ed. Harbra
- DURAN J. E. R., 2003, “Biofísica – Fundamentos e Aplicações”, Ed. Peason
- HENEINE I. F., 2000, “Biofisica Básica”, Ed. Atheneu.
- HALLIDAY, D., RESNICK, R; WALKER J., 2008, "Fundamentos de Física”, Vol. 1 e 4, ed. LTC.
- MOURÃO JÚNIOR, C.A.; ABRAMOV D.M., 2009, “Curso de Biofísica”, ed. GEN/Guanabara Koogan.
5) Critérios de avaliação:
- Esta disciplina possui três avaliações: P1 (Prova escrita referente ao conteúdo do 1º bimestre); P2 (Seminário oral + trabalho escrito); PF (Prova final referente ao conteúdo total incluído seminários). Todas as avaliações valem de 0 a 10.
- Para ser aprovado o aluno precisa ter média de aproveitamento MA = (P1+P2)/2 ≥ 5.
- No caso do aluno faltar uma prova ou tirar MA < 5.0 existe este deve fazer a prova final. Nesse caso para ser aprovado o aluno precisa ter média final MF=(MA+PF)/2 ≥ 5.
- Se o aluno faltar 2 provas será automaticamente reprovado.
- Se o aluno tiver mais de 5 faltas (~ 25% do curso) sem justificativas será automaticamente reprovado.
Cronograma Preliminar do curso de Biofísica – 2011A
NO^ AULA / DATAS
01 2/ FEV Recepção aos alunos; Ementas e objetivos do curso; Avaliação do curso; PARTE A –Sistemas de Unidades, Grandezas, Precisão e Gráficos.
02 9/ FEV PARTE A – Movimentos. Introdução à biomecânica e biodinâmica.
03 16/^ FEV^ PARTE A – Ondas, Som, intensidade sonora, decibel. Introdução à bioacústica.
04 23/ FEV PARTE A – Luz como uma onda, refração, difração, lentes delgadas e formação da imagem, instrumentos ópticos (equação dos fabricantes de lentes):
05 2/ MAR PARTE A – Fluidos (líquidos e gases), viscosidade, escoamento, difusão. Introdução a hidrostática e hidrodinâmica
06 16/ MAR PARTE B – Conceitos Básicos sobre Radiação, ondas eletromagnéticas. Polarização, dualidade onda-partícula e radiação corpuscular, Radiação ionizante e não-ionizante. Dose.
07 23/^ MAR^ PARTE B – Modelos atômicos. Radioatividade. Radioisótopos .Meia-vida.
08 30/ MAR PARTE B – Raios X e Raios gama, aplicação da radiação em Biologia e Medicina (Tomografia e Tomografia por emissão de pósitrons –PET, Radioterapia).
09 6/ ABR PARTE B – Radiobiologia e Proteção Radiobiológica. Deinococus radiodurans.
10 13/ ABR PARTE B – Técnicas Biofísicas de Análise e Imageamento (Espectroscopia de massas e UV- VIS-IR, Centrifugação, Eletroforese, Difração de Raios X e cristalografia de proteínas,
Ressonância Magnética, Luz Síncrotron)
11 20/ ABR Avaliação P1 (Prova 1)
12 27/ ABR Resultado da P2 e Revisão de Prova
13 4/ MAI PARTE C (SEMINARIOS) – insetos)^ Biofísica da fonação , Produção de som em animais (ex, aves,
14 11/^ MAI^ PARTE C – animais.^ Biofísica da audição^ e o ouvido humano, Ecolocalização (sonar). Ouvido dos
15 18/ MAI PARTE C –^ Biofísica da visão^ e Olho humano, defeitos do olho. Olhos dos animais.
16 25/ MAI PARTE C –^ Biofísica da circulação^ e Sistema cardiovascular, Eletrocardiograma.
17 1/ JUN PARTE C – anfíbios. Biofísica do olfato^ Biofísica da respiração. , Musculatura e troca de gases, Respiracao de peixes e
18 8/ JUN PARTE C –^ Biofísica da função renal , osmose e diálise.
19 15/ JUN PARTE C – nerst-Plack)^ Biofísica de membranas e Bio-eletricidade^ (Campo elétricos forca elétrica; lei de
20 22/ JUN__ PARTE C – geomagnetismo,^ Bio-luminescência e Bio-magnetismo ( orientação magnética, bactérias magnéticas)Campo magnético e forca magnética,
Entrega de notas dos seminários.
21 29/ JUN__ PARTE C – Febre)^ Bio termologia^ (trocas de calor, regulação de temperatura em diferentes animais,
22 6/ JUL Exame Final
