Anatomia e Fisiologia Humana
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Anatomia e Fisiologia Humana Disciplina: Engenharia Biomédica Prof. Ernesto F.F. Ramírez Sumário 1. Introdução 2. Sistemas Orgânicos 2.1. Sistema Circulatório 2.2. Sistema Respiratório 2.3. Sistema Nervoso 2.4. Sistema Muscular 3. Homeostase Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 2 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 relações Útil durante o projeto de um equipamento médico Estudo do funcionamento dessas estruturas Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 3 Introdução (cont...) •Posições Anatômicas (I) proximal distal Vista Anterior Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 4 Introdução (cont...) •Posições Anatômicas (II) Superior Inferior Vista Lateral Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 5 Introdução (cont...) •Posições Anatômicas (III) Medial Lateral Vista Posterior Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 6 Introdução (cont...) •Posições Anatômicas (IV) Plano Frontal ou Coronal Plano Sagital Plano Transaxial Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 7 Introdução (cont...) •Posições Anatômicas (V) Sentido Cranial Sentido Caudal Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 8 Introdução (cont...) •Divisão do Corpo Humano • 02 Regiões Principais: Cabeça, pescoço e tronco Axial e Apendicular Membros (extremidades superiores e inferiores) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 9 Introdução (cont...) Água (mais de 60% do peso) Célula = + 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 Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 10 Introdução (cont...) •Vegetais e Bactérias: células procarióticas (não existe membrana no núcleo e organelas) •Corpo Humano: células eucarióticas Núcleo Membrana Plasmática Citoplasma Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 11 DNA e manifestação dos genes: Introdução (cont...) •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 transcrição para 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 Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 12 Introdução (cont...) 2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...) Replicação do DNA ( erro < 1 / 109 ) 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 Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 13 Introdução (cont...) 2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...) Transcrição do DNA A T G C T A C G Enzima A T G C U A C G Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 14 Introdução (cont...) 2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...) Transcrição do DNA (cont...) A T G C T A C G U A C G 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) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 15 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; Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 16 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; Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 17 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. Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 18 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 Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 19 2.1) Sistema Circulatório (cont...) átrio direito Sistemas Orgânicos (cont...) Diagrama esquemático da anatomia do coração átrio esquerdo válvula tricúspide (AV direita) ventrículo direito válvula pulmonar válvula mitral (AV esquerda) ventrículo esquerdo válvula aórtica Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 20 2.1) Sistema Circulatório (cont...) veias pulmonares Sistemas Orgânicos (cont...) Diagrama esquemático do sistema circulatório veias cavas Sangue venoso Sangue arterial Pulmão artérias pulmonares Órgãos artéria aorta Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 21 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.1) Sistema Circulatório (cont...) – Artérias Principais subclávias carótidas aorta ascendente coração aorta descendente ilíacas Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 22 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.1) Sistema Circulatório (cont...) – Veias Principais subclávias jugulares cava superior coração cava inferior ilíacas Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 23 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+ Æ aumento da [Na+] intra Æ despolarização (contração) Æ gasto de ATP para a bomba Na+K+ Æ diminuição da [Na+] intra Æ repolarização (relaxamento) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 24 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.1) Sistema Circulatório (cont...) Nodo sinoatrial Nodo atrioventricular Feixe de His Fibras de Purkinje •É criada uma “frente de onda” eletroquímica de 1 m/s Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 25 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.1) Sistema Circulatório (cont...) Eletrocardiograma (ECG) •Medição / registro da atividade elétrica/ iônica do coração Complexo QRS R T P Q S P = despolarização atrial; Q-S = despolarização ventricular; T = repolarização ventricular e atrial (mascarada) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 26 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.1) Sistema Circulatório (cont...) Débito Cardíaco DC = VS x FC •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) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 27 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.1) Sistema Circulatório (cont...) Curva pressão-volume do coração Pressão (mmHg) A = válvula AV abre B = válvula AV fecha 200 120 D Relaxamento ventricular Ejeção C = válvula aórtica abre C Área = Trabalho D = válvula aórtica fecha Contração isovolumétrica B A Enchimento rápido 0 50 100 Volume (ml) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 28 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.1) Sistema Circulatório (cont...) Curva pressão-volume do coração (cont...) Pressão (mmHg) Curva de um indivíduo normal 200 120 D D Relaxamento ventricular A 0 Ejeção C Curva de um indivíduo com hipertensão C Contração isovolumétrica B A Enchimento rápido 50 100 Volume (ml) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 29 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.2) Sistema Respiratório Anatomia Básica cavidade nasal faringe cavidade oral laringe traquéia bronquíolos sacos alveolares pulmões brônquios •Leva e retira ar das superfícies do CH onde ocorre a difusão entre o ar e o sangue do sistema circulatório Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 30 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.2) Sistema Respiratório (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 Força (α tensão sup erficial ) e ( 1 α raio do alvéolo) O “surfactante” impede os alvéolos de “colabar” Æ RN prematuros ainda não produzem “surfactante”Æ necessário uso de respiradores e “sprays”de surfactante (UTI Neonatal) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 31 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 Æ 350 x 106 alvéolos ~ 60-70 m2 •Respiradores mecânicos Æ pressão positiva (mais usados hoje em dia) ou negativa (respiradores extra-corpóreos, usados em vítimas de hipotermia). Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 32 2.2) Sistema Respiratório (cont...) Volume (litros) 6 Máx. INS Capacidade Total Sistemas Orgânicos (cont...) Volumes e Capacidades Pulmonares (em litros) Capacidade Vital 3 Volume Corrente 2 1 0 Capacidade Funcional Residual Volume de Reserva Expiratória Máx. EX Volume Residual Tempo Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 33 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.3) Sistema Nervoso: integração e controle das funções do CH 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 Æ neurônios aferentes (sensoriais) eferentes (motores) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 34 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.3) Sistema Nervoso (cont...) Cérebro Medula Espinhal Nervos Periféricos Superiores Nervos Espinhais Nervos Periféricos Inferiores Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 35 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.3) Sistema Nervoso (cont...) Divisão Funcional: •Somático: neurônios sensoriais e motores •Autonômico: regulações involuntárias (musc. lisa e cardíaca; glândulas) Simpático Æ “Luta ou Fuga” (fight or flight) Æ coração bate mais rápido, mais sangue no cérebro e músculos e menos sangue nas vísceras e na pele (vasos sanguíneos contraídos x dilatados) Parassimpático Æ retorna o CH ao estado normal Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 36 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.3) Sistema Nervoso (cont...) Esquema de um Neurônio dendritos terminais pré-sinápticos axônio núcleo corpo celular Símbolo: nós de Ranvier axônio Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 37 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.3) Sistema Nervoso (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 Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 38 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.3) Sistema Nervoso (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 Æ circunvoluções e sulcos (área total de 2,25 m2) •Divide-se em massa branca (axônios Æ ligação do tálamo até o córtex) e massa cinzenta (córtex Æ 50 bilhões de neurônios) •Contém os lobos (áreas com funções específicas) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 39 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.3) Sistema Nervoso (cont...) Lobos Cerebrais Frontal Parietal Occipital Temporal Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 40 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.3) Sistema Nervoso (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 Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 41 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.3) Sistema Nervoso (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) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 42 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.4) Sistema Muscular •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 Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 43 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.4) Sistema Muscular (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 Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 44 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.4) Sistema Muscular (cont...) Tecido muscular Fibra muscular (secção transversal) Miofibrila Músculos da coxa Corpo Humano Túbulo transverso Cisterna terminal Contração Muscular Sarcotúbulo Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 45 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.4) Sistema Muscular (cont...) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 46 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.4) Sistema Muscular (cont...) Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 47 Sistemas Orgânicos (cont...) 2.4) Sistema Muscular (cont...) Fibras Musculares Esqueléticas •rápidas: cor vermelha, grandes e densas com bastantes reservas de glicogênio e poucas mitocôndrias Æ 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 Æ fibras musculares são cor-de-rosa (mistura de fibras rápidas e lentas) •para melhorar a resistência à fadiga é necessário fazer condicionamento físico Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 48 3. Homeostase •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 Resposta Receptor Integrador Efetor estímulo Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 49 Homeostase (cont...) •Exemplo de “Bio-feedback” # 1: Controle da Glicemia Baixo nível de glicose no sangue libera Glucagon através das células alfa Fígado libera glicose no sangue Alto nível de Glicose no sangue Pâncreas Nível normal de glicose no sangue libera Insulina através das células beta Células do CH (gordura, hepáticas) retiram a glicose do sangue Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 50 •Exemplo de “Bio-feedback” # 2: Homeostase (cont...) Natriurese por Pressão Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 51 •Exemplo de “Bio-feedback” # 3: Homeostase (cont...) Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona Prof. Ernesto - Engenharia Biomédica - Anatomia e Fisiologia Humana Slide 52
