APLICACIN DE GASES EN SISTEMAS BIOLOGICOS

APLICACIN DE GASES EN SISTEMAS BIOLOGICOS

I. INTRODUCCINEl comportamiento de los gases est determinado por tres factores: presin, volumen y temperatura, por ejemplo la solubilidad del oxgeno en el agua disminuye cuando se eleva la temperatura, si tomamos en cuenta lo anterior se puede entender la necesidad de conocer los principios y leyes que explican el comportamiento de la materia en estado gaseoso.Es comn la medicin de volmenes de gas a varias temperaturas en investigaciones biolgicas, en procesos industriales, medicina e incluso en el buceo, generalmente esta produccin o consumo de gases se estudia a micro escala, para ello utilizan mtodos manomtricos que son muy sensibles y nos permiten el seguir el desarrollo de la reaccin.El manmetro en el buceo es de vital importancia para el buceador por que le permite conocer cuanto aire le resta en el tanque durante una inmersin y determinar entonces si debe continuarla o no.La manometra en la medicina se utiliza para realizar mediciones de actividades musculares internas, por ejemplo la manometra anorectal o la manometra esofgica.En la industria del frigorfico se utiliza para mantener controlada la presin del lquido refrigerante que pasa por la bomba.

II. OBJETIVOS Aplicar la ley de los gases, en la manometra a volumen y presin constante. Determinar el volumen y moles de CO2 producido como consecuencia de la reaccin de la levadura. Calcular la constante de Warburg (K), para el manmetro.

III. MARCO TERICO

Gases como el oxgeno, dixido de carbono, nitrgeno e hidrgeno, son producto del metabolismo de sistemas biolgicos, por eso es importante estudiar ciertas caractersticas del estado gaseoso en medio acuoso. A produccin o consumo de gases por estos sistemas biolgicos se puede medir tanto como un amuleto del volumen a presin constante (mtodos volumtricos), como incremento de presin a volumen constante (mtodos manomtricos). En este trabajo se utiliz el mtodo manomtrico.

ManmetrosEl manmetro es un instrumento utilizado para la medicin de la presin en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presin entre el fluido y la presin local, se han elaborado teniendo en cuenta el Barmetro.Se pueden usar dos mtodos manomtricos:Presin constante: Mide el cambio de volumen de un gas a P y T constante. El manmetro de Haldne-Barcroft opera bajo este principio, as como tambin el aparato de Van Slyke.Volumen constante. Mide un cambio en la presin de un gas cuyo V y T son constante, un ejemplo de esto es el Manmetro de Warburg, Van Slyke y Neil.Manmetro de WarburgEl mtodo de Warburg, consiste en un tubo en U que contiene Hg, un brazo abierto a la atmsfera y el otro conectado a un recipiente de un gas, de tal manera que el gas ejerce presin sobre el mercurio en este brazo. Durante la medicin, las conexiones externas del recipiente mencionado permanecen cerradas, registrndose el cambio de presin en el manmetro (por la diferencia en la altura del lquido manomtrico en ambas ramas del manmetro.Se considera una distancia h que es la diferencia de altura, y es directamente proporcional al volumen V del gas producido a temperatura y presin estndar. V= hkK es la constante del manmetro, este valor debe ser determinado, y cambia para cada sistema, de acuerdo a la naturaleza del gas, la temperatura y el volumen del lquido en el recipiente.El valor de la constante est dado por la siguiente ecuacin:

Donde:Vg= Volumen del espacio gaseoso disponibleT = Temperatura experimental (K) Vf = Volumen del fluido en el recipiente manomtrico en mm= Coeficiente de absorcin del gas (tablas)Po= Presin atmosfrica normal expresada en mm de fluido manomtrico.

IV. MATERIALES Y METODOS

MATERIALES Manguera de ltex para conexin Pinzas de Mohr Jeringa Hipodrmica Vaso de precipitado de 250 mL Marcador de Vidrio Termmetro Bao Mara Varilla Regla graduada Manmetro de Warburg ChicleREACTIVOS Mercurio Levadura 5g Agua destilada 50mL Azcar 4gMETODOS

1. Armar el equipo como se muestra en la Fig. 1

Figura n1: Respirmetro a volmen constante de Warburg.. Ref: Dunn, A., Arditti, J., 1969. Experimental Animal Physiology. Holt, Rinehart and Winston, 312 pp.2. Conectar las pinzas a las mangueras de ltex.3. Llenar el tubo en U con mercurio y marcar en el tubo con el lmite del mercurio en ambos lados.4. Disolver en el vaso precipitado el agua destilada y el azcar, colocarlo en el matraz y aadir el microorganismo (levadura).5. Anotar la temperatura de trabajo (46C)6. Nivelar a cero.7. Tomar el tiempo de inicio.8. Anotar en intervalos de tiempo, los que usted creas adecuado.9. Ajustar a cero aadiendo mercurio para leer el incremento real de presin a volumen constante y anotar la altura del mercurio.V. RESULTADOS

Hallamos la constante K para el :

Dnde:Vg: 308ml - 55ml =253mLVf: 55ml: 0.02 mLCO2/ mL H2O: 760mmHgT: 319 K

Entonces:

Presin del laboratorio (mmHg)744

Temperatura T, (K)319

Tiempo, t (s)Altura, h (mm)Volmen V= hK (mm3)

000

60298.303

953710.58

1355515.73

1806919.734

2709326.598

Moles producidos de CO2:n=VCN (mL)/22400(mL/mol)

V (CO2)n (mol)

00

8.3030.0003706

10.580.0004724

15.730.0007022

19.7340.0008809

26.5980.0011874

Grficos:

Grafico 1. Volumen producido de CO2 en los tiempos obtenidos en el experimento

Grafico 2. Moles producidos de CO2 en los tiempos obtenidos en el experimento

VI. DISCUSIONES

Al aplicar la ley de los gases, se observ que el volumen determinado de CO2 producido por fue ascendiendo a medida que trascurra el tiempo que se dej actuar la levadura, hasta llegar un momento en el cual la presin del gas lleg a ser mxima en la cual el gas comenz a escaparse por los pequeos espacios sin sellar del manmetro.

El valor de la constante de Warburg hallado fue 0.286, el valor de K nos permiti hallar la produccin o consumo de gas, utilizando como fluido manomtrico al mercurio (Hg), observamos tambin es este K vara para sistema.

El comportamiento del microorganismo (levadura) fue aproximado a la grfica esperada, sin embargo debido a la falta de tiempo, puesto que el sistema comenz a manifestar fallas, no se pudieron obtener la suficiente cantidad de datos para hacer una aproximacin ms precisa grficamente a las fases del comportamiento de un microorganismo sometido a esta situacin.

VII. RECOMENDACIONES

Dado que, lo que se evalu fue la produccin de gas (Co2) emitido a una temperatura y presin de trabajo constante en funcin del tiempo. Se recomendara que para la obtencin ptima, se elaborara un mejor sistema experimental en el cual se evite las fugas, ya que esto, en nuestro caso, evito la tomar de ms datos y as hacer ms verdico el experimento.

VIII. BIBLIOGRAFIA

Ref: Dunn, A., Arditti, J., 1969. Experimental Animal Physiology. Holt, Rinehart and Winston, 312 pp. M. Canales, T. Hernandez, S.Meraz, I. Pealosa. 1999. Fisiqcoquimica,Volumen i: Teora. Universidad Nacional Autnoma de Mxico. Estado de Mxico.

Philip Reid.2007. Introduccin a la fisicoqumica: termodinmica. Editorial Addison Wesley. 1era Edicin. 584pp.