1 MEDICION DE LA TASA DE CONSUMO DE OXIGENO

MEDICION DE LA TASA DE CONSUMO DE OXIGENO
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Respirómetros a presión constante
El principio de funcionamiento de los respirómetros a presión constante se basa
en la fijación en medio acuoso alcalino del CO2 liberado por los organismos, y la
consecuente disminución del volumen gaseoso de la cámara donde aquel se encuentra,
debido al consumo del O2. Estos respirómetros funcionan a presión constante, pues
continuamente se nivela la presión interna con la presión externa, a través de un líquido
cuyo desplazamiento sobre una pipeta graduada, de disposición horizontal, equivale al
volumen de oxígeno consumido. El dispositivo se sumerge en un baño de agua a fin de
mantener estable la temperatura. La Figura 1 esquematiza el instrumental mencionado:
Figura 1: Respirómetro de presión constante (sistema cerrado). Ref: Dezi, R.E. et al.,
1987. Physis, 45A: 47-60.
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Respirómetros a volúmen constante
Un método tradicionalmente utilizado para la medición de la tasa de consumo de
oxígeno a volúmen constante es el método de Warburg, que basicamente consiste en un
recipiente con la muestra biológica, unido a un manómetro (Figura 2). Durante la
medición, las conexiones externas del recipiente mencionado (reaction-vessel en la
Figura) permanecen cerradas, registrándose el cambio de presión en el manómetro (por
la diferencia en la altura del líquido manométrico en ambas ramas del manómetro). Una
versión aún utilizada de este método esta dado por el sistema de respirómetros múltiples
ideado por Gilson (Fig. 3), en el cuál la diferencia de presión producida durante la
medición se mide sobre una perilla micrométrica luego de restituir la altura de la
columna de líquido manométrico a su valor original. En todos los casos el CO2 es fijado
en medio alcalino (hidróxido de sodio concentrado, o similar).
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Figura 2: Respirómetro a volúmen constante de Warburg.. Ref: Dunn, A., Arditti, J.,
1969. Experimental Animal Physiology. Holt, Rinehart and Winston, 312 pp.
Figura 3: Sistema de respirómetros múltiples de Gilson (volumen constante). Ref. idem
Fig. 2.
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Son muy utilizados actualmente los respirómetros a volumen constante que
incluyen electrodos sensibles al oxígeno, los cuales registran el descenso de la
concentración de O2 disuelto en una solución acuosa (inicialmente saturada de O2)
contenida en una cámara hermética, en presencia de un tejido (Figura 4) o bien el
descenso de la concentración de O2 del aire contenido en una cámara hermética en
presencia de un organismo (con absorción del CO2 por la cal sodada). A fin de controlar
la temperatura, las cámaras de medición se sumergen en un baño termostatizado con
agitación continua. La toma de datos de los respirómetros se efectúa por lectura del
monitor del medidor (caso de la Figura 4), o bien mediante una placa adquisidora de
datos conectada a una computadora.
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Figura 4: Respirómetro a volumen constante equipado con electrodo de oxígeno. 1)
electrodo sensible al O2, 2) termómetro, 3) cánula, 4) cámara hermética con buzo
revestido de teflón, 5) baño térmico, 6) registrador, 7) agitador magnético.
Sistema de respirómetro a volumen constante, con electrodo de O2 y adquisición de
datos por computadora. Se resume a continuación un protocolo básico para medición de
la tasa de consumo de O2 en un invertebrado (cangrejo), a modo de ejemplo:
Armado del dispositivo: Se coloca al cangrejo en la cámara de medición con un fondo
de agua salina, a fin de estandarizar la presión de vapor de agua y la disponibilidad de
agua para la recirculación branquial. Dentro de cada respirómetro se coloca un electrodo
de oxígeno y se sella herméticamente el recipiente antes de comenzar cada medición.
La diferencia de potencial (en mV), generada por electrodo, es luego amplificada
y acondicionada, para finalmente dirigirse a un conversor analógico-digital, conectado a
una computadora. El software especialmente provisto por los diseñadores del
instrumental permite manejar la toma de datos y su almacenamiento.
Calibración: como en todo instrumento de medición, el paso de calibración es
imprescindible para asociar la unidad primaria de transducción (mV, en este caso), con
la deseada (concentración de oxígeno en el respirómetro, medida en partes por millón:
ppm). Para esto, previamente a las mediciones se introduce el electrodo en una solución
saturada de sulfito de sodio, que mantiene en cero la tensión de O2. Mediante una rutina
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del programa, se asigna el valor 0 ppm al valor de voltaje que se lee con el electrodo
sumergido. El segundo punto de calibración es el de saturación, para lo cual se deja
expuesto el electrodo al aire y se asigna el valor de saturación en ppm, tabulado para la
temperatura y presión vigentes, a la correspondiente lectura en mV con el electrodo al
aire.
Cálculo de la tasa de consumo de oxígeno:
En primer lugar, se calcula el volumen de O2 presente en la cámara y medido por
el electrodo, de acuerdo con el siguiente algoritmo:
µL O2= Lectura en ppm (mg/l) x Vol.O2 en 1 mg (ml/mg) x VC (l)
donde:
Vol. O2 en 1 mg (a 760 mmHg y 273 ºK)= 22,4 ml / 32 mg (1 mol) = 0,7 ml/mg
VC= volumen neto de la cámara de medición.
La tasa de consumo de oxígeno se calcula luego como la pendiente de la
regresión de los µl O2 remanentes en cada respirómetro en función del tiempo (Figura
5). De esta manera la tasa de consumo queda expresada, por ejemplo, en µl O2 / min. Es
necesario multiplicar luego la pendiente obtenida de la regresión µl O2 versus tiempo
por –1. ¿Por qué?
Figura 5: volumen de O2 en la cámara de medición en función del tiempo. Registro tipo
mostrado por el programa de adquisición de datos. Ref: Rodríguez Moreno. P.A. et al.
1998. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 61: 629-636.
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