Actividad "Desafío de la Ultracentrífuga"

Descripción¶

La reproducibilidad en la ciencia es fundamental. Sin embargo, muchos artículos científicos antiguos (o mal escritos) reportan las condiciones de centrifugación solo en RPM (revoluciones por minuto), sin especificar el rotor utilizado. Esto hace imposible replicar el experimento exactamente.

En esta actividad, actuaremos como “auditores” de protocolos, asegurando que las condiciones de fuerza g (RCF) sean las correctas para una separación exitosa de orgánulos celulares.

Objetivos de aprendizaje¶

1. Diferenciar entre velocidad angular ($\omega$), frecuencia ($f$, RPM) y aceleración centrípeta ($a_c$, RCF).

2. Calcular la aceleración centrípeta (en unidades $g$) dado un radio y una velocidad de rotación.

3. Analizar el impacto del radio del rotor ($r_{min}$, $r_{avg}$, $r_{max}$) en la fuerza experimentada por la muestra.

Materiales¶

• Calculadora científica.

• Hoja de especificaciones de rotores (proveída abajo).

Marco teórico¶

La aceleración centrípeta se calcula como:

Donde $\omega$ está en rad/s y $r$ en metros. En el laboratorio, usamos una fórmula práctica para obtener la Fuerza Centrífuga Relativa (RCF) en unidades de $g$ ($9,8 \text{ m/s}^2$):

• $r$: radio en centímetros ($cm$).

• RPM: revoluciones por minuto.

El desafío¶

Usted está intentando replicar un protocolo para aislar mitocondrias de hígado de rata. El protocolo dice:

“Centrifugar el homogeneizado a 600 g por 10 min (para eliminar núcleos), recolectar el sobrenadante y centrifugar a 15,000g por 15 min para obtener el pellet mitocondrial.”

Usted tiene disponible en su laboratorio una centrífuga Eppendorf con un rotor de ángulo fijo (Radio máximo = 8,5 cm).

Parte 1: Configuración del equipo¶

1. Calcule a qué RPM debe configurar su centrífuga para lograr los 600 $g$ del primer paso.

2. Calcule a qué RPM debe configurarla para lograr los 15,000 $g$ del segundo paso.

Parte 2: Análisis de gradiente¶

El tubo de ensayo tiene una longitud. La muestra en la parte superior del líquido (cerca del eje) está a un radio menor ($r_{min} = 4,0 \text{ cm}$) que la muestra en el fondo ($r_{max} = 8,5 \text{ cm}$).

1. Si configura la centrífuga a las RPM calculadas en el paso anterior (para 15,000g en el fondo), ¿cuál es la fuerza g real que experimentan las mitocondrias en la parte superior del tubo ($r_{min}$)?

2. ¿Cree que esto podría afectar la eficiencia de la separación? Explique brevemente.

Pregunta de reflexión¶

¿Por qué es considerado “mala práctica” reportar solo las RPM en un artículo científico en lugar de la fuerza g (RCF)?

Entregable¶

Un documento con:

1. Los cálculos detallados de las RPM para ambos pasos.

2. El cálculo de la fuerza $g$ en $r_{min}$.

3. Su respuesta a la pregunta de reflexión sobre reproducibilidad.

Rúbrica de Evaluación¶