¿Alguna vez has pensado cómo los científicos pueden separar y estudiar diferentes componentes biológicos como proteínas, células y virus de una muestra líquida? La respuesta es la centrifugación.
Esta es una técnica fundamental, poderosa y versátil que utiliza fuerzas centrífugas para separar diferentes componentes de una muestra líquida en función de su densidad y tamaño. Al girar a altas velocidades, se generan estas fuerzas que separan los diferentes componentes, lo que permite a los científicos estudiarlos en mayor detalle y profundidad. Este proceso se da dentro de una centrifugadora, una máquina cuyo funcionamiento se asemeja al de las atracciones del parque de diversiones que te hace girar a altas velocidades. ¡Veamos de que se tarta la centrifugación!
- Este artículo trata sobre la centrifugación.
- En primer lugar, aprenderemos qué es la centrifugación.
- A continuación, veremos el proceso de centrifugación.
- Después, exploraremos la centrífuga.
- Posteriormente, analizaremos los tipos de centrifugación.
- Para terminar, estudiaremos las aplicaciones de la centrifugación.
¿Qué es la centrifugación?
La centrifugación es un proceso físico utilizado para separar componentes de una mezcla líquida o sólida mediante la aplicación de una fuerza centrífuga. Esta técnica se basa en la diferencia de densidades de los componentes de la mezcla.
Veamos ahora qué es la densidad:
La densidad es una propiedad física que se refiere a la cantidad de masa contenida en una unidad de volumen de una sustancia. En otras palabras, la densidad es la medida de cuánta materia hay en un determinado espacio.
Otro concepto relacionado con la centrifugación es la fuerza centrífuga, ¿sabes lo que es?
La fuerza centrífuga es una fuerza ficticia que actúa sobre un objeto en movimiento circular. Esta fuerza empuja el objeto desde el centro de la circunferencia hasta la zona periférica de la misma.
En un proceso de centrifugación, se coloca la muestra en un tubo y se gira a alta velocidad en una centrífuga, lo que hace que los componentes más densos se sedimenten en el fondo del tubo, mientras que los menos densos se quedan en la parte superior. A continuación exploraremos el proceso de centrifugación de una forma más detallada.
Proceso de centrifugación
Veamos ahora, en profundidad, cómo se lleva a cabo el proceso de centrifugación:
- Se coloca la muestra en un tubo de centrífuga, que, posteriormente, será colocado en un rotor.
- Se cierra la tapa de la centrífuga. Hay que tener en cuenta que el peso tiene que estar equilibrado, es decir, si ponemos un tubo con X ml en uno de los compartimentos, tenemos que colocar enfrente otro que pese lo mismo, para que esté completamente equilibrado.
- Se enciende la centrifugadora y el rotor gira a velocidades muy altas, generando una fuerza centrífuga que empuja los componentes más densos de la muestra hacia el fondo del tubo (se sedimentan y forman una sustancia denominada pellet). Los componentes que son menos densos se quedan en la parte superior del tubo, formando el sobrenadante.
- Se extraen los tubos de la centrífuga.
- El líquido sobrenadante se puede quitar para recoger el sedimento y, de esta manera, poder analizarlo.
Fig. 1: Tubo de centrífuga tras haber llevado a cabo la centrifugación. Observa los elementos que tenemos tras la centrifugación.
Veamos ahora un ejemplo, para poder entender mejor el proceso de centrifugación:
Cuando se centrifuga la sangre, se separan tres componentes principales: los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y el plasma.
- Los glóbulos rojos son las células sanguíneas más abundantes en la sangre y contienen la proteína hemoglobina, la cual les da su color rojo característico. Son responsables de transportar el oxígeno desde los pulmones hacia los tejidos del cuerpo y de transportar el dióxido de carbono desde los tejidos de vuelta hacia los pulmones.
- Los glóbulos blancos, también conocidos como leucocitos, son células sanguíneas que desempeñan un papel importante en el sistema inmunológico del cuerpo. Estas células ayudan a proteger al cuerpo de infecciones y enfermedades.
- El plasma es la parte líquida de la sangre y representa aproximadamente el 55% del volumen total de la sangre. El plasma está compuesto principalmente de agua y contiene proteínas, nutrientes, hormonas, electrolitos y otros componentes disueltos. El plasma es responsable de transportar estos nutrientes y otras sustancias a través del cuerpo.
Al centrifugar la sangre, los componentes se separan en función de su densidad. Debido a que los glóbulos rojos son más densos que los glóbulos blancos y el plasma, se depositan en el fondo del tubo después de la centrifugación. Los glóbulos blancos se depositan en una capa intermedia y el plasma se encuentra en la capa superior. En algunos casos, también se puede separar el suero, que es el líquido que queda después de la coagulación de la sangre, del plasma mediante centrifugación.
Fig. 2: Sangre centrifugada. Observa los tres componentes en los que se separa la sangre tras su centrifugación: el plasma, la capa leucocitaria y los eritrocitos.
Centrífuga
Una centrífuga es un instrumento de laboratorio utilizado para separar componentes de una mezcla mediante la aplicación de una fuerza centrífuga.
Funciona haciendo girar muestras líquidas a alta velocidad en un rotor, lo que produce una fuerza centrífuga que separa los componentes según su densidad. Las centrifugadoras pueden ser utilizadas en una variedad de campos, como la biología, la química, la medicina y la industria alimentaria, entre otros.
Fig. 3: Centrífuga de laboratorio.
Tipos de centrifugación
Ahora que ya sabemos qué es la centrifugación y como funciona el proceso de centrifugación, veamos los tipos que existen. Como ya hemos visto, esta técnica se emplea para separar los componentes de una muestra mediante la fuerza centrífuga, pero, según lo que necesitemos en cada momento, podemos utilizar un tipo de centrifugación u otro. Los más importantes y más usados son los siguientes:
- Centrifugación diferencial: este método se lleva a cabo utilizando diferentes velocidades en la centrífuga para separar los diferentes componentes. En primer lugar, se usa una velocidad más baja para que los elementos más pesados sedimenten; posteriormente, se utiliza una velocidad más alta para separar los elementos más ligeros.
- Centrifugación ultracentrífuga: permite la separación de partículas muy pequeñas, como por ejemplo el ADN o ARN, o incluso, proteínas. Se utilizan altas velocidades en las centrífugas, y las centrífugas comunes, generalmente, no llegan a velocidades tan altas, por lo que se necesitan otras más especializadas, como por ejemplo las rotatorias.
- Centrifugación de sedimentación: es posible gracias a las diferentes densidades que tienen los componentes de la misma muestra. Los que tienen una mayor densidad, se quedan en el fondo del tubo, mientras que los más ligeros se quedan en la superficie.
- Centrifugación zonal: se lleva a cabo mediante una centrifugación constante durante un tiempo bastante largo. Esto permite que los componentes se separen en diferentes zonas, según sus diferentes densidades y tamaños (de ahí su nombre). Se suele utilizar para separar las partículas que tienen tamaños similares, pero densidades diferentes.
- Centrifugación de gradiente de densidad: se utilizan sustancias como por ejemplo sacarosa o cloruro de cesio para generar un gradiente de densidad dentro del tubo. Gracias a este gradiente, los componentes de la muestra se pueden separar según sus diferentes densidades y se distribuyen a lo largo de un gradiente.
Es importante utilizar el método adecuado para el resultado que estemos buscando en cada momento.
¿Para que sirve la centrifugación?: Aplicaciones de la centrifugación
La centrifugación tiene muchas aplicaciones. Veremos algunas de las más importantes, centradas, sobre todo, en la biología:
- Separación de células.
- Rotura de orgánulos celulares.
- Estudios de sedimentación.
- Aislamiento de ácidos nucleicos.
- Purificación de proteínas.
Veamos ahora en profundidad cada una de estas aplicaciones:
Separación de células
La centrifugación se puede utilizar para separar diferentes tipos de células. Veamos algunos ejemplos:
- Separación de los componentes de la sangre, obteniendo, individualmente, los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y las plaquetas del plasma sanguíneo.
- Separación de células bacterianas: La centrifugación se utiliza para separar las células bacterianas del medio de cultivo y concentrarlas para su posterior estudio.
- Separación de células de tejido: La centrifugación se puede utilizar para separar diferentes tipos de células de un tejido, como las células musculares de las células nerviosas.
- Aislamiento de células madre: La centrifugación se puede utilizar para aislar y concentrar células madre de una muestra.
- Purificación de virus: La centrifugación se utiliza en la purificación de virus, donde se puede separar el virus de las células huésped y otros componentes de la muestra.
- Aislamiento de orgánulos celulares: La centrifugación se puede utilizar para separar diferentes orgánulos celulares, como los núcleos de las células, las mitocondrias y los cloroplastos.
Rotura de orgánulos celulares
La centrifugación permite separar y romper los orgánulos celulares, para poder conocer su composición y las funciones que llevan a cabo.
Estudios de sedimentación
La centrifugación permite conocer la velocidad a la que se sedimentan ciertos componentes de la sangre. Esto nos ayuda a conocer las propiedades de las partículas, como por ejemplo su densidad o su tamaño, entre otras de sus propiedades físicas.
Aislamiento de ácidos nucleicos
La centrifugación es uno de los métodos más sencillos para aislar el ADN y el ARN. De esta manera, podemos analizarlos y conocerlos más en profundidad.
Purificación de proteínas
La centrifugación se puede utilizar para purificar las proteínas que se encuentran dentro de mezclas en las que hay más componentes, permitiendo su posterior estudio y análisis.
Si has llegado hasta aquí, eres un experto en la centrifugación, ¡Enhorabuena!
Centrifugación - Puntos clave
- La centrifugación es un proceso físico utilizado para separar componentes de una mezcla líquida o sólida mediante la aplicación de una fuerza centrífuga. Esta técnica se basa en la diferencia de densidades de los componentes de la mezcla.
- La fuerza centrífuga es una fuerza ficticia que actúa sobre un objeto en movimiento circular. Esta fuerza empuja el objeto desde el centro de la circunferencia hasta la zona periférica de la misma.
- Una centrífuga es un instrumento de laboratorio utilizado para separar componentes de una mezcla mediante la aplicación de una fuerza centrífuga.
- Existen varios tipos de centrifugación:
- Centrifugación diferencial.
- Centrifugación ultracentrífuga.
- Centrifugación de sedimentación.
- Centrifugación zonal.
- Centrifugación de gradiente de densidad.
- Los principales usos de la centrifugación aplicadas a biología son:
- Separación de células.
- Rotura de orgánulos celulares.
- Estudios de sedimentación.
- Aislamiento de ácidos nucleicos.
- Purificación de proteínas.
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