Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques

I 0 flashcards i 4 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS TÈCNIQUES CIENTÍFIQUES INTEGRADES II Grau en Biotecnologia Universitat de Girona AprenAI 2026-2027 Apunts complets de laboratori: anàlisi d'aigües, recompte microbiològic, mètode Bradford, cromatografia, cariotips, microscòpia i hidroquímica.

APREN.AI Índex 1 Tècniques bàsiques de laboratori, microbiologia i anàlisi d'aigües Material volumètric i gestió de l'error experimental Reaccions de precipitació per a la caracterització de l'aigua Recompte de microorganismes viables a la llet 2 Mètodes espectrofotomètrics, cromatogràfics i anàlisi de minerals Fonaments de l'espectrofotometria d'absorció i llei de Lambert-Beer Quantificació de proteïnes: mètode de Bradford Cromatografia: separació i cromatografia de capa prima (TLC) Identificació i utilitat dels principals minerals 3 Citogenètica humana, microscòpia òptica i anàlisi cel·lular Cariotip humà: organització i classificació cromosòmica Òptica del microscopi compost i paràmetres de resolució Tipologies cel·lulars i organització en teixits 4 Òptica física, cartografia geològica i hidroquímica d'aigües Òptica geomètrica: lents primes i refracció Afloraments geològics i eines cartogràfiques Caracterització biològica de comunitats aquàtiques Caracterització química de l'aigua: alcalinitat i contingut en ferro 5 Formulari Microbiologia i recompte de cèl·lules Espectrofotometria i cromatografia Òptica geomètrica i microscòpia Hidroquímica i anàlisi volumètrica Errors típics de laboratori Solucions de les preguntes de repàs Aquests apunts poden contenir errors o omissions.

Són un material de suport i no substitueixen el temari oficial ni el professorat: contrasta la informació important. Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 1 1 Tècniques bàsiques de laboratori, microbiologia i anàlisi d'aigües EN ACABAR SABRÀS Distingir els diferents tipus d'errors experimentals i el material de mesura volumètrica. Executar el protocol d'esterilització en autoclau i treball asèptic en cabina. Calcular la concentració de bacteris viables d'una mostra mitjançant dilucions seriades. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Per què cal fer dilucions en sèrie abans d'inocular un medi de cultiu sòlid per comptar bacteris?

Material volumètric i gestió de l'error experimental La precisió de les mesures experimentals depèn directament de la selecció adequada de l'instrumental volumètric. Cada estri de laboratori presenta una tolerància concreta i una finalitat específica segons la mesura que cal dur a terme. Instrument Capacitat habitual Funció i característiques Pipeta Fixa (1, 2, 5, 10, 15, 50 mL) o graduada Transferència de volums líquids amb necessitat d'exactitud. Bureta Graduada d'alta precisió Emprada en valoracions. Requereix eliminar qualsevol bombolla d'aire a la punta. Matràs aforat 25, 50, 250, 500, 1000 mL Mesura exacta per preparar dissolucions de concentració coneguda.

Probeta Diversos volums Transferència de líquids sense requeriments d'alta precisió. Quan s'executa un experiment s'ha de dur a terme una anàlisi tant qualitativa com quantitativa dels errors associats. L'error experimental expressa la discrepància entre el valor vertader i el valor obtingut a la pràctica. Mitjançant eines estadístiques es defineix un interval d'acceptació: els valors fora d'aquest rang es descarten. Els errors es classifiquen en dues categories fonamentals segons el seu origen i comportament: Errors sistemàtics: desviaments constants provocats per defectes d'instrumentació o fallades de disseny experimental.

Tenen un signe i una magnitud constants, afecten directament l'exactitud i es poden corregir o eliminar. Dins d'aquests es troben els errors grollers, derivats d'una lectura equivocada o d'errors en les operacions matemàtiques. Errors aleatoris: fluctuacions causades per factors no controlables, com ara les interpolacions d'escala o pertorbacions ambientals menors. Afecten la precisió i repetibilitat, segueixen una Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 2 distribució normal i no es poden suprimir. Pel que fa a les xifres significatives, els dígits d'una mesura tenen validesa fins a assolir el primer dígit diferent de zero que indica la incertesa instrumental ( ).

ERROR FREQÜENT Confondre exactitud amb precisió. Els errors sistemàtics desplacen la mitjana respecte al valor real (malmeten l'exactitud sense variar la dispersió), mentre que els errors aleatoris incrementen la dispersió de les lectures al voltant de la mitjana (malmeten la precisió). COMPROVA-HO 2 Quina diferència operativa hi ha entre un error sistemàtic i un d'aleatori pel que fa a la seva correcció?

Reaccions de precipitació per a la caracterització de l'aigua La identificació química d'espècies dissoltes en mostres aquoses (aigua de mar, aigua embotellada o aigua destil·lada) s'assoleix mitjançant proves de precipitació específica: Aquestes proves es combinen amb la determinació física de la densitat, la conductivitat elèctrica i el pH de la mostra. Recompte de microorganismes viables a la llet L'avaluació de la qualitat microbiològica d'aliments com la llet crua requereix tècniques asèptiques estrictes. S'empren tubs tipus Eppendorf per gestionar petits volums (0,5 mL, 1,5 mL i 2,0 mL).

L'esterilització per calor humida es realitza a l'autoclau, que desnaturalitza les proteïnes cel·lulars gràcies al vapor saturat a pressió. L'aigua assoleix els a una pressió d'1 atm durant 20 minuts sense entrar en ebullició descontrolada. Abans d'obrir l'equip un cop acabat el cicle, s'ha de comprovar que la pressió interna sigui exactament zero ( ) i la temperatura hagi baixat com a mínim a .

precisi = o ˊ 0 NaCl + AgNO 3 AgCl (s) (precipitat de clorur) + NaNO 3 Na SO + 2 4 BaCl 2 BaSO (s) (precipitat de sulfat) + 4 2 NaCl CaCl + 2 Na CO 2 3 CaCO (s) (precipitat de calci) + 3 2 NaCl 121 C P = 0 T < 90 C Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 3 Esquema de funcionament i paràmetres de seguretat de l'autoclau. El treball microbiològic net es duu a terme a la cabina de flux laminar, que genera una barrera mecànica amb un corrent continu d'aire des de la part superior, o bé a menys de 15 cm de la flama del cremador Bunsen, utilitzat també per flamejar les obertures de vidre. Esquema de cabina de flux laminar amb irradiació ultraviolada.

Esquema de pesada i preparació del medi de cultiu PCA. El procediment per comptar bacteris viables consta de les etapes següents: Pesada de 1,41 g de medi agaritzat Plate Count Agar (PCA) i dissolució en 60 mL d'aigua destil·lada. 1 Esterilització del medi a l'autoclau (121 °C, 1 atm, 20 min). 2 Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 4 Diagrama del banc de dilucions en tubs tipus Eppendorf. Diagrama d'extensió superficial de la mostra i recompte d'UFC. COMPROVA-HO 3 Quantes colònies ha de contenir una placa de cultiu per considerar-se estadísticament vàlida per al recompte?

Abocament en plaques de Petri (uns 20 mL per placa, 3 plaques en total) a la cabina després d'irradiar 20 minuts amb llum ultraviolada, deixant solidificar entre 5 i 10 minuts. 3 Elaboració d'un banc de dilucions seriades decimals (1:10, 1:100, 1:10³, 1:10 ) afegint 0,1 mL de mostra en 0,9 mL de solució Ringer en tubs Eppendorf. 4 Sembra de 0,1 mL de cada dilució sobre la superfície de l'agar i dispersió homogènia amb la nansa triangular de Digralsky. 5 Incubació i recompte de les plaques que presentin entre 15 i 150 colònies.

6 UFC/mL = volum sembrat (mL) × factor de dilucio ˊ Nombre total de col nies o ˋ Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 5 PROCÉS Protocol de sembra i recompte microbiològic IDEES CLAU Els errors sistemàtics desvien el resultat en una direcció concreta i afecten l'exactitud; els aleatoris dispersen les mesures i alteren la precisió. L'autoclau esterilitza mostres sotmetent-les a vapor saturat a 121 °C i 1 atm durant 20 minuts. Les plaques vàlides per al recompte de colònies viables (UFC/mL) han de contenir entre 15 i 150 colònies. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 4. ¿Quin protocol de seguretat s'ha de verificar abans d'obrir l'autoclau? 5.

¿Com es calcula la concentració de bacteris en UFC/mL a partir de les plaques sembrades? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 6. Quin paràmetre analític es veu afectat de manera directa pels errors sistemàtics? 7. Quines condicions estàndard empra l'autoclau per esterilitzar medis de cultiu?

Preparació del medi Dissolució d'agar PCA en aigua destil·lada 1 Esterilització Tractament a l'autoclau a 121 °C durant 20 min 2 Dilucions seriades Passos decimals en solució salina de Ringer 3 Sembra i incubació Dispersió amb nansa triangular de Digralsky 4 Recompte analític Lectura en plaques d'entre 15 i 150 colònies 5 La distribució normal a) La repetibilitat aleatòria b) L'exactitud de la mesura c) La precisió de l'escala d) 100 °C, 2 atm durant 45 minuts a) 121 °C, 1 atm durant 20 minuts b) 150 °C, 0,5 atm durant 10 minuts c) 90 °C, 1 atm durant 30 minuts d) Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 6 8.

Quin rang de colònies es considera computable en una placa d'agar per a bacteris? 9. Quin reactiu permet evidenciar la presència d'ions sulfat mitjançant precipitació? 2 Mètodes espectrofotomètrics, cromatogràfics i anàlisi de minerals EN ACABAR SABRÀS Aplicar la llei de Lambert-Beer per a la quantificació de soluts en espectrofotometria. Construir una recta patró mitjançant el mètode colorimètric de Bradford. Calcular i interpretar el factor de retenció (Rf) en cromatografia de capa prima. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 10 Per què cal mesurar l'absorbància a una longitud d'ona específica per a cada compost químic?

Fonaments de l'espectrofotometria d'absorció i llei de Lambert-Beer Les tècniques colorimètriques mesuren la quantitat de radiació lumínica que absorbeix una substància en funció de la seva longitud d'ona. El rang de treball sol cobrir des de la regió de l'ultraviolat (195 – 400 nm, emprant llums de deuteri per detectar enllaços múltiples, enllaços peptídics o grups carbonils) fins al visible (>320 nm, mitjançant làmpades de tungstè). Diagrama de components bàsics d'un espectrofotòmetre de transmissió. Un cromòfor és qualsevol grup atòmic capaç d'absorbir llum en l'espectre visible.

La relació física que governa l'atenuació de la llum en travessar la cubeta és la llei de Lambert-Beer: Entre 15 i 150 colònies a) Més de 300 colònies b) Entre 200 i 500 colònies c) Entre 1 i 50 colònies d) Nitrur de sodi a) Carbonat sòdic b) Nitrur d'argent c) Clorur de bari d) Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 7 On representa l'absorbància, la intensitat incident, la intensitat transmesa, el coeficient d'extinció molar (absorbància d'una solució 1 M en pas d'1 cm), la concentració molar i la longitud del camí òptic de la cubeta (normalment 1 cm). Cubeta d'espectrofotometria amb pas de llum de longitud L.

ERROR FREQÜENT Suposar que l'absorbància manté sempre una resposta lineal respecte a la concentració. A concentracions altes es produeixen desviacions químiques (associació o dissociació molecular) i instrumentals (dispersió de llum i canvis en l'índex de refracció) que trenquen la linealitat. Quantificació de proteïnes: mètode de Bradford El reactiu de Bradford es basa en la interacció del colorant hidrofòbic Blau de Coomassie G-250 amb les proteïnes. Lliure en solució aquosa àcida presenta un to marronós-vermellós, però en unir-se als residus proteics es desplaça a un blau intens mesurable a una longitud d'ona màxima de 595 nm.

Per calibrar l'assaig s'elabora una recta patró utilitzant sèrum d'albúmina bovina (BSA) amb una concentració estàndard de referència de 1 mg/mL. Procediment experimental del mètode de Bradford per a proteïnes. A = log = I I 0 ε × c × L A I 0 I ε c L Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 8 Durant el procediment cal rentar perfectament el material per eliminar restes de detergents, ja que aquests interfereixen greument en la reacció colorimètrica. COMPROVA-HO 11 Quina longitud d'ona és l'òptima per mesurar el complex que forma el Blau de Coomassie amb les proteïnes?

Cromatografia: separació i cromatografia de capa prima (TLC) La cromatografia és un procediment de separació físic basat en la distribució dels soluts entre una fase estacionària i una fase mòbil que flueix en una direcció determinada. Criteri Tipus de cromatografia Fonament Geometria del llit En columna (farcida o tubular oberta) o plana Format de suport físic sobre el qual transcorre la separació. Fase mòbil Gasosa (GLC, GSC) o líquida (LLC, LSC) L'estat físic del fluid transportador. Mecanisme Adsorció, partició, intercanvi iònic, exclusió o afinitat Interaccions per polaritat, solubilitat, càrrega, mida o acoblament lligand-analit.

A la cromatografia de capa prima (CCP/TLC) s'utilitza una fase estacionària d'adsorbent (gel de sílice sobre alumini) i com a fase mòbil un eluent (habitualment acetat d'etil) que ascendeix per capil·laritat. El marcatge de la línia base es fa amb llapis perquè el grafit és inert i no s'elueix. Placa de cromatografia de capa prima amb resolució de taques. El paràmetre de retenció s'expressa mitjançant el factor de retenció ( ): Atès que la sílice és polar (degut als grups Si-OH i Si-O-Si), les substàncies apolars s'adsorbeixen amb menys força i recorren més distància, presentant un més alt.

R f R = f dist ncia recorreguda per l'eluent a ˋ dist ncia recorreguda per la mostra a ˋ R f Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 9 Identificació i utilitat dels principals minerals Un mineral és un sòlid inorgànic d'origen natural amb composició química definida i estructura interna ordenada, representat per una fórmula concreta. La seva exposició ambiental produeix meteorització per alteració física o química. Les seves propietats físiques inclouen: Color i ratlla: el color de la pols sobre ceràmica (ratlla) és una propietat diagnòstica molt més constant que el color extern.

Lluïssor: metàl·lica o no metàl·lica (vítria, adamantina, nacrada, resinosa, sedosa, grassa o mat). Exfoliació i fractura: tendència a trencar-se en plans cristal·lins còncaus, regulars (laminar, cúbica, romboèdrica) o de forma irregular/concoïdal (fractura). Duresa: resistència al ratllat segons l'escala de Mohs (1 a 10), comprovable amb ungla, moneda de coure, clau, navalla d'acer o vidre. Mineral Fórmula química Aplicacions principals Baritina Pigment blanc, absorció de radiacions en medicina (farinetes RX), llots de perforació petrolífera. Calcita Fabricació de calç, ciment i formigó; antiàcid farmacèutic; esmenes agrícoles del sòl.

Fluorita Obtenció d'àcid fluorhídric, additiu dental, polaritzadors i lents òptiques de microscòpia. Guix Escaiola, plaques prefabricades de construcció, corrector de salinitat en sòls. Halita NaCl Alimentació, conserves, anticongelant en carreteres i producció industrial de clor. Quars Vidre, àrids, oscil·ladors de rellotgeria, components electrònics i abrasius forts. COMPROVA-HO 12 En una cromatografia sobre capa de sílice, quina substància avançarà més: una de polar o una d'apolar?

BaSO 4 CaCO 3 CaF 2 CaSO × 4 2 H O 2 SiO 2 Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 10 ESQUEMA Classificació dels mètodes cromatogràfics IDEES CLAU La llei de Lambert-Beer estableix la proporcionalitat directa entre absorbància, concentració i pas de llum. L'assaig de Bradford quantifica proteïnes a 595 nm emprant el colorant Blau de Coomassie G- 250. A la cromatografia de capa prima amb sílice, els components menys polars migren més lluny i mostren un Rf superior. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 13. ¿Per quina raó la recta de Lambert-Beer perd linealitat a concentracions altes d'analit? 14. ¿Com es defineix matemàticament el factor de retenció (Rf) en cromatografia plana?

Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 15. Quin colorant utilitza el mètode Bradford per mesurar proteïnes? Mecanisme separatiu Segons la interacció físico- química Adsorció Interaccions per afinitat de superfície (fase sòlida) Partició Diferències de solubilitat entre fases Intercanvi iònic Atracció per afinitats de càrrega elèctrica Exclusió per mida Separació per dimensions moleculars Afinitat Acoblament específic lligand- analit Vermell fenol a) Cristall violeta b) Blau de Coomassie G-250 c) Blau de metilè d) Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 11 16. Quina làmpada s'empra en espectrofotometria per a la regió ultraviolada (195-400 nm)? 17.

Quin mineral té la fórmula química CaF i s'empra en components òptics? 18. Com influeix la polaritat sobre el valor de Rf en una placa de sílice? 3 Citogenètica humana, microscòpia òptica i anàlisi cel·lular EN ACABAR SABRÀS Identificar i ordenar els cromosomes humans segons la classificació internacional de bandes G. Calcular l'obertura numèrica i el poder de resolució d'un sistema òptic. Associar les tipologies cel·lulars específiques als seus teixits i òrgans d'origen. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 19 Per què cal utilitzar cèl·lules justament en fase de metafase per fer un cariotip?

Cariotip humà: organització i classificació cromosòmica El cariotip defineix la dotació cromosòmica característica d'un individu en funció del nombre i l'estructura dels seus cromosomes durant la metafase mitòtica. L'espècie humana posseeix 46 cromosomes ( ), distribuïts en 22 parelles d'autosomes i un parell de cromosomes sexuals (XX en dones, XY en homes).

Per elaborar el cariotip a partir de sang perifèrica s'aplica el protocol següent: Làmpada de tungstè a) Tub fluorescent comú b) Làmpada de sodi c) Làmpada de deuteri d) Baritina a) Fluorita b) Calcita c) Guix d) Més polaritat implica major Rf a) La polaritat no altera el Rf b) Menys polaritat implica major Rf c) Els compostos polars s'evaporen abans d) 2n = 46 Cultiu d'una gota de sang a 37 °C durant 3 dies per estimular la divisió limfocítica. 1 Xoc osmòtic amb solució hipotònica per inflar les cèl·lules i fixació posterior. 2 Digestió enzimàtica amb tripsina i tinció de Giemsa (bandes G), que revela un patró de bandes transversals en zones riques en bases adenina i timina (A-T).

3 Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 12 Idiograma del cariotip humà amb patró de bandes G. Els 22 parells d'autosomes s'ordenen decreixentment per mida i segons la localització del centròmer en 7 grups normalitzats: Grup Parells Morfologia i trets identificatius A 1, 2, 3 Cromosomes metacèntrics més grans (el 2 és submetacèntric gran). Diferenciables per la posició centromèrica. B 4, 5 Submetacèntrics de grans dimensions amb braços marcadament desiguals. C 6 a 12 + X Submetacèntrics de mida mitjana. Difícils de distingir sense bandeig G. D 13, 14, 15 Acrocèntrics de mida mitjana amb satèl·lits terminals.

E 16, 17, 18 Petits; el parell 16 és metacèntric i els 17 i 18 són submetacèntrics. F 19, 20 Metacèntrics petits. G 21, 22 + Y Acrocèntrics més petits del genoma; els autosomes tenen satèl·lits. Les alteracions poden ser estructurals (duplicacions, delecions, inversions o translocacions) o numèriques: Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 13 Aneuploïdies autosòmiques: síndrome de Down (trisomia 21), síndrome d'Edwards (trisomia 18) i síndrome de Patau (trisomia 13). Aneuploïdies dels gonosomes: síndrome de Klinefelter (poliploidies del cromosoma X en mascles com XXY), síndrome de Turner (monosomia X0), síndrome XYY i síndrome XXX.

COMPROVA-HO 20 Com es distingeixen morfològicament els cromosomes del grup D dels del grup G? Òptica del microscopi compost i paràmetres de resolució El microscopi òptic utilitza dos jocs de lents convergents: l'objectiu i l'ocular. L'augment total resulta de multiplicar la potència de tots dos elements (objectius típics de 4x, 10x, 40x i 100x). Estructura mecànica i components òptics del microscopi binocular.

La capacitat de distingir detalls estructurals està governada per l'obertura numèrica (ON) i el límit de resolució ( ): On és l'índex de refracció del medi situat entre l'espècimen i la lent, és el semiangle d'obertura del con de llum captat per l'objectiu i és la longitud d'ona de la llum incident. Com menor sigui el valor numèric de , més gran és el poder de resolució (PR) de l'aparell. ERROR FREQÜENT Confondre el límit de resolució amb el poder de resolució. Són magnituds inverses: com més petita és la distància mínima detectable ( ), millor és el poder de resolució (PR) de l'equip.

R ON = n × sinθ R = 0,61 × ON λ n θ λ R R Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 14 Tipologies cel·lulars i organització en teixits Morfologia comparada de cèl·lules procariota, animal i vegetal. Tots els éssers vius comparteixen la cèl·lula com a unitat morfofuncional bàsica, diferenciada en dos grans nivells d'organització: Cèl·lula procariota vs. eucariota: les eucariotes posseeixen un nucli embolcallat per membrana, cromosomes associats a histones, una mida de 10-100 µm (enfront d'1-5 µm dels procariotes), orgànuls membranosos i metabolisme predominantment aeròbic. Cèl·lula vegetal vs.

animal: la vegetal disposa de paret cel·lulòsica, cloroplasts amb clorofil·la, grans vacúols i glioxisomes per a l'oxidació de greixos. L'animal té centríols per organitzar la divisió i glicocàlix lipoproteic per al reconeixement superficial.

Òrgan Cèl·lules característiques Organització tissular Fetge Hepatòcits Lobulets hepàtics Pulmó Pneumòcits tipus I i II Vies conductores i porció respiratòria (alvèols) Cor Cardiomiòcits Fibres musculars estriades i sincicis Ronyó Podòcits i cèl·lules epitelials tubulars Escorça i medul·la renal Melsa Limfòcits i eritròcits Polpa blanca (immunitària) i polpa vermella Esòfag Fibroblasts, cèl·lules musculars i epitelials Mucosa, submucosa, muscular i adventícia Testicle Espermatogònies/espermàtides, cèl·lules de Sertoli i Leydig Túbuls seminífers COMPROVA-HO 21 Quines cèl·lules del pulmó participen directament en la funció alveolar?

Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 15 ESQUEMA Grups cromosòmics del cariotip humà IDEES CLAU El cariotip humà normal conté 46 cromosomes classificats de l'A a la G segons la mida i la posició centromèrica. El límit de resolució microscòpica depèn directament de la longitud d'ona i de l'obertura numèrica de l'objectiu. La diferenciació cel·lular dona lloc a teixits amb cèl·lules altament especialitzades en cada òrgan. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 22. ¿En quin grup del cariotip se situen els cromosomes 13, 14 i 15 i quina és la seva morfologia? 23. ¿Com es pot millorar el límit de resolució (fer-lo més petit) en un microscopi?

Autosomes i gonosomes 46 cromosomes en metafase Grup A Parells 1 a 3 (metacèntrics grans) Grup B Parells 4 i 5 (submetacèntrics grans) Grup C Parells 6 a 12 i cromosoma X Grup D Parells 13 a 15 (acrocèntrics mitjans amb satèl·lit) Grup E Parells 16 a 18 (petits) Grup F Parells 19 i 20 (metacèntrics petits) Grup G Parells 21, 22 i cromosoma Y Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 16 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 24. A quin grup pertany el cromosoma 16 en el cariotip humà? 25. Com s'anomena la trisomia que afecta el cromosoma 18 humà? 26. Quina funció fa la solució hipotònica en la preparació del cariotip? 27.

Quines cèl·lules són pròpies de l'epiteli funcional renal per filtrar plasma? 4 Òptica física, cartografia geològica i hidroquímica d'aigües EN ACABAR SABRÀS Calcular distàncies focals, potències i refraccions mitjançant les lleis de Descartes i Snell. Analitzar la disposició estructural i litològica d'un aflorament geològic d'aigües. Determinar volumètricament l'alcalinitat total i espectrofotomètricament el contingut de ferro. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 28 ¿Per què les surgències d'aigua subterrània sovint dipositen terbolesa rogenca just en sortir a la superfície?

Òptica geomètrica: lents primes i refracció Una lent és un sistema òptic limitat per dues superfícies refringents, de les quals almenys una és corba. Es classifiquen en: Lents convergents: més gruixudes a la zona central. Els rajos paral·lels que hi incideixen convergeixen en el focus imatge ( ), formant imatges reals projectables sobre una pantalla. Corregeixen la hipermetropia (enfocament darrere la retina).

Grup D a) Grup C b) Grup E c) Grup F d) Síndrome de Down a) Síndrome de Patau b) Síndrome d'Edwards c) Síndrome de Turner d) Bloqueja la metafase a) Tenyeix les bandes A-T b) Digereix la paret cel·lular c) Infla i dessepara cromosomes d) Cèl·lules de Leydig a) Pneumòcits I b) Podòcits c) Hepatòcits d) F Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 17 Lents divergents: més primes al centre. Fan divergir els rajos com si provinguessin d'un focus virtual anterior; formen imatges virtuals que no es poden recollir en pantalles. S'empren per tractar la miopia (enfocament abans d'arribar a la retina). Traçat de rajos i formació d'imatges en lents convergents i divergents.

La distància focal ( ) es relaciona amb la posició de l'objecte ( ) i la imatge ( ) mitjançant l'equació de Descartes: La potència d'una lent (P) es calcula en diòptries com la inversa de la distància focal mesurada en metres ( , amb conveni de valors positius per a lents convergents i negatius per a divergents). L'error relatiu percentual es computa com: Refracció i reflexió interna d'un feix segons la llei de Snell.

Quan un feix de llum incideix sobre la interfase plana entre dos medis transparents amb diferent índex de refracció ( i ), compleix la llei de Snell: f s s = f 1 + s 1 s 1 P = 1/f E = relatiu × f te rica o ˋ f f te rica o ˋ experimental 100 n 1 n 2 n × 1 sinθ = 1 n × 2 sinθ 2 Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 18 Muntatge experimental per a la determinació de l'angle límit de refracció. Si el medi incident és més dens que el de transmissió ( ), existeix un valor crític anomenat angle límit ( ) pel qual el raig refractat surt paral·lel a la interfase ( ): Per a angles superiors ( ) no hi ha refracció i es manifesta una reflexió interna total ( ).

COMPROVA-HO 29 Què passa quan un feix de llum travessa la superfície d'un medi més dens amb un angle d'incidència superior a l'angle límit? Afloraments geològics i eines cartogràfiques La prospecció geològica de camp analitza els materials de l'escorça passant de la visió panoràmica global a la caracterització microscòpica dels minerals i fòssils. Un tall geològic requereix orientació cardinal, escala mètrica i llegenda litoestratigràfica. Tall geològic d'un aflorament amb contacte intrusiu i pla de falla.

En afloraments com el de Can Bort o Can Verdaguer s'observen estructures geològiques determinants en la circulació d'aigües subterrànies: Falla de Llorà: fractura perpendicular a la direcció del brollador que afavoreix la circulació hidràulica travessant blocs impermeables gràcies a l'aureola de fracturació. Contacte litològic: el granit (roca ígnia plutònica amb textura granular composta per quars, feldespat rosat, moscovita i biotita) escalfa l'aigua en profunditat i li aporta carbonats i ferro; l'esquist (roca metamòrfica cristal·lina originada a partir de lutites) presenta foliació i fractura laminar.

L'orientació sobre el terreny fa servir els conceptes cartogràfics següents: Escala numèrica i gràfica: relació matemàtica entre una dimensió mesurada al mapa i la seva equivalència directa sobre el terreny real. n > 1 n 2 θ L θ = 2 90 sinθ = L n 1 n 2 θ > 1 θ L θ = 1 θ 3 Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 19 Quadrícula UTM: sistema de coordenades cartogràfiques mètriques on cada divisió reticular equival a 1 km. La coordenada Y expressa la distància a l'equador i la X la posició respecte al meridià de referència (banda de 500.000 mE). Brúixola i declinació magnètica: l'agulla imantada assenyala cap al nord magnètic, que discrepa de la posició del nord geogràfic.

L'angle que els separa s'anomena declinació magnètica. Posicionador GPS: determina la latitud i la longitud d'un punt mitjançant triangulació rebent simultàniament senyals d'un mínim de 4 satèl·lits en òrbita. Caracterització biològica de comunitats aquàtiques Els brolladors naturals acullen microorganismes fotosintètics indicadors de les propietats fisicoquímiques de l'aigua: Il·lustració de les morfologies característiques de diatomees i cianobacteris aquàtics. Cianòfits (cianobacteris): procariotes fotosintètics capaços de fixar nitrogen elemental i tolerar salinitats elevades o ambients pobres en nutrients. Contenen clorofil·la a, ficobilina i ficoeritrina.

Cloròfits (algues verdes): organismes eucariotes d'aspecte verd intens amb clorofil·les a i b, organitzats en cèl·lules aïllades, filaments o colònies d'aigua dolça. Bacil·lariofícies (diatomees): pertanyents als ocròfits. Construeixen una paret externa rígida (frústul) formada per sílice amorfa ( ), contenen clorofil·la a, c i -carotè, i colonitzen medis humits ben il·luminats. La quantificació cel·lular microscòpica es realitza dipositant alíquotes (20 o 40 µL) en portaobjectes prèvia dilució de la mostra: SiO 2 β Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 20 Esquema de dilució 1:3 d'una mostra d'aigua per a observació biològica.

Presa d'alíquota amb micropipeta i càrrega sobre portaobjectes. Caracterització química de l'aigua: alcalinitat i contingut en ferro L'alcalinitat total (T_A) és la mesura de la capacitat d'una massa d'aigua per neutralitzar àcids fins al punt d'equivalència del carbonat o bicarbonat, actuant com a amortidor del pH (efecte tampó). S'expressa en mil·liequivalents per litre (mEq/L) o en mg d' (factor de conversió: dividir entre 50 per obtenir mEq/L).

Es determina per volumetria àcid-base fent servir una bureta amb àcid clorhídric (HCl) com a agent valorant sobre 10 mL de mostra d'aigua en presència d'un indicador colorimètric de viratge: Densitat = × Camps C l lules e ˋ × 0,002 cm2 1 camp × 20 μL 5,75 cm2 × 1 mL 1000 μL × 3 mL 9 mL 1,76 cm2 5 mL CaCO /L 3 Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 21 Addició d'indicador àcid-base a l'alíquota d'aigua problema. Muntatge de volumetria d'alcalinitat amb bureta d'àcid clorhídric. Pel que fa al ferro, en aigües subterrànies anòxiques es troba en forma soluble de .

En emergir a la superfície en contacte amb l'oxigen atmosfèric, s'oxida a , el qual precipita generant terbolesa i color groguenc-vermellós: V (L) × agent × L mols HCl = 1 mol HCl 1 mol H+ mols H+ = 10 × 10 L aigua 3 mols H+ mmols/L mols H × + × 2 mols H+ 1 mol CO 3 2 × 1 mol CO 3 2 1 mol CaCO 3 × 1 mol 100 g CaCO 3 = 1 g 1000 mg mg CaCO 3 Fe2+ Fe3+ 4 Fe + 2+ O + 2 4 H + 4 Fe + 3+ 2 H O 2 Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 22 Preparació dels patrons de ferro fèrric per a la corba de calibratge. Filtració i tractament àcid de la mostra sedimentària per a quantificar ferro.

La quantificació de es realitza per espectrofotometria a una longitud d'ona de 495 nm aprofitant la formació del complex vermell sang amb tiocianat ( ) en medi moderadament àcid: La presència de l'àcid evita que el ferro formi precipitats insolubles de o que el tiocianat polimeritzi, mantenint la concentració de treball de entre 0,05 i 0,2 M.

Fe3+ SCN SCN + Fe 3+ [Fe(SCN)]2+ Fe(OH) 3 SCN Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 23 PER RECORDAR-HO L'alcalinitat mesura la capacitat tampó enfront d'àcids (bases totals), mentre que la precipitació de ferro rovellat en surgències evidencia el pas sobtat de condicions anòxiques subterrànies ( ) a condicions aeròbiques de superfície ( ). COMPROVA-HO 30 Quin factor de conversió permet passar l'alcalinitat expressada en mg de CaCO /L a mEq/L?

CAUSES I CONSEQÜÈNCIES Condicions anòxiques subterrànies El ferro roman soluble en estat Fe² en aigües fondes Contacte amb oxigen superficial En sortir a l'exterior l'aigua s'oxigena sobtadament Oxidació i precipitació del ferro en surgències aquoses Oxidació de Fe² a Fe³ Pèrdua d'electrons per acció de l'O atmosfèric Precipitació mineral rovellosa Formació d'hidròxids insolubles que tenyeixen el canal IDEES CLAU Les lents convergents formen imatges reals i corregeixen la hipermetropia; les divergents produeixen imatges virtuals i tracten la miopia. La reflexió total es produeix quan la llum viatja d'un medi amb més índex a un de menys índex i supera l'angle crític.

Les falles i els contactes entre roques ígnies i metamòrfiques condicionen la hidrogeologia i el termalisme dels brolladors. L'alcalinitat mesura el poder tampó de l'aigua i el ferro precipita en oxidar-se de Fe² a Fe³ en contacte amb l'aire. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 31. ¿Quina és la definició de diòptria i com es calcula per a una lent amb distància focal de 50 cm? 32. Quin paper juga el medi àcid en la determinació de ferro mitjançant el complex de tiocianat? Fe2+ Fe3+ Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 24 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 33. Quin tipus de lent s'utilitza clínicament per corregir la miopia? 34.

Com s'anomenen les algues que posseeixen un frústul rígid format de sílice amorfa? 35. Quants satèl·lits ha de captar com a mínim un receptor GPS per calcular posició i alçada? 36. A quina longitud d'ona s'analitza el complex vermell de Fe(SCN)² a l'espectrofotòmetre? 5 Formulari Microbiologia i recompte de cèl·lules Fórmula o procediment Significat dels símbols Aplicació Colònies: recompte en placa (15–150); Volum: quantitat sembrada (0,1 mL); Dilució: factor decimal emprat. Càlcul de la concentració de bacteris viables en mostres làctiques.

Sembra i recompte microbiològic: Pesada de PCA (1,41 g en 60 mL d'aigua) Esterilització en autoclau (121 °C, 1 atm, 20 min) Plaquejat asèptic en cabina de flux laminar (20 mL/placa) Banc de dilucions seriades en tubs Eppendorf amb Ringer (1:10 a 1:10 ) Sembra de 0,1 mL en superfície amb nansa de Digralsky Incubació i recompte. PCA: medi agaritzat nutritiu; Autoclau: calor humida per desnaturalitzar proteïnes; Ringer: diluent salí isotònic. Protocol estàndard per determinar càrrega bacteriana viable. : volum dipositat (20 o 40 µL); 0,002 cm²: àrea del camp visual; 5,75 cm²: àrea del cobreobjectes. Quantificació microscòpica de microalgues i cianobacteris d'aigües.

Lent bifocal plana a) Lent convergent b) Lent cilíndrica cònvaxa c) Lent divergent d) Cianòfits a) Dinoflagel·lats b) Diatomees c) Cloròfits d) 8 satèl·lits a) 1 satèl·lit b) 2 satèl·lits c) 4 satèl·lits d) 495 nm a) 595 nm b) 260 nm c) 750 nm d) UFC/mL = Volum (mL)×Dilucio ˊ Col nies o ˋ Densitat = × Camps C l lules e ˋ × 0,002 1 × V al quota ı ˊ 5,75 × 1 1000 × 3 9 1,76 5 V al quota ı ˊ Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 25 Espectrofotometria i cromatografia Fórmula o procediment Significat dels símbols Aplicació : absorbància; : coeficient d'extinció molar; : concentració molar; : camí òptic de la cubeta (1 cm).

Quantificació de soluts absorbents en espectre UV (deuteri) o visible (tungstè). : factor de retenció; : distància del solut; : distància del front de dissolvent. Identificació de fàrmacs per cromatografia de capa prima (TLC) en sílice. Òptica geomètrica i microscòpia Fórmula o procediment Significat dels símbols Aplicació ON: obertura numèrica; : índex de refracció del medi; : semiangle del con de llum captat. Avaluació de la capacitat de recollida de llum d'un objectiu de microscopi. : límit de resolució (distància mínima detectable); : longitud d'ona de la il·luminació. Poder de resolució microscòpica (com menor és R, major és la resolució).

: distància focal; : posició objecte; : posició imatge; : potència en diòptries ( en metres). Càlcul focal i correcció visual (convergents per a hipermetropia, divergents per a miopia). : índexs de refracció; : angles incident i refractat; : angle límit. Refracció entre medis transparents i condició de reflexió total interna ( ). Hidroquímica i anàlisi volumètrica Fórmula o procediment Significat dels símbols Aplicació 50: pes equivalent del ( ). Conversió d'alcalinitat total entre unitats de massa i d'equivalència. : volum gastat a la bureta; : concentració molar del valorant. Volumetria d'alcalinitat de mostres d'aigua amb indicador de viratge.

A = log = I I 0 ε × c × L A ε c L R = f d eluent d mostra R f dmostra d eluent ON = n × sin θ n θ R = 0,61 × ON λ R λ = f 1 + s 1 i P = s 1 f 1 f s s P f n × 1 sin θ = 1 n × 2 sin θ i sin θ = 2 L n 1 n 2 n , n 1 2 θ , θ 1 2 θ L n > 1 n 2 Alcalinitat (mEq/L) = 50 mg CaCO /L 3 CaCO 3 100 g/mol/2 V (L) × HCl [HCl] = mols H+ V HCl [HCl] Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 26 Fórmula o procediment Significat dels símbols Aplicació Reaccions de precipitació: Clorurs: ; Sulfats: ; Calci: Precipitats sòlids insolubles blancs. Identificació química qualitativa d'anions i cations en mostres aquoses.

Oxidació i complexació de ferro: seguit de Complex vermell mesurat a 495 nm; requereix medi àcid per evitar . Determinació espectrofotomètrica de ferro procedent de surgències d'aigua. Errors típics de laboratori Incertesa volumètrica: mesurar amb proveta quan es requereix matràs aforat o pipeta volumètrica precisa. Bombolles a la bureta: oblidar purgar la punta de la bureta abans d'iniciar la valoració àcid-base. Contaminació per detergents: restes de sabó al material que desnaturalitzen la reacció del Blau de Coomassie a 595 nm. Placa de cromatografia: emprar tinta en comptes de grafit inert de llapis per marcar l'origen de la mostra.

Ag + + Cl AgCl (s) Ba + 2+ SO 4 2 BaSO (s) 4 Ca + 2+ CO 3 2 CaCO (s) 3 4 Fe + 2+ O + 2 4 H + 4 Fe + 3+ 2 H O 2 Fe + 3+ SCN [Fe(SCN)]2+ Fe(OH) 3 Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 27 Solucions de les preguntes de repàs 1. Perquè si la concentració és excessiva les colònies creixen formant una catifa contínua que fa impossible el recompte individualitzat. 2. L'error sistemàtic es pot identificar i corregir revisant l'instrument o el disseny, ja que manté una magnitud i signe constants. L'error aleatori no es pot eliminar perquè depèn de factors indeterminats i pertorbacions que s'expressen mitjançant una distribució normal. 3.

La placa ha de presentar un recompte d'entre 15 i 150 colònies; per sota no és representatiu i per sobre les colònies se superposen impedint un recompte fidel. 4. Cal comprovar que la pressió interna hagi descendit a i que la temperatura sigui igual o inferior a 90 °C. 5. Es divideix el nombre de colònies comptades entre el producte del volum inoculat (en mL) pel factor de dilució emprat. 6. c) L'exactitud de la mesura. Els errors sistemàtics tenen signe i magnitud constants i desvien el valor mesurat respecte al real, afectant l'exactitud. 7. b) 121 °C, 1 atm durant 20 minuts. L'esterilització de referència a l'autoclau requereix 121 °C i 1 atm de pressió durant un període de 20 minuts. 8.

a) Entre 15 i 150 colònies. L'interval estadísticament vàlid per al recompte d'UFC en aquest protocol és de 15 a 150 colònies. 9. d) Clorur de bari. El BaCl reacciona amb els sulfats per formar sulfat de bari (BaSO ), que precipita en forma sòlida. 10. Perquè cada molècula absorbeix radiació en un màxim característic segons les transicions electròniques dels seus grups cromòfors. 11. La mesura espectrofotomètrica es realitza exactament a 595 nm, que correspon al màxim d'absorció del colorant lligat a proteïna. 12. Avançarà més la substància apolar (tindrà major Rf), perquè la sílice és una fase estacionària polar que reté fortament els compostos polars per interaccions hidròfiles. 13.

A causa de fenòmens d'associació molecular, modificacions en l'índex de refracció de la solució i saturació del detector òptic. 14. Com el quocient entre la distància que ha recorregut l'analit i la distància total recorreguda pel front del dissolvent. 15. c) Blau de Coomassie G-250. El Blau de Coomassie G-250 és el reactiu específic que s'uneix als residus proteics i absorbeix a 595 nm. 16. d) Làmpada de deuteri. Les làmpades de deuteri proporcionen un espectre d'emissió continu idoni per a la regió ultraviolada. 17. b) Fluorita. La fluorita té fórmula CaF i s'utilitza tant per sintetitzar àcid fluorhídric com en lents òptiques. 18. c) Menys polaritat implica major Rf.

Com que la sílice és polar, reté les molècules polars; les menys polars elueixen amb l'eluent i tenen un Rf més alt. 19. Perquè durant la metafase la cromatina assoleix el màxim grau de compactació i els cromosomes individuals es poden observar i mesurar clarament. P = 0 Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 28 20. Tots dos són acrocèntrics i presenten satèl·lits, però els cromosomes del grup D (13-15) tenen una mida mitjana, mentre que els del grup G (21-22) són els més petits del cariotip. 21. Els pneumòcits tipus I (responsables de l'intercanvi gasós) i els pneumòcits tipus II (productors de surfactant pulmonar). 22.

Pertanyen al grup D i són cromosomes acrocèntrics de mida mitjana que porten satèl·lits als seus extrems. 23. Augmentant l'obertura numèrica (utilitzant oli d'immersió amb major índex ) o reduint la longitud d'ona de la il·luminació. 24. c) Grup E. El grup E inclou les parelles 16 (metacèntric), 17 i 18 (submetacèntrics). 25. c) Síndrome d'Edwards. La presència d'un tercer cromosoma en el parell 18 produeix la síndrome d'Edwards. 26. d) Infla i dessepara cromosomes. El tractament hipotònic provoca l'entrada d'aigua per osmosi, inflant el citoplasma per poder escampar els cromosomes. 27. c) Podòcits. Els podòcits són cèl·lules especialitzades de la càpsula de Bowman al ronyó. 28.

Perquè el ferro dissolt en forma de Fe² soluble s'oxida ràpidament amb l'oxigen atmosfèric convertint- se en Fe³ , que és pràcticament insoluble i precipita. 29. No es transmet cap fracció de llum al segon medi; el feix experimenta una reflexió interna total complint que l'angle reflectit és exactament igual a l'angle incident. 30. Es divideix el valor en mg/L entre 50, que és el pes equivalent del carbonat càlcic ( ). 31. La diòptria és la unitat de potència òptica ( en metres). Per a , la potència és de . 32. Acidifica el medi per impedir que el catió precipiti com a hidròxid fèrric i bloqueja la polimerització del reactiu tiocianat. 33. d) Lent divergent.

Les lents divergents retarden la convergència dels rajos perquè la imatge es formi més enrere, directament sobre la retina. 34. c) Diatomees. Les diatomees (bacil·lariofícies) es caracteritzen pel seu exosquelet silici rígid anomenat frústul. 35. d) 4 satèl·lits. Es requereixen un mínim de 4 satèl·lits simultanis per resoldre les 3 coordenades espacials i l'error de temps mitjançant triangulació. 36. a) 495 nm. El complex vermell format entre el ferro trivalent i el tiocianat presenta el seu màxim d'absorbància a 495 nm. n 100 g/mol/2 1/f f = 0,5 m 1/0,5 = +2 di ptries o ˋ Fe3+ Fe(OH) 3 Tècniques Científiques Integrades II: Guia i Pràctiques 29