Calorimetría APLICADA A LA MEDICINA Ana C. Lafontaine Peralta. | Biofisica-23 | 100573395 Concepto. La calorimetría es una rama de la física que se ocupa de la medición del calor producido o perdido por un proceso físico o químico. Fundamentos de Calorimetría Principios generales de la calorimetría I. Siempre que entre varios cuerpos haya un intercambio de energía térmica, la cantidad de calor perdido por unos cuerpos es igual a la cantidad de calor ganada por los otros. II. La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es directamente proporcional a su variación de temperatura. Así, para elevar la temperatura de un cuerpo de 20°C se requiere el doble de cantidad de energía térmica que para elevarla a 10°C. III. La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es directamente proporcional a su masa. IV. Cuando varios cuerpos a temperaturas diferentes se ponen en contacto, la energía térmica se desplaza hacia los cuerpos cuya temperatura es más baja. El equilibrio térmico ocurre cuando todos los cuerpos quedan a la misma temperatura. El aparato encargado de medir estas cantidades es el calorímetro. Consiste en un termómetro en contacto con el medio de medición. Estos incluyen sustancias que irradian y reciben calor. Las paredes deben aislarse tanto como sea posible, ya que debe evitarse en la medida de lo posible el intercambio de calor con el mundo exterior. De lo contrario, las medidas serán completamente incorrectas. También hay un agitador para una buena mezcla antes de medir. calorímetro Hay básicamente dos tipos de calorímetros. Los que trabajan a volumen constante y los que trabajan a presión constante. Cuando un objeto emite calor, otro lo absorbe. Este es el principio del calorímetro. Un termómetro determina la temperatura final del proceso, también llamada temperatura de equilibrio. El líquido más utilizado es el agua, que actúa como receptor de las calorías transferidas desde el cuerpo. PÁGINA 1 APLICADA A LA MEDICINA El calorímetro se utiliza un método indirecto calculando el calor que produce un organismo al producir dióxido de carbono y nitrógeno (urea en los organismos terrestres) y consumir oxígeno. Donde: ΔU = cambio de energía interna El calor medido no representa el cambio de entalpía porque la presión no se mantiene constante. Calorimetría a presión constante El calor medido es igual al cambio en la energía interna del sistema menos el trabajo realizado. La presión se mantiene constante, por lo que el calor medido representa el cambio de entalpía. Los científicos se han interesado por las oscilaciones de las reacciones bioquímicas, como los ritmos circadianos. Se utilizan técnicas como la espectroscopia, la polarografía, la manometría y la cromatografía para estudiar las reacciones vibratorias, y la calorimetría también se utiliza para estudiar el flujo de energía a través de los sistemas. Los organismos producen ATP (energía) al descomponer la glucosa en procesos anaeróbicos como la fermentación alcohólica. Durante este tipo de metabolismo, se producen reacciones oscilatorias en metabolitos como NAD/NADH. Esto se puede observar colorimétricamente. Durante algún tiempo, el estudio de los microorganismos ha jugado un papel importante en la calorimetría clásica y moderna y ha inspirado ingeniosos diseños de instrumentos para permitir que los microorganismos crezcan o existan adecuadamente. Se sabe que el desarrollo microbiano tiene tres etapas. En la primera fase de latencia, el organismo se adapta al ambiente con una actividad enzimática muy alta y se prepara para la replicación. La segunda etapa es la etapa exponencial, en la que observamos que el consumo del medio ambiente permite a los organismos iniciar la división y adquirir los materiales y la energía que necesitan para reproducirse. La tercera etapa es la fase estacionaria, que se alcanza cuando los nutrientes se agotan y las condiciones se vuelven cada vez más desfavorables. Se dice que esta etapa es un artefacto fuera del ciclo de vida normal. Todo este proceso nos dice cómo la energía fluye y se transforma en las diferentes etapas de vida de los microorganismos. PÁGINA 2 La calorimetría está presente en procesos metabólicos animales como reacciones aeróbicas y anaeróbicas y procesos de fermentación. La calorimetría directa mide la producción de calor, mientras que la calorimetría indirecta determina el costo de energía de una actividad dada al estimar el consumo de oxígeno. Los pasos aguas abajo de los sistemas biológicos varían en complejidad, e incluso hay una gama completa de respuestas oscilatorias biológicas orientadas colorimétricamente centradas en oscilaciones glucolíticas. La calorimetría, ya sea directa o indirecta, está presente en las reacciones de los organismos vivos y tiene una gran influencia en la correcta realización de las reacciones. ANALISIS MEDICO El gasto de energía es la cantidad de energía que su cuerpo necesita para mantener su peso y realizar las funciones necesarias a lo largo del día. Además, la calorimetría indirecta mide las necesidades nutricionales de cada persona. El consumo de energía provoca el intercambio de gases. Para agotar las calorías que aportan los nutrientes, el cuerpo utiliza oxígeno y produce dióxido de carbono al “quemar” esos nutrientes, es una espirometría que va midiendo uno tras otro. La calorimetría indirecta determina el gasto energético en reposo. En otras palabras, le dice cuántas calorías quema su cuerpo en reposo y proporciona una guía para determinar si su tasa metabólica basal es normal, elevada o deprimida. La información obtenida en este estudio le permitirá calcular sus necesidades energéticas diarias para definir una dieta adaptada a sus características específicas. Indicaciones más frecuentes de esta prueba: • • • Sobrepeso Obesidad Obesidad mórbida. -Esta prueba se realiza con el paciente recostado cómodamente en una camilla, inmóvil y respirando con normalidad. -Después de los primeros minutos de acondicionamiento o estabilización, comienza la adquisición de datos reales. Esto toma alrededor de 20 minutos. - Debe comer poco el día antes de la prueba y ayunar toda la noche. Además, no puede tomar bebidas alcohólicas ni hacer ejercicio. -El día del examen se debe minimizar la actividad física evitando hacer ejercicio, caminar, hacer las tareas del hogar, etc. PÁGINA 3
