Concetti Chiave
- La simulazione di respirazione polmonare in laboratorio utilizza un fertilizzante contenente sangue per analizzare lo scambio di ossigeno e anidride carbonica.
- Un spettrometro misura la trasmittanza e l'assorbanza di una soluzione per monitorare i cambiamenti nella lunghezza d'onda del colore rosso del sangue ossigenato.
- La preparazione della soluzione implica la diluizione del fertilizzante in acqua distillata, seguita dall'omogeneizzazione e analisi tramite spettrofotometria.
- L'ossigenazione del campione avviene attraverso una pompa a vuoto che simula la respirazione, con misurazioni ripetute per osservare variazioni di intensità del colore.
- La procedura, ripetuta più volte, conferma l'aumento di intensità del colore del sangue ossigenato, simile al processo naturale nei polmoni.
Indice
Simulazione della respirazione polmonare
In laboratorio di biologia abbiamo voluto simulare la respirazione in un polmone. Il procedimento è molto semplice e sostanzialmente necessitiamo di un’ unica sostanza: un fertilizzante; esso contiene una certa percentuale di sangue. Questo fatto è ciò che realmente ci interessa, infatti in tutti gli esseri viventi lo scambio di ossigeno e quindi di anidride carbonica avviene proprio a livello del sangue. Esso, nel momento in cui riceve l’ossigeno, il quale si lega ad una particolare sostanza contenuta in esso, ossia l’emoglobina, il suo colore rosso aumenta la sua intensità, quindi cambia la lunghezza d’onda. Per verificare il cambiamento della lunghezza d’onda utilizziamo uno strumento detto spettrometro, in grado di misurare la trasmittanza,ossia quanta luce passa, o l’assorbanza,ossia quanta luce assorbe, misurata su una sostanza contenuta in una particolare provetta.Il valore così misurato lo leggeremo, in percentuale, su di un display. Noi lavoriamo con trasmittanza di 800 nanometri.
Funzionamento dello spettrometro
Lo spettrometro è costituito con un semplice funzionamento:vi è una sorgente luminosa a tungsteno (ma che può anche essere a sodio o di altre sostanze),i cui raggi vengono convogliati nel monocromatore e da questo parte un raggio luminoso.Vi è poi un porta campione in cui viene inserita un provetta e lo strumento ne fa una lettura, che poi viene proiettato su un display digitale.
Dopo queste premesse teoriche, possiamo ora descrivere passo passo l’esperienza fatta.
Preparazione della soluzione
Inizialmente preleviamo 5 ml di fertilizzante , per preparare una soluzione 5:100.Quindi, prelevati i 5ml di fertilizzante, li porteremo a volume, in un cilindro,ossia 100ml, aggiungendo 95ml di acqua distillata (H2O).
Aiutandoci con una bacchetta di vetro,agitiamo la soluzione, in modo da essere omogenea in tutte le sue parti.Successivamente ne preleviamo una certa quantità, in modo da riempire una particolare provetta, che poi inseriremo nello spettrofotometro.Prima di misurare la trasmittanza della nostra soluzione, dobbiamo tarare il nostro strumento.Per fare ciò utilizziamo ciò che viene definito il”bianco”:Inseriamo nello spettrofotometro un provetta contenente acqua distillata. 
Sul display dovrebbe comparire il valore 100;infatti essendo trasparente, tutta quanta la luce dovrebbe passare. In caso contrario,utilizzando l’apposita manopola, cerchiamo di avvicinarci a tale valore:nel omento in cui si stabilizza, facciamo il cambio di provetta, inserendo quella contente il fertilizzante e riportiamo il valore ottenuto in una tabella trasmittanza-tempo.
Misurazione e ossigenazione
Ora avviene la fase vera e propria della respirazione. Infatti, il resto della sostanza non prelevata, messa in una beuta codata,viene ossigenata.Colleghiamo la beuta, mediante un tubo, ad una pompa a vuoto. Essa aspira l’aria presente nel contenitore di vetro, per poi immettere in essa l’ossigeno, proprio come avviene a livello dei polmoni; questo per tre minuti. Al termine di questo intervallo di tempo,spegniamo la pompa e preleviamo una nuova quantità di sostanza, sempre in modo da riempire la provetta.Rifacciamo la prova del ”bianco” e, tarato lo spettrometro, inseriamo la nostra provetta.Ora il valore percentuale di trasmittanza diminuisce rispetto a prima.Infatti il colore della sostanza è aumentato di intensità, come si può percepire anche ad occhio nudo. E’ lo stesso che avviene nel sangue, quando ossigenandosi, riceve appunto l’ossigeno che si va a legare con l’emoglobina, il sangue diventa più rosso.
Ripetiamo la stessa operazione per altre 3 o 4 volte, sempre lasciando la sostanza ad ossigenare per tre minuti.
Domande da interrogazione
- Qual è lo scopo della simulazione di respirazione di un polmone in laboratorio?
- Quali strumenti e materiali sono necessari per l'esperimento?
- Come si prepara la soluzione per l'esperimento?
- Come si calibra lo spettrometro prima di misurare la trasmittanza?
- Cosa si osserva dopo l'ossigenazione della sostanza nel processo di simulazione?
Lo scopo è simulare lo scambio di ossigeno e anidride carbonica nel sangue, utilizzando un fertilizzante contenente sangue per osservare il cambiamento di colore e lunghezza d'onda quando l'ossigeno si lega all'emoglobina.
Sono necessari un fertilizzante, acqua distillata, uno spettrometro, una provetta, una beuta codata, una pompa a vuoto e una sorgente luminosa a tungsteno.
Si prelevano 5 ml di fertilizzante e si diluiscono in 100 ml totali aggiungendo 95 ml di acqua distillata, mescolando con una bacchetta di vetro per ottenere una soluzione omogenea.
Si inserisce una provetta contenente acqua distillata nello spettrometro per ottenere un valore di trasmittanza del 100%, regolando con una manopola se necessario.
Dopo l'ossigenazione, la trasmittanza diminuisce e il colore della sostanza diventa più intenso, simile a quanto avviene nel sangue quando si lega l'ossigeno all'emoglobina.
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