Bioquímica I 2013

Diálisis y Ultrafiltración INTEGRANTES: Amorós, Leslie Amaya, Eugenia Errico, Mariana Lambertucci, Mauro Miers, Jessica Mogro, Ezequiel Quispe, Leonardo Recalt, Micaela Tocho, Eugenia

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Diálisis

La diálisis es una forma de filtración molecular. Es un proceso que separa moléculas de acuerdo con su

tamaño, mediante el empleo de membranas semipermeables que contienen poros de dimensiones inferiores a

las macromoleculares. Estos poros permiten que moléculas pequeñas, tales como las de los disolventes,

sales y metabolitos pequeños, se difundan a través de la membrana pero bloqueen el tránsito de moléculas

mayores.

La diálisis se emplea rutinariamente para cambiar el disolvente en el que se encuentran disueltas las

macromoléculas. Una disolución macromolecular se introduce en el saco de diálisis, que se sumerge en un

volumen relativamente grande de disolvente nuevo. Las moléculas pequeñas pasan a través de la membrana

al fluido externo hasta que se alcanza el equilibrio, las macromoléculas permanecerán en el interior de saco

de diálisis. El proceso puede repetirse varias veces a fin de sustituir completamente un sistema disolvente por

otro.

Existen factores que afectan la velocidad de la diálisis:

Solvente:

Solución acuosa: en general, la velocidad de diálisis es mayor en agua destilada, sin embargo en

muchos casos para estabilizar moléculas objeto de investigación es necesario utilizar soluciones de

fuerza iónica y pH definidos.

Solución de una macromolécula: durante la diálisis penetra agua en el saco por ósmosis, por lo tanto

el tubo debe llenarse completamente con el fin de evitar la dilución del contenido.

Condiciones físicas:

Temperatura: entre más alta sea la temperatura, mayor será la velocidad de diálisis. A temperaturas

elevadas, la viscosidad del solvente es menor y la velocidad de difusión aumenta.

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Ultrafiltración:

La ultrafiltración es el proceso capaz de fraccionar, separar y concentrar sustancias sin que éstas sufran

cambios de fase, en el cual se utiliza una membrana semipermeable con poros de tamaño definido, que

determina el tamaño de las partículas que pasarán a través de ella. Debido a que la membrana utilizada es

semipermeable, es necesaria la presencia de una presión (entre 4 a 8 atm) que auxilie a las partículas a fluir a

través de la misma.

Tipos de Membranas:

Existen actualmente dos categorías de membranas de ultrafiltración que presentan ambas una estructura

asimétrica.

• Las membranas formadas con polímeros orgánicos. Están constituidas de una "piel activa"(capa que

define el tamaño de las partículas que podrán pasar por la membrana) soportada sobre una estructura

macroporosa.

• La segunda generación de membranas de ultrafiltración se prepara a partir de materiales cerámicos.

Las capas sucesivas se producen por un fritado de granos cerámicos que generan poros residuales

cuyo tamaño depende del tamaño de los granos; para obtener una capa activa de ultrafiltración es

necesario usar suspensiones coloidales de óxidos que luego se depositan sobre un material macro

poroso y se fritan.

En la práctica se utilizan ambas, una delgada capa de las membranas orgánicas determina el tamaño de

macromoléculas que se pueden separar, sobre una gruesa capa de las inorgánicas que le aportan resistencia a

la presión.

Factores que intervienen en el rendimiento de una membrana:

Formación de una capa de polarización en la superficie de la membrana. A medida que el solvente es

removido a través de ella, las especies rechazadas tienden a acumularse en la interface membrana-

solución. Este efecto degradativo se manifiesta por si solo produciendo una depresión del flujo, lo

que significa una desventaja de la UF.

La formación de una capa de gel por coloides y las macromoléculas acumuladas delante de la

membrana llegan a una concentración crítica a partir de la cual se forma un gel que es responsable de

una resistencia adicional al pase del flujo transmembrana.

Taponamiento interno de las membranas producido por el bloqueo de los poros por el soluto.

La presión influencia el flujo de solvente, el caudal de filtrado aumenta con la presión hasta un cierto

valor límite a partir del cual el caudal de estabiliza o disminuye.

En cuanto a la temperatura, se observa en general un aumento del flujo del solvente con un aumento

de la temperatura, el cual se debe esencialmente a la disminución de la viscosidad del fluido.

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UF a pequeña escala (laboratorio):

Se utilizan tubos para centrifuga modificados, los cuales tienen un recipiente con forma de cono adentro

con la membrana en las paredes, estos se llenan con la solución problema y se centrifuga, lo que origina la

presión necesaria para que el proceso se lleve a cabo, el solvente y las partículas de menor tamaño que los

poros se colectan en el tubo más grande.

UF a gran escala (Industrial):

Membrana de fibra hueca: los módulos contienen varios tubos o fibras de pequeño diámetro (de 0,6 a 2

mm). La solución a filtrar fluye a través de los núcleos abiertos de fibras y el líquido filtrado es recogido en

un cartucho que rodea las fibras.

APLICACIONES:

Concentración de proteínas de la leche para hacer queso

Procesos médicos de concentración de derivados biotecnológicos, como concentración de proteínas

Fraccionamiento de proteínas

Clarificación de zumo de frutas

Recuperación de antibióticos en la industria farmacéutica

Purificación de agua en laboratorio

Depuración de aguas

Tratamiento de agua potable

Concentración de proteínas después de otros procedimientos que diluyan la muestra, por ejemplo

diálisis

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La simplicidad, el corto tiempo de operación y bajo costo son las principales ventajas de la ultrafiltración

sobre otros procesos de separación convencionales.

Resulta de particular interés en la separación de disoluciones q contienen trazas de sustancias térmica o

químicamente alterables, situación frecuente cuando se trata de productos alimenticios, farmacéuticos y

biológicos.

Bibliografía:

• Bioquímica Voet 3ra edición.

• Técnicas membranarias de filtración de líquidos Christian Guizard

• http://es.wikipedia.org/wiki/Ultrafiltracion Fecha: 25/09/2013

• http://www.millipore.com/catalogue/module/c82301 Fecha: 27/09/2013

• http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/S451B.pdf Fecha: 25/09/2013