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Antecedentes y generalidades

IRENE VASCONCELOS DUEÑAS

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA - IZTAPALAPA

ACADEMIA DE PROFESORES DE BIOLOGIA CELULAR

TEMA 1 : ANTECEDENTES Y GENERALIDADES . -

1. Datos históricos : Importancia de la microscopía en el estudio de la célula .

a .- métodos de estudio de la célula.- microscopía, técnicas de cultivo, técnicas químicas .

2. Teoría celular : analizar y discutir los postulados de esta teoría

BIOLOGÍA CELULAR

OBJETIVOS:

1). Que los alumnos se familiaricen con los microscopios.

2). Que los alumnos conozcan algunas técnicas para estudiar y observar a las células.

3). Que los alumnos correlacionen el tipo de estudio celular, con el microscopio idóneo.

4). Que el alumno relacione el avance en el conocimiento de la célula con los avances en la microscopía.

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NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIOLOGICA: Se representa desde el molecular hasta el macroscopico pluricelular, vegetal y animal.

MICROSCOPIA Y LOS MICROSCOPIOS:

Microscopio compuesto fabricado hacia 1751 por Magny.

AVANCES DEL MICROSCOPIO , (HASTA LA FECHA) :

M. ESTEROSCOPICO.

Una variedad de los ópticos compuestos

M. OPTICO MONOCULAR.Su forma más simple, como la utilizada por R. Hooke. Ambos monoculares(Una variedad del

compuesto).

M. OPTICO BINOCULAR Con Aditamento para

cámara fotográfica

�

�

Cámara fotográfica

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MICROSCOPIO DE CONTRASTE DE FASES

MEJI MODELO MX6200H M. CON ILUMINACION DE FLUORESCENCIA

M. Petrográfico o de polarización.Utilizado en investigaciones geológicas. [Proviene del laboratorio del duque de Chaulnes y pertenece al Museo de Artes y Oficios, París] .

M. Electrónico de barrido , (de: Tovar

Franco, J.A. 2004, � No.5).

DIFERENTES TIPOS DE MICROSCOPIOS: su sistema óptico.

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Principales elementos de un microscopio compuesto básico:

* Los microscopios de este tipo suelen ser complejos, con varias lentes en el objetivo como en el ocular. El propósito de éstas lentes es el de reducir la aberración cromática y la aberración esférica.

• Los microscopios compuestos se utilizan para estudiar especímenes delgados, puesto que su profundidad de campo es muy limitada. Por lo general, se utilizan para examinar cultivos, preparaciones trituradas o una lámina muy fina. Depende de que la luz atraviese la muestra desde abajo y usualmente son necesarias técnicas especiales para aumentar el contrastede la imagen.

desarrollan el microscopio de fuerza atómicaBinnig y Rohrer1985

desarrollan el microscopio de efecto túnelG. Binnig y H. Rohrer

1981

desarrolla el primer microscopio electrónico de barridoErnst Ruska y Knoll1942

construye el primer microscopio electrónicoErnst Ruska y Knoll1931

(por encargo de Carl Zeiss) , mejora la microscopía de inmersión sustituyendo el agua por aceite de cedro, lo que permite obtener

aumentos de 2000.

Abbe1877

Inventa el microscopio simple . Describió por primera vez protozoos, bacterias, esperma -

tozoides y glóbulos rojos.

Anton van Leeuwenhoek

1674

Publica Micrographia, una colección de micrografías biológicas. Acuña la palabra célula para las estructuras que descubre en una corteza

de corcho.

Roberto Hooke1665

Primero en estudiar tejidos vivos al microscopio , Prueba la teoría de Harvey sobre la circulación sanguínea al observar al microscopio

los capilares sanguíneos

Malpighi1660 y 1665

Presenta en Londres, un microscopio compuesto de dos lentes convexas.

Cornelius Drebbel1619

Desarrolla un occhiolino o microscopio compuesto de una lente convexa y una cóncava.

Galileo Galilei1609

Inventaron el microscopio simple, al combinabar dos lentes simples convergentes: una operaba de "objetivo" y la otra de "ocular".

Hans y Zacarias Janssen

1590

Fabricantes holandeses de anteojosPierre y Willem Boreel

1590

INVENTO Y/O TIPO DE MICROSCOPIOAUTOR (ES)AÑOCRONOLOGIA DEL DESARROLLO DEL MICROSCOPIO .

MICROGRAFIA OBTENIDA CON EL MICROSCOPIO OPTICO

Microscopio óptico

Permite examinar las células vivas, sin ningún tipo de fijación ni congelación.

Micrografía de sangre, con H.E. a 100xSe observan glóbulos rojos y blancos.

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Micrografía de micorrizas.

Bajo M.O. a 100x , con fast green;

de cellsalive.com

Micrografía de microorganismos de una muestra de agua dulce (Chaetoceros sp.) tratada con H.E. bajo M.O. a 100x Resolución: 416x346x16M; (de: cellsalive.com) .

MICROSCOPIO COMPUESTO:

Esquema del microscopio construido por

Hooke, (1665); base para la construcción y

evolución de otros. [a la der., la lámina de

corcho a diferentes aumentos, observado

por el autor].

(Tomado de Curtis, H. y col, 1995; No.1)

1 ocular2 revólver

3 objetivo

4 mecanismo de enfoque5 tornillo de enfoque fino

6 platina

7 espejo8 condensador

MICROSCOPIO ESTEREOSCOPICO:

Observación de ovocitos

ambas fig. de:

http://scriptusnaturae.8m.com

(otro microscopios compuestos)

Detalle de la caja

de cultivo.

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CONTINUAN MICROSCOPIOS COMPUESTOS :

Los objetos aparecen como puntos luminosos sobre un fondo oscuro. Aquí aparece conectado a una TV , para facilitar el análisis de resultados. Esta forma de iluminación se utiliza para analizar elementos biológicos transparentes y sin manchas, invisibles con iluminación normal.

Microscopio de campo oscuro:

Fotografía de treponemas bucales( a mayor aumento)

Treponemas bucales(conjunto a menor aumento)

CONTINUAN MICROSCOPIOS COMPUESTOS, M. de Campo Oscuro:

(Ambas figuras de cellsalive.com)

CONTINUAN DIFERENTES TIPOS DE MICROSCOPIOS COMPUESTOS :

2 c) Microscopio de fluorescencia , (M.F.) : se logran obtener preparaciones

fijas con este tipo de imágenes : Amibas con seudópodos, algunas fagocitan.

(las dos fig. de: http://micro.magnet.fsu.edu/primer/techniques/fluorophase.html)

FIG. 2: Micrografía de un microoorganismo en una muestra de agua “ corriente”,

(Euglena sp.) ; tratada con las tecnicas

adecuadas; (bajo M.F., a 100x ;

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IMÁGENES EN EL MICROSCOPIO DE INMUNOFLUORESENCIA

Células preparadas con isocianato de

fluoresceína y el DANS, muestran una fluorescencia verde manzana bajo la

luz ultravioleta y la rodamina

anarajando brillante

Se conjugan los anticuerpos con colorantes

fluorescentes; (Croons 1942)

(Fig. 1 y 2: tomadas dehttp://micro.magnet.fsu.edu/primer/techniques/fluorophase.htl

.

MICROSCOPIO DE INMUNOFLUORESCERNCIA :

Las preparaciones deben teñirse adecuadamente para su observación.

Se observa una mitosis con esta técnica de tinción. (de: micro.magnet.fsu.edu/ primer/techniques/fluorophase.htlm

(otro de los microscopios compuestos)

2 d) Microscopio de contraste de fases , (M.C.F.) : se utiliza cuando se

requiere observar preparaciones en fresco, u organismos vivos e incoloros. (Si se

añade una gota de azul de metileno diluìdo, se podrá obtener una mejor resolución).

Fig. 1. :Objetivos de un microscopio moderno, con anillos de

d diferente color, por ser del M.C.F.

d

Fig.2.:Amibas observadas bajo M.C.F. (imágenes de las células tomadas de:

Maniak y col. Cell 83, 915-924, 1995)

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El microscopio electrónico de barrido .-está situado a la izquierda del operador, y

las imágenes computariza- das de la

muestra se ven en la pantalla de la derecha. Aunque un microscopio

electrónico de transmisión puede resolver

objetos más pequeños que uno de barrido,

este último genera imágenes más útiles para conocer la estructura tridimensional

de objetos minúsculos.

MICROSCOPIO ELECTRONICO, (M.E.) : Micrografias electrónicas, tienen muchos usos en las ciencias biológicas y medicas.

VARIAS MICROGRAFIAS ELECTRONICAS:

Fig. 1 : Un bacteriófago T4

(de: Tovar Franco, J.A. 2004).

Fig. 2 : Esta micrografía electrónica de transmisión,

célula de levadura (Rhodosporidium toryloides), tratada por el método de congelación-fractura. Muestra varios

orgánulos suspendidos la matriz citoplásmica. (de

Tovar Franco, J.A. 2004)

Fig. 3: Superficie del retículo

endoplasmático rugoso (RER).

(de Fawcett, W.D., Science Source/Photo Researches Inc., en Tovar Franco, J.A. 2004)

8. MICROSCOPIO QUIRURGICO :

Una operación que parecía imposible. (de: chimera.javierana.edu.co)

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Se ilustra el proceso de engullimiento efectuado por un leucocito polimorfo- - - nuclear , (in vitro), que ingiere una partícula de levadura, (b: Según J. Boyles y Dotothy F.

Bainton. Cell 24: 906, 1981; con permiso de Cell Press). [ Tomado de : Karp, G. 1998.

Biología celular y molecular * No.2 ]

� Preparaciones fijas:

Micrografía de diatomeas, tratadas con azul de metileno; a 40x. Se observa la pared celular de sílice. (tomada por Peter Parks/Oxford Scientific Films; en: cellsalive.com)

c) Microscopio electrónico:

Electromicrografia de una célula de ratón, muestra aparato de Golgi. (de: scriptusnaturae.8m.com)

Electromicrografia de una bacteria en división, (de: scriptusnaturae.8m.com )

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II.TECNICAS PARA EL ESTUDIO DEL CONTENIDO QUIMICO:

Con células vivas, se usa a) resonancia magnética nuclear y b)microelectrodos de vidrio:

a) Resonancia magnética nuclear: para observación de las moléculas mas pequeñas y su concentración en solución. La desventaja es que se requieren grandes cantidades de muestra.

b) Microelectrodos de vidrio: para el estudio de potenciales eléctricos en la membrana celular y otras membranas contra la concentración de iones orgánicos. (como puede observar en las figuras adjuntas, en las

siguientes transparencias): se aprecia un crustáceo, (cacerolita de mar o Lymulus polyphemus) .

III. CULTIVOS CELULARES:

Se iniciaron en 1907 utilizando fragmentos pequeños de tejido.

Actualmente se hacen a partir de células disociadas, que ya han proliferado y

crecido en un medio adecuado en laboratorios; o con muestra en un volumen

adecuado para cumplir con los objetivos; por ejemplo sangre periférica para

caritipos, o de líquido amniótico para estudios genéticos.

Para estudiar tejidos, saber cuántos y cuáles tipos diferentes de células los forman. Hacerlos crecer sobre placas de cultivo o en recipientes especiales con medios de

cultivo específicos para ellos.

FIG: Se muestra una

de la técnicas utiliza-

das para cultivo celular.

CULTIVO Y PROPAGACION DE DIFERENTES TIPOS CELULARES :

FIG. 1: Se muestra la propagación de fibroblastos de

ratón, que primero se unen, y después se propagan. (Según: Rosen H. y L.A. Culp. Exp.Cell Res.107: 141,

1977) .

FIG. 2: Abajo. Se muestra un ovocito de erizo de mar, en contacto con espermatozoides, para estudiar los procesos de fertilizaciòn y division celular in vitro.

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IV. TECNICAS DE FRACCIONAMIENTO DEL CONTENIDO CELULAR:

Se aislan orgánulos y macromoléculas funcionales en las células, por diferentes métodos:

a) Por centrifugación: utilizado en la metodología para la obtención de cariotipos a partir de las células sanguíneas.

c) Por disgregación :Usando morteros, u homogenizadores, (ya los hay también de tubo).

b) Por centrifugación y Ultra centrifugación: para estudiar y determinar

organelos celulares; o la síntesis proteica ; o la replicación del ADN ; o bien, la maduración del ARN .

T E O R I A C E L U L A R :

Después de la invención de las lentes y de la construcción de los microscopios,

que permitieron observar y estudiar a las células; y con los avances científicos

que hubo en 1838 , permitieron al botánico alemán M. Schleiden y al zoólogo

Schwann, postular la teoría celular ; según la cual , se decía que :

- “ La celula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos , capaz de

mantener una existencia propia e independiente ” -

En 1858 , Virchow complemento la teoria celular ; con otro postulado: - “ Todas las celulas se originan a partir de una preexistente ” -

En 1876 , Herwing concluyo que para que en un huevo se desarrolle un embrion,

deben fusionarse los nucleos. Asi se demostro la semejanza que hay entre los vegetales y los animales, y la

importancia del nucleo en la transmision del material hereditario.

Santiago Ramon y Cajal en 1889 , dio su valor universal a la teoria celular , al

demostrar que las neuronas tienen una individualidad .

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Resumiendo , los postulados de la teoría celular son:

1. Todos los seres vivos están compuestos por una o varias células

funcionales.

2. Las células son capaces de mantenerse en forma independiente .

3. Cada célula procede de otra existente , lo que permite la transmisión de

caracteres de una generación a la siguiente.

4. La célula es la unidad de vida mas pequeña que existe .

LA HISTORIA Y APLICACIÓN DE LOS DIFERENTES TIPOS DE MICROSCOPIOS:

Interesante y útil es que los educandos

de Biología Celular conozcan el desarrollo que se ha tenido en este aspecto, aunque

los aparatos no estén físicamente el el área del laboratorio docente, ya que el análisis

celular y microoperaciones se realizan

cotidianamente en diferentes laboratorios clínicos y de investigación.

BIBLIOGRAFIA:

1. Curtis, H. y S. Barnes. 1995. Invitación a la Biología. 5°Ed.: Medica-Panamericana, Madrid: 880 pp.

2. Karp, G. 1998. Biología celular y molecular. Ed. McGraw - Hill Interamericana, México: 800 pp.

LIBROS Y REVISTAS ELECTRONICOS:1. http://www.cellsalive.com2. http://chimera.javierana.edu.co/b303/3. http://danival.org/4000notasbio/bio/html4. http://micro.magnet.fsu.edu/primer/techniques/fluorophase.html5. http://scriptusnaturae.8m.com

6. Maniak, l. y col. 1995. Cell83, 915-924.

7. Pérez, S. y col. 1998. Aplicación de métodos moleculares en taxonomia y filogenia. Seminario Microbiología Ambiental, 23.04. Facultad Biología Oviedo.

8. Tovar Franco, J.A. 2004. Biología celular: curso básico . Pontificia Universidad Javierana. Facultad de Ciencias. Programa de postgrado.

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Congresos en línea :

1. Escobar S. J. y col. 2001. MIOSARCOMA DE AURICULA IZQUIERDA. V Congreso Virtual Hispanoamericano de Anatomía Patológica; II/*Cirugía Cardiaca.Hospital Central de Asturias, Celestino Villamil s/n Oviedo.33006 Asturias.

2. Katie Prout Matias. 2004. « Bombas inteligentes»: Las terapias dirigidas localizan los blancos cada vez mejor definidos. OncoLog, junio 2004, Vol. 49, No. 6