ingreso a las carreras: profesorado en … · colocó caldos nutritivos que después hirvió hasta...
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“INGRESO A LAS CARRERAS:
PROFESORADO EN BIOLOGÍA,
LICENCIATURA EN CIENCIAS
BIOLÓGICAS Y LICENCIATURA EN
CIENCIAS AMBIENTALES”
APUNTES DE INGRESO A BIOLOGIA
AÑO 2015
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MODULOI:
INTRODUCCION A LA BIOLOGIA
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INTRODUCCIÓN
Estimado alumno:
Has iniciado una nueva etapa en tu vida. El ingreso a la universidad
y en particular a la carrera que has elegido, constituye un nuevo desafío y un hecho
relevante y significativo para tu futuro, como profesional. Por ello, este módulo que
está pensado para vos, pretende brindarte la posibilidad de rever y profundizar tus
conocimientos.
¿CUAL SERÁ TU COMPROMISO?
Podrás estudiar dedicándole a cada tema el tiempo y la
intensidad que consideres necesario. Esto te compromete a cumplir un papel muy
activo......, es un proceso de autoaprendizaje.
Esta propuesta no intenta, sustituir a ningún libro pero sí inducirte a analizar
los conceptos básicos que te permitirán profundizar e integrar tus conocimientos.
ALGUNAS CLAVES PARA ESTUDIAR
La organización del tiempo es la clave del éxito, así cada uno asume su propia
responsabilidad.
La utilización de láminas, figuras, fotos, etc., te permiten describir las
estructuras, no te olvides, es muy importante.
Tomar notas al leer, construir tus propias síntesis, gráficos, cuadros sinópticos,
esquemas apuntes, etc., son claves en el aprendizaje.
La participación activa en clases y actividades prácticas programadas,
refuerzan la información que te proporciona este cuadernillo.
¡¡¡¡¡¡ADELNTE CON EL DESAFÍO Y MUCHAS FELICITACIONES!!!!!
TUS DOCENTES
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¿QUE ES LA CIENCIA? La palabra Ciencia deriva del latín “scientia” que significa “conocimiento”, y constituye el conjunto de conocimientos que se caracteriza por ser racionales, ciertos o probables, obtenidos metódicamente, sistematizados y verificables. ¿Qué significa cada una de estas características del Conocimiento Científico? Se dice que el conocimiento científico es racional porque se vale de juicios y razonamientos. En sentido amplio, se entiende por razonamiento a la facultad que permite resolver problemas, extraer conclusiones y aprender de manera consciente de los hechos, estableciendo conexiones causales y lógicas necesarias entre ellos. Es posible distinguir entre varios tipos de razonamiento lógico. Por ejemplo, el razonamiento deductivo, el razonamiento inductivo y el razonamiento abductivo.
En la inducción se analiza un número determinado de casos particulares y luego se extrae una conclusión general aplicable a todos los casos similares a los analizados.
En la deducción, conociendo una regla general, se extraen las consecuencias necesarias y verificables que deberían seguirse de ser cierta una hipótesis planteada para un caso determinado, es decir, va de lo general a lo particular.
En la abducción se infiere un caso partiendo de una regla general, en otras palabras se formula una hipótesis basada en hechos conocidos.
Estas tres formas de razonamiento lógico no se dan de manera separada sino integrada. Además, el conocimiento científico puede ser cierto o probable, ya que su verdad puede
ser perdurable en el tiempo o no. Por ejemplo, la generación espontánea antiguamente
era una creencia profundamente arraigada, la cual fuera descrita por Aristóteles. La
observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne
podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la vida se estaba
originando continuamente a partir de esos restos de materia orgánica se estableció como
lugar común en la ciencia. Hoy en día la comunidad científica considera que esta teoría
está plenamente refutada.
Además, el conocimiento científico puede ser cierto o probable, ya que su verdad puede
ser perdurable en el tiempo o no. Por ejemplo, la generación espontánea antiguamente
era una creencia profundamente arraigada, la cual fuera descrita por Aristóteles. La
observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne
podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la vida se estaba
originando continuamente a partir de esos restos de materia orgánica se estableció como
lugar común en la ciencia. Hoy en día la comunidad científica considera que esta teoría
está plenamente refutada.
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Experimento de Redi Francisco Redi, médico italiano, hizo los primeros experimentos para demostrar la falsedad de la generación espontánea. Logró demostrar que los gusanos que infestaban la carne eran larvas que provenían de los huevos depositados por las moscas en la carne. Colocó trozos de carne en tres recipientes iguales, al primero lo cerró herméticamente, el segundo lo cubrió con una gasa y el tercero lo dejó descubierto. Unos días después observó que en el frasco tapado no había gusanos aunque la carne estaba podrida y con mal olor, en el segundo pudo observar que sobre la tela estaban los huevos de las moscas y la carne del tercer frasco tenía gran cantidad de larvas y moscas. Con dicho experimento se empezó a demostrar la falsedad de la teoría conocida como "generación espontánea". Origen de la vida. Museo de Historia Natural. Dirección electrónica: www.sma.df.gob.mx/mhn/index.php?op=04asomate&op01=03origen. El conocimiento científico es obtenido metódicamente, a través del Método Científico. En términos generales método proviene del griego meta = hacia; hodos camino, es decir “camino hacia el conocimiento”, entendiéndose por un conjunto de acciones desarrolladas, según un plan preestablecido, para lograr un objetivo. En la Ciencia, el método científico es un proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen estos fenómenos de la realidad y permitan obtener conocimientos y aplicaciones útiles para el Hombre. Pero, este conocimiento científico no está desordenado, sino que está formado por un conjunto de ideas lógicamente ordenadas y relacionadas entre sí, es decir, es sistematizado, y para ser aceptado como científico debe ser confrontado con la realidad, es decir, debe ser verificable. Teoría de Pasteur En 1862, Louis Pasteur, médico francés, realizó una serie de experimentos para resolver el problema de la generación espontánea. Pensaba que los causantes de la putrefacción de la materia orgánica eran los microorganismos que se encontraban en el aire. Para demostrar su teoría, diseñó unos matraces con cuello en forma de “S” o de cisne, en ellos colocó caldos nutritivos que después hirvió hasta esterilizarlos. Posteriormente observó que en el cuello de los matraces quedaban detenidos los microorganismos que flotan en el ambiente, por lo que el aire que entraba en contacto con la sustancia nutritiva no la contaminaba. Para verificar sus observaciones rompió el cuello de un matraz y al entrar el
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aire en contacto con el caldo, los microorganismos produjeron la descomposición de la sustancia nutritiva. De esta manera quedó comprobada la falsedad de la teoría de la generación espontánea. Origen de la vida. Museo de Historia Natural. Dirección electrónica:
www.sma.df.gob.mx/mhn/index.php?op=04asomate&op01=03origen
¿Cuáles son las características de la Ciencia?
La Ciencia se caracteriza por ser objetiva porque se basa en datos, observaciones y experimentaciones.
Procura la generación de más conocimiento objetivo en forma de predicciones concretas, cuantitativas y comprobables referidas a hechos observables pasados, presentes y futuros respecto a algún sistema concreto.
Además, es creativa porque desarrolla nuevas ideas, las prueba, verifica e incorpora al conocimiento general, utilizando los principios del razonamiento lógico (deducción, inducción y abducción).
Sin embargo, no es omnipotente ya que no resuelve todos los problemas.
Pero, utiliza diferentes métodos y técnicas para la adquisición y organización de conocimientos sobre la estructura de un conjunto de hechos suficientemente objetivos y accesibles a varios observadores, basándose en un criterio de verdad y corrección permanente.
¿QUE ES EL METODO CIENTIFICO? El método científico es un proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenómenos de la realidad y permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones útiles al hombre. Una de sus principales características es que permite repetir un determinado experimento las veces que sea necesario, lo cual posibilita que diferentes personas, en distintas situaciones puedan analizar el mismo experimento y aportar nuevos conocimientos.
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Otra característica importante es que consiste en un proceso iterativo, es decir que los pasos que lo componen se repiten una y otra vez, y a la vez creativo, porque genera nuevos conocimientos. Es importante considerar que no existe un único “método científico”, sino muchos métodos posibles. El científico usa métodos definitorios, clasificatorios, estadísticos, hipotético-deductivos, etcétera. En otras palabras, cuando hablamos de “método científico”, en general, nos referimos a este conjunto de tácticas empleadas y ratificadas por la comunidad científica como válidas para construir el conocimiento científico.
¿Qué son las Hipótesis?
Las hipótesis son las posibles explicaciones que surgen para explicar un determinado
hecho, deben ser formalmente correctas y estar basadas en algún conocimiento previo,
además deben ser verificables de algún modo (ya sea a través de una experimentación o
no).
En síntesis, se puede decir que el método científico permite, ante la observación de un
hecho o fenómeno, plantearse interrogantes, formular hipótesis o conjeturas, deducir una
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serie de consecuencias que deberían seguirse si se someten a prueba las hipótesis
planteadas, en caso de ser confirmadas construir un modelo teórico que explique el hecho
observado o, si la hipótesis fuera rechazada, replantearse los interrogantes, con nuevas
hipótesis y nuevas consecuencias (proceso iterativo).
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA EN BIOLOGÍA
La Biología utiliza dos procesos esenciales de la investigación científica: la ciencia del
descubrimiento y la ciencia basada en hipótesis. La ciencia del descubrimiento consiste en
su mayor parte en la descripción de la naturaleza, y la ciencia basada en hipótesis intenta,
en general, la explicación de la naturaleza. Sin embargo, la mayoría de las preguntas
científicas combinan ambos enfoques de investigación.
Ciencia del Descubrimiento o Ciencia Descriptiva
Describe las estructuras y los procesos de la naturaleza con la mayor exactitud posible por
medio de la observación cuidadosa y el análisis de los datos. Por ejemplo, este tipo de
ciencia construyó de forma gradual nuestra comprensión de la estructura celular, y
expandió nuestras bases de datos de los genomas de diversas especies.
Tipos de Datos
Los datos son los elementos de información en los cuales se basa la investigación
científica. Estos datos, pueden ser cuantitativos (basados en números) o cualitativos
(descripciones registradas). Un ejemplo de estudios basados en su mayor parte en datos
descriptivos cualitativos, es la investigación de Jane Goodall quién pasó décadas
registrando sus observaciones sobre la conducta de los chimpancés durante una
investigación de campo en la Selva de Gambia (África Occidental). Además, sus registros
escritos obtenidos mediante la observación directa de los chimpancés, fueron
acompañados por películas y fotografías. Junto con estos datos cualitativos, ha obtenido
gran cantidad de datos cuantitativos sobre el comportamiento, organizado en tablas y
gráficos.
Ciencia basada en las Hipótesis
Una hipótesis científica establece predicciones que pueden ponerse a prueba registrando
observaciones adicionales o mediante el diseño de experimentos. Un tipo de lógica
denominada deducción está incorporada a la ciencia basada en hipótesis. En este tipo de
razonamiento, a partir de las premisas generales extrapolamos los resultados específicos
que deberíamos esperar si las premisas fueran ciertas. Por ejemplo, si todos los seres
vivos están formados por células (premisa 1), y los seres humanos son organismos
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(premisa 2), los seres humanos están constituidos por células (predicción deductiva sobre
un caso específico).
Una hipótesis adquiere credibilidad porque sobrevive a muchos intentos de refutarla
mientras que, al mismo tiempo, las pruebas experimentales van eliminando (refutando)
las hipótesis alternativas.
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HISTORIA DE LA BIOLOGIA
¿QUE ES LA BIOLOGÍA?
La biología (del griego bios, vida, y logía, tratado, estudio, ciencia) es la ciencia que
tiene como objeto de estudio a los seres vivos.
Es muy probable que el hombre fuera biólogo antes que otra cosa. Los fenómenos de
nacimiento, crecimiento y muerte, las plantas y los animales que le servían de
alimento y vestido, su propio cuerpo, sano o enfermo, indudablemente debieron ser
para él, objeto de serias consideraciones. La historia del estudio de los seres vivos
remonta desde la Antigüedad hasta la época actual. Aunque el concepto de biología
como ciencia en si misma nace en el siglo XIX, las Ciencias Biológicas surgieron de
tradiciones médicas e historia natural en la medicina del Antiguo Egipto y los trabajos
de Aristóteles y Galeno en el antiguo mundo grecorromano.
Durante el Renacimiento europeo y a principios de la Edad Moderna, el pensamiento
biológico experimentó una revolución en Europa, con un renovado interés hacia el
empirismo y por el descubrimiento de gran cantidad de nuevos organismos. Los
naturalistas como Linneo y Buffon iniciaron la clasificación de la diversidad de la vida
y el registro fósil, así como el desarrollo y el comportamiento de los organismos. La
microscopía reveló el mundo de los microorganismos, sentando las bases de la teoría
celular.
Durante los siglos XVIII y XIX, las Ciencias Biológicas, como la Botánica y la Zoología
que se convirtieron en disciplinas científicas cada vez más profesionales. Los
exploradores-naturalistas, como Alexander von Humboldt investigaron la interacción
entre organismos y su entorno, y los modos en que esta relación depende de la
situación geográfica, iniciando así la Biogeografía, la Ecología y la Etología. Los
naturalistas comenzaron a rechazar el esencialismo y a considerar la importancia de
la extinción y la mutabilidad de las especies. La teoría celular proporcionó una nueva
perspectiva sobre los fundamentos de la vida. Estas investigaciones, así como los
resultados obtenidos en los campos de la Embriología y la Paleontología, fueron
sintetizados en la Teoría de la Evolución por selección natural de Charles Darwin. El
final del siglo XIX vio la caída de la teoría de la generación espontánea y el nacimiento
de la Teoría Microbiana de la enfermedad, aunque el mecanismo de la herencia
genética fuera todavía un misterio.
A principios del siglo XX, el redescubrimiento del trabajo de Mendel condujo al rápido
desarrollo de la Genética por parte de Thomas Hunt Morgan y sus discípulos y la
combinación de la genética de poblaciones y la selección natural en la Síntesis
Evolutiva Moderna durante los años 1930. Nuevas disciplinas se desarrollaron con
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rapidez, sobre todo después de que Watson y Crick descubrieron la estructura del
ADN. Tras el establecimiento del Dogma Central de la Biología Molecular y el
descifrado del código genético, la biología se dividió fundamentalmente entre la
Biología Orgánica —los campos que trabajan con organismos completos y grupos de
organismos— y los campos relacionados con la Biología Molecular y Celular. A finales
del siglo XX nuevos campos como la genómica y la proteómica invertían esta
tendencia, con biólogos orgánicos que usan técnicas moleculares, y biólogos
moleculares y celulares que investigan la interacción entre genes y el entorno, así
como la genética de poblaciones naturales de organismos.
OBJETO DE ESTUDIO DE LA BIOLOGIA
El estudio de la vida se extiende desde la escala microscópica de las moléculas y las células que constituyen los organismos hasta la escala global del Planeta vivo en su totalidad. Actualmente, la Biología Moderna es tan importante como inspiradora. Los avances en la investigación de Genética y Biología Molecular están transformando la Medicina y la Agricultura. La Biología Molecular está brindando nuevas herramientas para campos tan diversos como la Antropología y la Criminología. Las Neurociencias y la Biología Evolutiva están dando una nueva forma a la Psicología y la Sociología. Los nuevos modelos de la Ecología contribuyen a que las sociedades evalúen aspectos ambientales, como por ejemplo, las causas y las consecuencias biológicas del calentamiento global. ¿QUÉ ES LA VIDA? El fenómeno que denominamos Vida no puede definirse de forma simple con una sola frase. Sin embargo, cualquier persona percibe que un perro, un insecto o una planta están vivos, mientras que una roca no los está. A lo largo de la historia se ha discutido qué significa estar vivo. Hasta hace poco tiempo, unos 200 años, muchos biólogos prominentes creían que los sistemas vivos son esencialmente diferentes de los sistemas no vivos, y que los primeros contienen dentro de sí un “espíritu vital” que los capacita para desempeñar actividades que no pueden ser llevadas a cabo fuera de un organismo vivo; este concepto se conoce como vitalismo. En el siglo XVII los vitalistas tuvieron oposición por parte de un grupo conocido como mecanicistas. Este grupo consideraba la vida como algo muy especial pero no fundamentalmente distinto de los sistemas inanimados. Comenzaron mostrando que el cuerpo trabaja de la misma manera que una máquina, los brazos y piernas se mueven como palancas, el corazón como una bomba, los pulmones como un fuelle. Descartes fue uno de los defensores de este punto de vista. En el siglo XIX el debate se centró en si la química de los organismos vivos estába gobernada o no por los mismos principios que la química realizada en el laboratorio. Los vitalistas sostenían que las operaciones químicas llevadas a cabo por los tejidos vivos no podían desarrollarse en el laboratorio y clasificaban a las reacciones en dos categorías: las “químicas” y las “vitales”. Sus opositores, conocidos como
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reduccionistas, porque creían que las operaciones complejas de los sistemas vivos podían reducirse a otras más simples y fácilmente comprensibles, lograron una victoria parcial cuando el químico alemán Friedrich Wöhler convirtió una sustancia inorgánica, el cianato de amonio, en una sustancia conocida presente en los seres vivos, la urea. Por otra parte, la postura de los vitalistas se veía fortalecida por el hallazgo de nuevos compuestos en los tejidos vivos, nunca vistos en el mundo no vivo o inorgánico. En este siglo Louis Pasteur fue un exponente del vitalismo, sostenía que los cambios ocurridos en la uva al transformarse en vino eran “vitales” porque solo podían ser realizados por las células de levadura. En 1898 los químicos Edward y Hans Buchner mostraron que una sustancia extraída de la levadura podían producir la fermentación fuera de la célula viva, a esta sustancia se le dio el nombre de “enzima” derivado de zyme, palabra griega que significa levadura o fermento. Así se demostró que las reacciones “vitales” son reacciones químicas. En la actualidad se acepta que los sistemas vivos obedecen a las leyes de la química y la física, y los biólogos ya no creen en un “principio vital”. TEORÍA ORGANICISTA Propone que las características exclusivas de los seres vivos no se deben a su
conformación sino a su organización. Desde esta postura la materia se organiza en
niveles jerárquicos: uno no vivo (partículas elementales, átomos, moléculas,
macromoléculas) y otro vivo dividido en organísmico (célula, tejidos, órganos,
sistemas de órganos) y ecológico (población, comunidad, ecosistema y Biósfera).
CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS
A pesar de la gran diversidad de formas y tamaños observados en los seres vivos, los
organismos que pueblan este planeta comparten una serie de características que los
distinguen de los objetos inanimados. Estas características son las siguientes:
Organización: los seres vivos tienen una organización muy precisa, tal como lo
expresa la TEORÍA CELULAR (uno de los conceptos unificadores de la biología) la
unidad estructural de todos los organismos es la CÉLULA. La célula en sí tiene una
organización específica, todas tienen tamaño y formas características por las
cuales pueden ser reconocidas. Algunos organismos pueden ser unicelulares y
otros multicelulares.
Metabolismo: como se dijo previamente los seres vivos son sistemas semiabiertos
que necesitan de materia y energía para su funcionamiento. El conjunto de
reacciones físico-químicas que ocurren en el organismo reciben el nombre de
metabolismo y comprende reacciones anabólicas o anabolismo, cuando esas
reacciones combinan sustancias sencillas para formar otras más complejas
almacenando energía química, produciendo nuevos materiales y permitiendo el
crecimiento. En cambio, si las reacciones degradan sustancias complejas en otras
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más simples liberando energía en el proceso, reciben el nombre de reacciones
catabólicas o catabolismo.
Crecimiento y desarrollo: En algún momento de su ciclo de vida todos los
organismos crecen, este crecimiento se da por aumento del tamaño celular
(hipertrofia), del número de células (hiperplasia), o de ambos procesos. En los
organismos unicelulares, como las bacterias y muchos protistas, antes de dividirse
deben duplicar su tamaño. El crecimiento puede durar toda la vida del organismo,
como en los árboles, o restringirse a cierta etapa y hasta cierto tamaño, como en la
mayoría de los animales. En todos los casos, el crecimiento comprende la
conversión de materiales adquiridos del medio, en moléculas orgánicas específicas
del cuerpo del organismo que las captó.
Además del crecimiento, los organismos multicelulares pasan por un proceso más
complicado de diferenciación y organogénesis llamado desarrollo. El desarrollo
incluye todos los cambios que ocurren durante la vida de un organismo, el ser humano
sin ir más lejos se inicia como un óvulo fecundado.
Homeostasis: Para mantenerse vivos y funcionar correctamente los
organismos vivos deben mantener la constancia del medio interno de su
cuerpo, es decir su temperatura, pH, concentración de electrolitos, etc., este
conjunto de procesos se denomina homeostasis.
Irritabilidad: todos los organismos son capaces de responder ante estímulos,
ya sean químicos (pH, presencia de determinadas sustancias, etc.), físicos (luz,
temperatura) o mecánicos (presión). La respuesta al estímulo puede ser de
muy variada naturaleza, e involucrar a todo el organismo o un órgano, o una
pocas células, o activar una determinada reacción química dentro de una
organela celular.
A nivel órgano, la excesiva luz frente a los ojos producirá, como respuesta inmediata
refleja, que la pupila se contraiga, cerrándose a un nivel máximo posible para evitar
que la luz dañe a la estructura interna del ojo y permitiendo un mejor enfoque de la
imagen. En caso contrario, en el que la cantidad de luz del ambiente no fuera
suficiente para formar la imagen visual, la pupila se dilatará.
Lo que causa la piel de gallina es la contracción de unos músculos diminutos llamados
arrectorespilorum que están en la base de cada vello. En los humanos, y en otros
animales mamíferos, esta característica se presenta como una reacción a diversos
estímulos como ser el frío, y, exclusivamente en humanos, frente a emociones fuertes.
En los demás mamíferos más peludos sirve también para hacer que el pelaje sea más
tupido, como una respuesta protectora del frío.
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Reproducción: los seres vivos son capaces de multiplicarse y dejar
descendencia, hay casos en que esta característica parece no cumplirse, por
ejemplo, las hormigas obreras generalmente no se reproducen, sin embargo,
según los postulados de la teoría celular que establece que todos los seres
vivos están formados por células y que todo célula procede de otra pre-
existente, es fácil ver que esta propiedad también está presente en estos casos.
Adaptación y evolución: las diferentes especies, gracias al proceso de selección
natural, pueden adaptarse a los cambios del ambiente en el que viven y
evolucionar. Este es un proceso lento que se da a lo largo de las generaciones,
por eso decimos que son procesos que ocurren en las poblaciones, no en los
individuos.
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MODULOII:
NIVELES DE ORGANIZACION
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NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA VIDA
Podemos dividir el estudio de la vida en diferentes niveles de organización biológica.
Imaginemos que nos acercamos paulatinamente desde el espacio para observar cada
vez más cerca y con mayor detalle la vida en la Tierra. Nuestro destino es un Bosque
Higrófilo de la provincia de Corrientes (Argentina), donde utilizaremos microscopios y
otros instrumentos para examinar una hoja de Lapacho (Handroanthus heptaphyllus)
hasta aproximarnos al nivel molecular.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN:
NIVEL ATÓMICO: Es el nivel más pequeño que existe, ya que está conformado por
ÁTOMOS, por ejemplo los Bioelementos u Oligoelementos.
NIVEL MOLECULAR: Está contituído por los VIRUS, que son los seres más simples,
cuya estructura está formada por Moléculas Orgánicas, no organizadas como en
una célula.
NIVEL ACELULAR O PROTOPLASMÁTICO: Son los organismos unicelulares
procariontes y eucariontes. Es el nivel más sencillo de organización de un
organismo, que lleva una vida totalmente independiente. Es el nivel propio de los
seres formados por una membrana que contiene en su interior una masa de
protoplasma. Dentro del protoplasma hay cuerpos especializados llamados
ORGANELOS, que cumplen cada uno con una función determinada, es decir que
existe una División de Trabajo, pero cada Organelo celular actúa coordinadamente
con los demás. Son ejemplos las Moneras y los Protistas.
NIVEL CELULAR: Son aquellos seres vivos pluricelulares. Las células se agrupan y
se reparten las funciones entre ellas, conservando su independencia, por ejemplo
los Líquenes, algas, musgos, Hongos y Esponjas.
NIVEL TISULAR: Las células se agrupan con otras iguales a ellas y forman grupos
llamados TEJIDOS. Las actividades están distribuídas entre los distintos tejidos.
Cada tejido va cumplioendo con su función en el momento que le corresponde, son
ejemplos los Cnidarios (hidra de agua dulce).
NIVEL DE ÓRGANOS: Un órgano está constituído por capas de tejidos que se
reúnen para cumplir una función determinada, pro ejemplo el Estómago es una
parte diferenciada del cuerpo en donde se cumple la función de la digestión de
ciertos alimentos; para cumplir esa función colaboran tejidos que segregan jugos
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digestivos; tejidos que cubren externa e internamente al estómago y tejidos
musculares que le permiten realizar los movimientos para que mezclen y
desmenuzen los alimentos. Hay órganos que se encargan de digerir, rxcretar,
rerpoducir, etc. por ejemplo los Platelmintos (Tenia saginata).
NIVEL DE SISTEMAS DE ÓRGANOS: En ellos, los órganos se asocian cumpliendo
funciones conjuntas y forman APARATOS o SISTEMAS. Cada órgano contribuye
con una parte del trabajo que le corresponde realizar al Sistema de órganos al cual
pertenece, por ejemplo el Aparato Digestivo, Circulatorio, Excretor, Nervioso,
Reproductor, etc. A este nivel pertenecen los Invertebrados Superiores:
Artrópodos, Moluscos, Equinodermos, Anélidos y todos los Vertebrados: Peces,
Anfibios, Reptiles, Aves y Mamíferos. Entre los vegetales: las plantas Superiores
(plantas con flores) y los Helechos.
INDIVIDUO: Es un ser único e indivisible.
POBLACIÓN: Conjunto de individuos de la misma especie.
COMUNIDAD: Conjunto de poblaciones de diferentes especies.
BIOCENOSIS: Conjunto de Comunidades que conforman el planeta
ECOSISTEMA: Conjunto de seres bióticos y abióticos que se relacionan entre sí y
con el medio que los rodea.
BIÓSFERA: Formado pro todos los biomas y el espacio exterior.
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MODULOIII
BILOGÍA CELULAR
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JUSTIFICACION
En el campo de la Biología, el estudio de la célula es un tema central y necesario en la formación de los futuros profesionales de disciplinas relacionadas con las ciencias biológicas, por cuanto es un elemento estructurante y básico para comprender el comportamiento de los organismos, y el concepto de “ser vivo” como tal.
Sin embargo para los estudiantes, su aprendizaje presenta diversas dificultades, y como no forma parte del conocimiento cotidiano de sentido común, es un conocimiento que debe introducirse. Debido a ello, se requiere de la utilización de diferentes estrategias didácticas y herramientas de estudio para llevar a cabo un aprendizaje significativo.
La propuesta de este módulo está pensada para brindarle a los ingresantes la posibilidad de rever, reforzar y también adquirir nuevos conocimientos referentes al estudio de la célula.
Presenta información acerca de cómo están estructuralmente organizadas las células y cómo estas estructuras determinan los distintos tipos celulares. Asimismo, expone las características generales de las células procariotas y eucariotas y se identifican sus estructuras, sus diferencias y su función.
OBJETIVOS
Reconocer las características morfológicas y estructurales que
presentan la célula y que sustentan la actividad celular en general.
Reconocer los diferentes tipos celulares que caracterizan a los seres
vivos.
Desarrollar habilidades intelectuales y aplicar técnicas de trabajo
intelectual.
Desarrollar habilidades de trabajo cooperativo y participativo.
CONTENIDOS SELECCIONADOS
La célula y los seres con vida: teoría celular Tamaño celular y diversidad morfológica Tipos celulares: célula procariota y eucariota -animal y vegetal-. Partes de una célula: membrana celular, citoplasma y núcleo. Pared
celular. Componentes celulares: estructura y función.
METODOLOGÍA DE TRABAJO
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Los alumnos trabajarán en forma individual y grupal en la realización de las
diferentes actividades propuestas y la resolución de situaciones problemáticas
planteadas. Se integrarán en las mismas todos los contenidos teóricos - prácticos
que han sido desarrollados en el presente módulo. Asimismo, se aplicarán técnicas
que dinamicen las actividades de los alumnos y los orienten en su realización. Los
resultados se comunicarán a través de la presentación de esquemas, gráficos,
informes, etc.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Los criterios de evaluación considerados para la aprobación del presente
módulo son:
En la comunicación de los resultados de las diferentes situaciones
problemáticas planteadas: la capacidad de síntesis y análisis
demostradas; la comprensión e interpretación correcta de las consignas
dadas; la calidad formal en redacción, ortografía, presentación, y
riqueza expresiva; la validez de las explicaciones, fundamentaciones y
demostraciones realizadas.
En las actividades propuestas: capacidad para observar y aplicar lo
observado; el grado de adquisición de competencias para interpretar
demandas solicitadas; capacidad para transferir lo aprendido a una
nueva situación integrando conceptos y procedimientos.
La participación activa y responsable en el desarrollo de las actividades,
dentro de un marco de cooperación e integración con el grupo.
El desenvolvimiento de los alumnos en las distintas jornadas.
En el examen Final escrito, individual, donde se integrarán los
contenidos desarrollados en el presente módulo:la comprensión e
interpretación correcta de las consignas dadas; el conocimiento de los
conceptos y procedimientos enseñados y las relaciones entre ellos; la
precisión conceptual; el análisis y la reflexión en la elaboración de las
respuestas.
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FUENTES DE INFORMACIÓN SUGERIDA
A. BIBLIOGRAFIA
CASTRO, HANDEL Y RIVOLTA. (1991). ACTUALIZACIONES EN BIOLOGÍA.
EUDEBA: BS. AS.
CURTIS H., BARNES, N. (2001). BIOLOGÍA. 6ª EDICIÓN. Panamericana:
BS.AS.
CURTIS H., BARNES, N. (2008). BIOLOGÍA. 7ª EDICIÓN. Panamericana:
BS.AS.
CURTIS H. Y OTROS. (2006). INVITACION A LA BIOLOGÍA.6ª EDICIÓN.
Panamericana: BS.AS.
DE ROBERTIS Y DE ROBERTIS (H). (1992). FUNDAMENTOS DE
BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR. El ATENEO: BS.AS.
DE ROBERTIS Y DE ROBERTIS (H). (1992). FUNDAMENTOS DE
BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR. El ATENEO: BS.AS.
DE ROBERTIS, E.; HIB, J. Y PONZIO, R. (2000), BIOLOGÍA CELULAR Y
MOLECULAR DE ROBERTIS. 13ª EDICIÓN. El ATENEO: BS.AS.
PURVES, W.K. Y OTROS. (2003). VIDA. LA CIENCIA DE LA BIOLOGÍA. 6ª
EDICIÓN. Panamericana: BS.AS.
SOLOMÓN, E., VILLEE, C. (1996).BIOLOGÍA. 4ª EDICIÓN.
INTERAMERICANA: MEXICO.
SOLOMON EP, BERG LR & MARTÍN DW. (2001). BIOLOGÍA. 4ª EDICIÓN.
MCGRAW-HILL INTERAMERICANA: MÉXICO.
B. ENLACES DE INTERÉS
Estos sitios contienen información sobre la temática abordada en este módulo, que
puedes consultar:
http://www.youtube.com/watch?v=hBTImxRZrDM
http://www.youtube.com/watch?v=cX_0q9eJE9o
http://sciencestage.com/v/1495/la-clula.html
http://www.zappinternet.com/video/gasZvaRneQ/www.adnstream.tv
http://www.youtube.com/watch?v=IKcK29LwY8g
http://www.youtube.com/watch?v=IKcK29LwY8g
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LA UNIDAD DE LA VIDA: LA CELÚLA
Introducción:
Hasta hace relativamente poco tiempo (300 años), la ciencia no se basaba en la
observación, pero se sabía que el hombre (Aristóteles) estaba formado por partes
pequeñas que componían un todo, pero no se conocían debido a la falta de avances
técnicos y al marco filosófico.
El descubrimiento del microscopio hizo posible conocer los mundos de dimensiones
ínfimas, entre ellos la célula, base de la vida. Se establecían así las bases de las
modernas ciencias biológicas, que hasta bien entrada la edad moderna se habían
fundado en las observaciones directas. Los microscopios son aparatos que, en virtud
de las leyes de formación de imágenes ópticas, permiten la observación de pequeños
detalles de una muestra dada que a simple vista no se percibirían.
Los primeros conocimientos sobre la célula proceden de 1665, fecha en que Robert
Hooke publicó los resultados de sus observaciones sobre tejidos vegetales. Dichas
observaciones se realizaron con un microscopio de 50 aumentos, que él mismo
construyó. Este investigador al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de
celdillas de un panal, fue el primero que llamó a esas unidades de repetición, células
(del latín cellulae=celdillas). Pero Hooke sólo logró observar células muertas y por lo
tanto, no pudo describir las estructuras de su interior
Nosotros los seres humanos, somos organismos multicelulares. Sin embargo, nuestro primer instante de vida
fue unicelular. La interacción exitosa entre un óvulo y un espermatozoide marcó una línea divisoria entre la vida
y la muerte.
Esa célula primera,”totipotente”-la célula huevo o cigoto- nos recuerda en parte, nuestra propia historia
evolutiva.
Un organismo en sí mismo y la unidad anatómica y funcional de todos los seres vivos, es un asombroso universo
no igualado por la más sofisticada maquinaria que haya podido construir la mente humana.
Dra. María A. Berra. (UNC)-1993.
24
Qué se sabe de las células:
Los conceptos de materia viva y célula están estrechamente ligados. La materia viva se
distingue de la no viva por su capacidad para metabolizar y autoperpetuarse.
Además de contar con las estructuras que hacen posible estas dos funciones, si la
materia metaboliza y se autoperpetúa por sí misma, entonces se dice que está viva.
La célula es el nivel de organización más pequeño de la materia que tiene la capacidad
para metabolizar y autoperpetuarse, por lo tanto, tiene vida y es la responsable de las
características vitales de los organismos.
En la célula ocurren todas las reacciones químicas que nos ayudan a mantenernos
como individuos y como especie. Estas reacciones hacen posible la fabricación de
nuevos materiales para crecer, reproducirse, repararse y autorregularse. Asimismo,
produce la energía necesaria para que esto suceda. Todos los seres vivos están
formados por células, los organismos unicelulares son los que poseen una sola
célula, mientras que los pluricelulares poseen un número mayor de ellas.
Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad
estructural, es la unidad de función y es la unidad de origen. Esto, finalmente es lo
que postula la Teoría celular moderna. Llegar a estas conclusiones no fue trabajo fácil,
se requirió de poco más de doscientos años y el esfuerzo de muchos investigadores
para lograrlo.
Quienes postularon la Teoría celular formaron parte de este grupo y entre ellos
podemos mencionar a Robert Hooke, René Dutrochet, Theodor Schwann,
MathiasSchleiden y Rudolph Virchow. Es importante hacer notar que el estudio de la
célula fue posible gracias al microscopio, el cual se inventó entre los años 1550 y
1590. Aalgunos dicen que lo inventó Giovanni Farber en 1550, mientras que otros
opinan que lo hizo ZacchariasJannsen hacia 1590.
25
Robert Hooke, como ya se ha mencionado, fue el primero en utilizar la palabra
"célula", cuando en 1665 realizaba observaciones microscópicas de un trozo de
corcho. Las imágenes observadas por Robert Hooke fueron1:
En 1824, René Dutrochet, fue el primero en establecer que la célula era la unidad
básica de la estructura, es decir, que todos los organismos están formados por células.
Mathias Schleiden (1838), un botánico de origen alemán, llegaba a la conclusión de
que todos los tejidos vegetales estaban formados por células. Al año siguiente, otro
alemán, el zoólogo Theodor Schwann extendió las conclusiones de Schleiden hacia los
animales y propuso una base celular para toda forma de vida conocida hasta esa fecha.
Finalmente Rudolf Virchow,en 1858, al hacer estudios sobre citogénesis de los
procesos cancerosos llegó a la siguiente conclusión: "las células surgen de células
preexistentes" o como lo decía en su axioma "ommnicellula e cellula".
La Teoría Celular, tal como se la considera hoy, puede resumirse en cuatro
proposiciones:
1. En principio, todos los organismos están compuestos de células.
2. En las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo.
3. Las células provienen tan sólo de otras células preexistentes.
1Extraído dehttp://www.google.com.ar
26
4. Las células contienen el material hereditario.
Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad
estructural, ya que todos los seres vivos están formados por células; es la unidad de
función, porque de ella depende nuestro funcionamiento como organismo y es la
unidad de origen, porque no se puede concebir a un organismo vivo si no está
presente al menos una célula; concepto actual de célula.
Por sus contribuciones, Theodor Schwann y MathiasSchleiden se consideran los
fundadores de la Teoría Celular Moderna.
Cómo es su forma y tamaño:
Existe gran diversidad de formas celulares, que incluso pueden modificarse a lo largo
de su ciclo de vida. En cada caso, la arquitectura particular o la presencia de
estructuras singulares se deben a un proceso de diferenciación, que le permite a una
célula o grupo de células cumplir con una función específica. Sin embargo, la forma de
una célula puede reducirse a dos tipos:
1. Célula de Forma Variable o Irregular: son células que constantemente
cambian de forma. Por ejemplo, los leucocitos en la sangre son esféricos y en
los tejidos toman diversas formas.
2. Células de Forma Estable, Regular o Típica: la forma estable que adoptan las
células en los organismos multicelulares, se debe a la forma en que se han
adaptado para cumplir ciertas funciones en determinados tejidos u órganos.
Dichas formas son de las siguientes clases:
a) Isodiamétrica: son las que tienen sus tres dimensiones, casi iguales. Pueden ser:
Esféricas, como óvulos y los cocos (bacterias).
Ovoides, como las levaduras.
Cúbicas, como en el folículo tiroideo.
27
b) Aplanadas: sus dimensiones son mayores que su grosor. Generalmente forman
tejidos de revestimiento, como las células epiteliales.
c) Alargadas: en las cuales un eje es mayor que los otros dos. Estas células forman
parte de ciertas mucosas que tapizan el tubo digestivo; otro ejemplo tenemos en las
fibras musculares.
d) Estrelladas: como las neuronas, que presentan varios apéndices o prolongaciones
y le dan un aspecto estrellado.
ESQUEMAS DE DISTINTAS MORFOLOGÍAS CELULARES2
La célula son de tamaño variable, por tal motivo las podemos dividir, en 3 grupos:
1. Células Microscópicas: son células que se observan fácilmente a simple vista. Esto
obedece el gran volumen de alimentos de reserva que contienen. Por ejemplo: la yema
de huevo de las aves y reptiles, que alcanzan varios centímetros de longitud.
2. Células Microscópicas: observables únicamente en el microscopio por escapar al
poder de resolución del ojo humano, (1/10 mm o 100 micrómetro es el poder de
resolución del ojo humano). Su tamaño se expresa con la unidad de medida llamada
micra o micrón. Por ejemplo: los glóbulos rojos o hematíes, las bacterias, los
protozoos, etc.
28
3. Células Ultramicroscópicas: son células sumamente pequeñas y observables
únicamente con el microscopio electrónico. En este caso se utiliza como unidad de
medida el milimicrón, que es la millonésima parte del milímetro o la milésima parte
de una micra.
La mayoría de las células pertenecen al segundo grupo. ¿Por qué son tan pequeñas
las células? Las células deben captar nutrientes y otros materiales a través de su
membrana plasmática y deben eliminar los productos de desecho, generados en las
distintas reacciones metabólicas rápidamente antes de que estos se acumulen hasta
niveles tóxicos para la supervivencia celular. Por lo tanto, las células son pequeñas, de
modo que en ellas las moléculas recorren distancias cortas, lo que acelera las
actividades celulares.
Además, a mayor superficie celular, mayor es el transporte de moléculas a través de la
membrana, siendo importante para la continuidad de los procesos metabólicos la
proporción superficie celular sobre volumen celular.
Por otra parte, debemos recordar que en las células el material Genético (localizado
en el núcleo, en células eucariontes), posee un área limitada de influencia sobre el
citoplasma circundante, que es el que incrementa marcadamente su tamaño durante
el crecimiento celular, siendo otra limitante del tamaño celular la relación
núcleo/citoplasma.
29
TAMAÑO DE LAS CÉLULAS EN RELACIÓN Al TIPO DE MICROSCOPIO EMPLEADO3
Cómo están organizadas las células:
En la célula se consideran cuatro partes fundamentales: membrana, citoplasma,
núcleo y pared celular; éstas dos últimas pueden no estar presentes en algunos tipos
celulares.
1. MEMBRANA CELULAR:
Es una estructura laminar que engloba a las células, define sus límites y contribuye a
mantener el equilibrio entre el interior y el exterior de éstas. Además, se asemeja a las
membranas que delimitan las organelas de células eucariotas. Está compuesta por una
lámina que sirve de "contenedor" para el citosol y los distintos compartimentos
internos de la célula, y también le otorga protección mecánica.
3 Extraído de http://www.google.com.ar/images
30
La membrana celular mantiene separada a la célula del medio que la rodea y regula la
entrada y salida de sustancias. Está formada por fosfolípidos, proteínas y, en algunos
casos, colesterol. Los fosfolípidos forman una bicapa dinámica y fluida por la cual se
desplazan lateralmente las proteínas (modelo de mosaico fluido).
La cara interna de la membrana presenta proteínas integrales de membrana y
proteínas periféricas, que presentan actividades enzimáticas, actúan como receptores
de señales químicas o participan en el transporte de sustancias. La cara externa
presenta cadenas cortas de carbohidratos unidas a proteínas, que cumplen funciones
de adhesión celular y reconocimiento de moléculas.
En síntesis sus funciones básicas son:
Participación en procesos de reconocimiento celular,
Determinación de la forma celular,
Recepción de información externa y transmisión al interior celular,
Regulación del movimiento de materiales entre los medios intra y extracelular,
mantención de la concentración óptima para llevar a cabo los procesos
celulares.
31
ESTRUCTURA DELA MEMBRANA PLASMÁTICA
(MODELO DEL MOSAICO FLUIDO)4
2. CITOPLASMA:
El citoplasma constituye el medio celular en el que ocurren procesos de biosíntesis
de materiales celulares (fabricación) y de obtención de energía. También procesos
mecánicos como el movimiento del citoplasma o ciclosis en células vegetales y la
emisión de seudópodos en las células animales dependen de las propiedades de
semilíquido del citoplasma. En el citoplasma se pueden distinguir el citosol, las
organelas y el citoesqueleto.El citosol está compuesto por agua, enzimas, ARN,
proteínas estructurales, inclusiones, y otras moléculas; constituye cerca del 54% del
volumen de la célula.
Sus funciones son:
Síntesis de moléculas orgánicas, por Ej., proteínas mediante ribosomas
Transporte, almacenamiento y degradación de moléculas orgánicas, como
grasas y glucógeno.
4Extraído Biología. George H. Fried
32
3. NÚCLEO:
El núcleo es una estructura que se presenta en todo tipo de célula, excepto en las
células procariotas (bacterias y cianobacterias). Comúnmente existe un núcleo por
célula, si bien algunas células carecen de éste (como el glóbulo rojo) y otras son bi o
plurinucleadas (como las células del músculo esquelético).
La forma nuclear es variable dependiendo en gran parte de la forma celular, en tanto
su tamaño guarda relación con el volumen citoplasmático, la morfología y las
relaciones estructurales del núcleo.
Durante la interfase del ciclo vital de la célula, es un compartimiento esférico que
contiene el ADN nuclear y asegura la síntesis de las moléculas complejas que requiere
la célula. Está limitado por dos membranas concéntricas que presentan poros por
donde circulan sustancias desde el citoplasma y hacia él, la membrana nuclear o
carioteca.
En las células eucariotas, las moléculas de ADN nuclear son lineales y están
fuertemente unidas a proteínas histónicas y no histónicas. Cada molécula de ADN con
sus proteínas constituye un cromosoma en la división celular. Cuando la célula no se
está dividiendo, los cromosomas forman una maraña de hilos delgados llamados
cromatina.
En el interior también se encuentra el nucléolo, lugar donde se construyen las
subunidades de los ribosomas. Tanto la cromatina como el nucléolo están incluidos en
un medio semilíquido llamado jugo nuclear, carioplasma o nucleoplasma.
Sus funciones son:
Separa el material genético del citoplasma
Controla la síntesis de proteínas.
Ensambla los ribosomas en el nucleolo.
En síntesis, es el centro de control de la actividad celular.
33
ESQUEMA DEL NÚCLEO DE UNA CÉLULA5
4. PARED CELULAR:
La pared celular es una capa rígida que se localiza en el exterior de la membrana
plasmática en las células de bacterias, hongos, algas y plantas.
La pared celular se construye de diversos materiales dependiendo de la clase de
organismo. En las bacterias, la pared celular se compone de mureina o
peptidoglicanos. Entre las archaea (bacterias antiguas) se presentan paredes
celulares con distintas composiciones químicas. Los hongos presentan paredes
celulares de quitina, y las algas tienen típicamente paredes construidas de
glicoproteínas y polisacáridos. No obstante, algunas especies de algas pueden
presentar una pared celular compuesta por dióxido de silicio. A menudo se
presentan otras moléculas accesorias integradas en la pared celular.
Una de las características más sobresalientes de las células vegetales es la
presencia de una pared celular, que tiene diversas funciones:
protege los contenidos de la célula;
da rigidez a la estructura celular;
5Extraído de Actualizaciones en Biología Castor, Handel y Rivolta
34
provee un medio poroso para la circulación y distribución de agua,
minerales, y otras pequeñas moléculas nutrientes;
además contiene moléculas especializadas que regulan el crecimiento
de la planta y la protegen de las enfermedades.
La sustancia que constituye la pared celular de las plantas es un carbohidrato: la
celulosa
ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR6
Cómo son internamente las células:
1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CELULA
Desde el punto de vista químico, la célula tiene unidad de composición, es decir,
todas las células están formadas por los mismos elementos químicos, moléculas,
macromoléculas y agregados macromoleculares.
Algunas de las sustancias inorgánicas presentes en las células y que actúan bajo
forma de iones (aniones y cationes) son:
6Extraído de http://www.google.com.ar/images
35
el Sodio (Na): participa en la regulación de la presión osmótica,
transmisión del impulso nervioso, etc.
el Potasio (K): participa en la contracción muscular, transmisión del
impulso nervioso.
el Cloro (Cl): participa en la regulación de la presión osmótica.
el Calcio (a): constitución de tejido óseo y dientes, coagulación
sanguínea, etc.
el Fósforo (P): participa en reacciones de transferencia de energía, etc.
Otros.
Entre los componentes inorgánicos, el agua (H2O) es el más abundante, en ella se
disuelven con facilidad la mayoría de las sustancias y constituye un medio apropiado
para las reacciones químicas que tienen lugar en las células.
Los componentes orgánicos están representados por las biomoléculas que pertenecen
a cuatro grupos principales:
1) Glúcidos o Hidratos de Carbono,
2) Lípidos o grasas
3) Proteínas y
4) Ácidos nucleicos.
Las biomoléculas más grandes que están constituidas por un mayor número de
átomos y tienen un peso molecular más elevado se denominan macromoléculas. En
éstas, las unidades moleculares de menor dimensión son los monómeros, los cuales
al unirse forman estructuras moleculares grandes y complejas: los polímeros.
36
2. SISTEMAS DE ENDOMEMBRANAS
Una de las características distintivas de las células eucariotas respecto de las
procariotas es su alto grado de compartimentalización. La presencia de un núcleo bien
diferenciado, con una envoltura nuclear que confina el material genético al interior del
núcleo, es sólo un aspecto de la separación espacial de funciones dentro de la
organización celular. El citoplasma, a su vez, se encuentra recorrido en todas
direcciones por un sistema de sacos y túbulos, cuyas paredes de membrana ofician de
límite entre la matriz citoplasmática y la luz o cavidad del sistema. Este conjunto de
estructuras membranosas, incluida la envoltura nuclear, se conoce como sistema de
endomembranas (SE) o sistema vacuolar citoplasmático (SVC).
Dentro del sistema de endomembranas se distinguen los siguientes elementos:
o Retículo endoplasmático rugoso o granular (REG o RER). Es un grupo
de cisternas aplanadas que se conectan entre sí mediante túbulos.
Presente en todos los tipos celulares, se halla especialmente
desarrollado en las células secretoras de proteínas. El REG ofrece una
cara citosólica tachonada de ribosomas, a los que debe su aspecto
rugoso.
o Retículo endoplasmático liso o agranular (REA o REL). Su aspecto es
más tubular y carece de ribosomas. Es poco conspicuo en la mayoría de
las células, pero alcanza un notable desarrollo en las células secretoras
de hormonas esteroides.
ESQUEMA DEL RETÍCULO ENDOPLASMATICO LISO Y RUGOSO7
7Extraído Biología. George H. Fried
37
o Aparato o complejo de Golgi. Constituido por sacos discoidales
apilados, como mínimo en número de tres, rodeados por pequeñas
vesículas. Cada saco presenta una cara convexa y otra cóncava, esta
última orientada hacia la superficie celular. En las células animales se
ubica típicamente entre el núcleo y el polo secretor de la célula, en
tanto en las células vegetales aparece fragmentado en varios complejos
denominados dictiosomaso golgiosomas.
ESQUEMA DEL COMPLEJO DE GOLGI8
8 Extraído Biología. George H. Fried
38
o Envoltura nuclear. Doble membrana que encierra una cavidad, la
cisterna perinuclear, en directa continuidad con la luz del REL, del
cual se considera una dependencia. Al igual que éste, presenta
ribosomas sobre la cara citosólica. Durante la división celular se
desorganiza y se fragmenta en cisternas que se incorporan al REL. Al
finalizar la división, la envoltura nuclear se reconstituye a partir de
aquél.
ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA NUCLEAR9
Funciones del sistema de endomembranas:
El sistema de endomembranas es asiento de enzimas que participan en la síntesis de
diversos tipos de macromoléculas: proteínas y glucoproteínas en el REG, lípidos en
el REL y glúcidos complejos en el aparato de Golgi.
A la vez, el SE proporciona una vía intracelular para la circulación de sus productos
y una sección de “empaque” para la exportación de algunos de ellos (CG). Por último,
maneja un sistema de señales que le permite dar a los mismos el destino final para el
cual fueron sintetizados,ya sea en el interior de la célula o en el medio extracelular.
9Extraído de http://www.google.com.ar/images
39
Algo así como un “estampillado”, un sistema de códigos postales que guía a las
moléculas en la dirección correcta.
3. VACUOLAS, LISOSOMAS, ENDOSOMAS Y PEROXISOMAS
a. VACUOLAS
Son estructuras celulares constituidas por una membrana y un contenido
interno. Existen algunas diferencias entre las vacuolas vegetales y las animales.
Las células vegetales suelen presentar una única vacuola de gran tamaño a
diferencia de las animales que presentan varias vacuolas y pequeñas. Tienen la
función de: almacenar sustancias de reserva, agua, enzimas lisosómicas
y/o sustancias tóxicas.
Existen otras vacuolas, pero cuya función es muy diferente:
vacuolas pulsátiles: estas extraen el agua del citoplasma y la expulsan al
exterior por transporte activo.
vacuolas digestivas: donde se produce la digestión de sustancias
nutritivas.
vacuolas excretoras: con productos de desecho, que son eliminados hacia el
exterior de la célula
b. LISOSOMAS
Son vesículas limitadas por membrana con enzimas hidrolíticas en el interior;
cuya función es la digestión intracelular y extra celular de sustancias. Los
lisosomas son organelas relativamente grandes, formadas por el retículo
endoplasmático rugoso (RER) y luego empaquetadas por el complejo de Golgi,
que contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los
materiales de origen externo (heterofagia) o interno (autofagia) que llegan a
ellos.
40
c. ENDOSOMAS
El endosoma es un organela de las células animales delimitada por una sola
membrana, que transporta material que se acaba de incorporar por
endocitosis. La mayor parte del material es transferido a los lisosomas para su
degradación.
Cuando se produce la endocitosis, el material "ingerido" es englobado en una
depresión endocítica que se forma en la membrana celular y este
englobamiento se llama vesícula endocítica.
d. PEROXISOMAS
Los peroxisomas son orgánulos citoplasmáticos muy comunes que contienen
oxidasas y catalasas. Estas enzimas cumplen funciones de detoxificación
celular. Son vesículas rodeadas por una sola membrana y como la mayoría de
las organelas, los peroxisomas sólo se encuentran en células eucariotas.
ESQUEMA DE LISOSOMA Y ENDOSOMA10
10
Extraído de http://www.google.com.ar/images
41
4. ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS
a. RIBOSOMAS
Son organelos no membranosos, de aspecto esférico. Básicamente son gránulos
pequeños, compuestos por ARN y proteínas. Algunos son libres y se
encuentran suspendidos en el citoplasma, mientras que otros están asociados a
membranas internas de la célula. Cada ribosoma está constituido por dos
subunidades: una mayor y otra menor. Cada una de ellas, posee un tipo de
ARN llamado ARN ribosomal y proteínas ribosomales. Pueden asociarse
varios ribosomas entre sí, formando unas estructuras con forma de collar de
perlas, llamadas polirribosomas. Se relaciona con la síntesis de proteínas.
ESQUEMA DE UN RIBOSOMA11
11 *Esquema Que representa un ribosoma con la subunidad menor punteada y la subunidad mayor en blanco. (Extraído de Actualizaciones en Biología Castor, Handel y Rivolta)
* Extraído de http://www.google.com.ar/images
42
b. MITOCONDRIAS
Son organelos de forma esférica, tubular u ovoide, dotados de una doble
membrana, que limita un compartimento en el que se encuentran diversas
enzimas que controlan el proceso de la respiración celular.
Cada mitocondria consta de una membrana externa bastante permeable y otra
interna y plegada, muy impermeable. El plegamiento de la membrana interna
forma las crestas mitocondriales, cuyo fin es disponer de una mayor superficie
para realizar reacciones químicas.
Ambas membranas están separadas por un espacio o cámara externa, la
membrana interna con sus crestas delimita una cámara interna o matriz
mitocondrial. Presentan ADN, que convierte a estas organelas en
semiautónomos y autoduplicables.
Tienen como funciones, la síntesis de moléculas de ATP, mediante la
degradación de carbohidratos, proceso conocido como respiración celular.
Las moléculas de ATP son indispensables en la ejecución de tareas que
requieren energía, por ejemplo, la síntesis de proteínas.
Se encuentran en todo tipo de células eucariontes, y su número varía de
acuerdo a la actividad celular, siendo más elevado en aquellas células que
tienen mucho gasto de energía. Por ejemplo, en células musculares.
ESQUEMA DE UNA MITOCONDRIA
43
c. PLASTIDOS
Son organelas característicos de las células eucariotas vegetales. Tienen forma y
tamaño variados, están envueltos por una doble membrana y tienen ribosomas
semejantes a los de las células procariotas. Se caracterizan por tener microgotas de
lípidos y por poseer material genético propio. Los plástidos se clasifican de diferentes
maneras. Los tipos principales son:
con pigmentos: cloroplastos, y cromoplastos.
sin pigmentos: leucoplastos.
Los cloroplastos son organelas ovoides o fusiformes que poseen dos membranas. La
membrana interna encierra un fluido llamado estroma, el cual contiene pilas
interconectadas de bolsas membranosas huecas. Las bolsas individuales se llaman
tilacoides y sus superficies poseen el pigmento clorofila, molécula clave en la
fotosíntesis. La membrana externa está en contacto con el citosol. Poseen ADN y
ribosomas en su estroma. Cumplen la función de absorber luz solar para
transformarla en energía química y posee los componentes necesarios para retener tal
energía en moléculas de azúcar. Están presentes en protistas fotosintetizadores y
plantas.
ESQUEMA DE CLOROPLASTO12
12Extraído de http://www.google.com.ar/images
44
d. CENTRIOLOS
Es una organela presente sólo en células animales. Cuando la célula no está
reproduciéndose, posee dos centriolos (diplosoma) dispuestos perpendicularmente
entre sí. Cada uno de ellos está formado por un conjunto de microtúbulos dispuestos
en forma radial.De aspecto físico de estrella radiante. Se localiza en el centro justo de
la célula y se encuentra en una pequeña zona llamada centrosoma, rodeada de una
masa llamada esfera atractiva.
El centriolo organiza una estructura denominada huso acromático, que durante la
división celular orienta el movimiento de los cromosomas por el citoplasma. Además,
origina el cuerpo basal, estructura que a s u vez da origen a los cilios y los flagelos
(estructuras que permiten el movimiento celular).
En las células vegetales está ausente, para dividirse éstas utilizan un COMT (centro
organizador de microtúbulos), que le permite formar el huso acromáticodurante la
división celular.
ESQUEMA DE UN CENTRIOLO13
13Extraído de http://www.google.com.ar/images
45
5. CITOESQUELETO
Es un denso entramado de haces de fibras proteicas que se extiende a través del
citoplasma. Está formado por tres tipos de filamentos: microtúbulos, filamentos
intermedios y filamentos de actina.
El citoesqueleto tiene como funciones generales: modificar forma celular, reubicar los
organelos según las necesidades metabólicas de las células, desplazar la célula de un
lugar a otro, formar parte de las estructuras contráctiles de las células musculares, etc.
ESQUEMAS DE LOS FILAMENTOS QUE FORMAN EL CITOESQUELETO14
14Extraído de http://www.google.com.ar/images
46
ESQUEMA QUE MUESTRA EL CITOESQUELETO15
Qué tipo de células existen:
Todas las células se parecen y responden a un patrón común por más diversas que
sean. No obstante, las células se clasifican en procariotaso eucariotas, según sus
unidades fundamentales de estructura y por la forma en que obtienen energía.
Los eucariontes son organismos cuyas células, llamadas eucariotas, poseen un
sistema de endomembranas (membranas internas) muy desarrollado. Estas
membranas internas forman y delimitan compartimientos y organelos donde se llevan
a cabo numerosos procesos celulares. De hecho el compartimiento más sobresaliente,
es el núcleo, donde se localiza el ADN. Justamente, el término eucarionte, significa
núcleo verdadero (eu: verdadero, carion: núcleo).
En cuanto al tamaño, podemos decir que en promedio una célula eucariota es diez
veces mayor que una célula procariota. En relación al ADN eucariota podemos decir,
que posee una organización mucho más compleja que el ADN procariota. Los
organismos pertenecientes a los reinos protista, hongo, vegetal y animal están
15Extraído de Actualizaciones en Biología Castor, Handel y Rivolta
47
constituidos por este tipo de células. A su vez, las células eucariontes pueden ser de
dos grandes tipos: animales y vegetales.
Las células procariotas carecen de núcleo y generalmente son mucho menores que
las células eucariotas. El ADN de estas células no está rodeado por una membrana,
pero puede estar limitado a determinadas regiones denominadas nucleoides.
Las células procariotas, al igual que las células eucariotas, poseen una membrana
plasmática, pero carecen de membranas internas, que formen organelos y
compartimientos. Sin embargo, en algunas células, la membrana plasmática forma
laminillas fotosintéticas.
Las células procariotas poseen una característica única, una pared de mureína, por
fuera de la membrana plasmática llamada pared celular. A este tipo de célula
pertenecen microorganismos como las bacterias, que son unicelulares, es decir, que
están formadas por una célula.
ESTRUCTURA DE LAS CÉLULAS PROCARIÓTICAS16
16Esquema de una ultraescructura de una bacteria idealizada. En http://www.genomasur.com/lecturas/Guia01.htm
48
ESTRUCTURA DE LAS CÉLULAS EUCARITICAS17
ESTRUCTURA DE LAS CÉLULAS EUCARITICAS: ANIMAL Y VEGETAL18
17Esquema de una ultraescructura de una célula animal ideal. (Extraído de Actualizaciones en Biología Castor, Handel y Rivolta) 18Extraído de http://www.google.com.ar/images
49
ACTIVIDADES PROPUESTAS:
Actividad Nº 1:
Realiza la lectura del ítem Cómo son internamente las células y:
a. señala las ideas secundarias que encuentres en el texto.
b. elabora un resumen, utilizando esas ideas secundarias.
Actividad Nº 2
Elabora un mapa conceptual referido al ítem del punto anterior.
Actividad Nº 3
De la lectura detenida del ítem Qué tipo de células existen. Establece las diferencias
y/o semejanzas, entre ambos tipos de células (procariota y eucariota vegetal y
animal). Elabora un cuadro comparativo de doble entrada donde se pueda observar
dicha comparación. Emplea los esquemas que aparecen en este ítem.
Actividad Nº 4
Por último, elabora una red conceptual referida al tema célula. Para elaborar esta red,
sólo deberás elegir 18 palabras (conceptos) que surjan de la lectura de toda la
información abordada en este módulo y utilizarlas en la construcción de la misma.
50
MODULOIV:
MICROSCOPÍA
51
JUSTIFICACION
El hombre en su afán de llegar siempre más lejos en la investigación de la
naturaleza, ha construido múltiples instrumentos que le han permitido acceder
allí donde los sentidos no podían penetrar.
Así como el telescopio abrió a la humanidad las puertas de lo infinitamente
grande, el microscopio hizo posible conocer los mundos de dimensiones
ínfimas, entre ellos la célula, base de la vida.
La propuesta de este módulo está pensada para brindarle a los ingresantes la
posibilidad de rever, reforzar y también adquirir nuevos conocimientos
referentes al estudio de la microscopía.
Se realiza una introducción al conocimiento y manejo del microscopio, un
instrumento de óptica que, en virtud de las leyes de formación de imágenes
permite ver de cerca y aumentados objetos pequeños, como las células, o
detalles estructurales no visibles a simple vista; que escapan al poder de
resolución del ojo humano.
OBJETIVOS
Conocer las partes de un microscopio, su importancia en el desarrollo
de la biología y los diferentes tipos que se emplean.
Adquirir nociones sobre su uso, mantenimiento y algunas técnicas
microscópicas empleadas.
Desarrollar habilidades intelectuales y habilidades operativas en el
manejo del microscopio.
Aplicar técnicas de trabajo intelectual.
Desarrollar habilidades de trabajo cooperativo y participativo
CONTENIDOS SELECCIONADOS
Breve reseña histórica del microscopio.
Partes de un microscopio óptico.
Manejo, uso y mantenimiento de un microscopio.
El microscopio electrónico y otros tipos de microscopios.
Algunas técnicas para el estudio celular.
52
METODOLOGÍA DE TRABAJO
Los alumnos trabajarán en forma individual y grupal la realización de las diferentes
actividades propuestas en el laboratorio y la resolución de situaciones problemáticas
planteadas. Se integrarán en las mismas todos los contenidos teóricos - prácticos que
han sido desarrollados en el presente módulo. Asimismo, se aplicarán técnicas que
dinamicen las actividades de los alumnos y los orienten en su realización. Los
resultados se comunicarán a través de la presentación de esquemas, gráficos,
informes, etc.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Los criterios de evaluación considerados para la aprobación del presente
módulo son:
En la comunicación de los resultados de las diferentes situaciones
problemáticas planteadas: la capacidad de síntesis y análisis
demostradas; la comprensión e interpretación correcta de las consignas
dadas; la calidad formal en redacción, ortografía, presentación, y
riqueza expresiva; la validez de las explicaciones, fundamentaciones y
demostraciones realizadas.
En las actividades propuestas en el laboratorio: capacidad para
observar y aplicar lo observado; el grado de adquisición de
competencias para interpretar demandas solicitadas; capacidad para
transferir lo aprendido a una nueva situación integrando conceptos y
procedimientos; la habilidad operativa
La participación activa y responsable en el desarrollo de las actividades,
dentro de un marco de cooperación e integración con el grupo.
El desenvolvimiento de los alumnos en las distintas jornadas.
En el examen Final escrito, individual, donde se integrarán los
contenidos desarrollados en el presente módulo: la comprensión e
interpretación correcta de las consignas dadas; el conocimiento de los
conceptos y procedimientos enseñados y las relaciones entre ellos; la
precisión conceptual; el análisis y la reflexión en la elaboración de las
respuestas.
53
FUENTES DE INFORMACIÓN SUGERIDA
C. BIBLIOGRAFIA
CASTRO, HANDEL Y RIVOLTA. (1991). ACTUALIZACIONES EN BIOLOGÍA.
EUDEBA: BS. AS.
CURTIS H., BARNES, N. (2001). BIOLOGÍA.6ª EDICIÓN. Panamericana:
BS.AS.
CURTIS H., BARNES, N. (2008). BIOLOGÍA. 7ª EDICIÓN. Panamericana:
BS.AS.
CURTIS H. Y OTROS. (2006). INVITACION A LA BIOLOGÍA.6ª EDICIÓN.
Panamericana: BS.AS.
DE ROBERTIS Y DE ROBERTIS (H). (1992). FUNDAMENTOS DE
BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR. El ATENEO: BS.AS.
DE ROBERTIS Y DE ROBERTIS (H). (1992). FUNDAMENTOS DE
BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR. El ATENEO: BS.AS.
DE ROBERTIS, E.; HIB, J. Y PONZIO, R. (2000), BIOLOGÍA CELULAR Y
MOLECULAR DE ROBERTIS. 13ª EDICIÓN. El ATENEO: BS.AS.
PURVES, W.K. Y OTROS. (2003). VIDA. LA CIENCIA DE LA BIOLOGÍA. 6ª
EDICIÓN. Panamericana: BS.AS.
SOLOMÓN, E., VILLEE, C. (1996).BIOLOGÍA. 4ª EDICIÓN.
INTERAMERICANA: MEXICO.
SOLOMON EP, BERG LR & MARTÍN DW. (2001). BIOLOGÍA. 4ª EDICIÓN.
MCGRAW-HILL INTERAMERICANA: MÉXICO.
D. ENLACES DE INTERÉS
Estos sitios contienen información sobre la temática abordada en este módulo, que
puedes consultar:
http://www.google.com.ar/search?q=MICROSCOPIA&tbo=p&tbs=vid%3A1&s
ource=vgc&hl=es&aq
http://www.youtube.com/watch?v=rHs2Q26kGvk&NR=1
http://www.dailymotion.com/video/x8wxr8_mundo-microscopico_school
http://bdigital.uncu.edu.ar/fichas.php?idobjeto=2245.
54
EL MICROSCOPIO:
Introducción:
El microscopio es un instrumento de óptica que permite ver de cerca y aumentados
objetos pequeños o detalles estructurales no visibles a simple vista, escapando al
poder de resolución del ojo humano, (1/10 mm o 100 micrómetro es el poder de
resolución del ojo humano).
Haciendo un relevamiento bibliográfico de cómo se llega a los actuales instrumentos
ópticos, te podemos contar que antes de la invención del Microscopio (gr. Micros,
pequeño + skopos, observador), se desconocían los organismos invisibles a simple
vista, como así también las estructuras finas de los animales de gran tamaño.
Lo anterior te permitirá darte cuenta, porqué, este instrumento es una herramienta
indispensable para un estudioso de las Ciencias y en particular de la Biología.
Si te preguntas en este momento, ¿cuáles fueron? y ¿cómo fueron evolucionando?;
como así también, que limitaciones presentaban los primeros instrumentos ópticos, es
importante ubicar los mismos en el tiempo, lo que te permitirá comprender el
contexto histórico de su aparición.
Quienes fueron los primeros microscopistas:
En el siglo XIII aproximadamente, ya se conocían las lupas de mano y lentes para
lectura. El Primer microscopio formado por dos lentes separadas, se atribuye a Z.
Janssen, fabricante de lentes de Middleburg (Holanda), pero se consideró a Galileo el
inventor efectivo.
Marcello Malpighi (italiano, 1628 – 1694) fue el fundador de la Anatomía
Microscópica, tanto vegetal como animal. ¿Cuáles fueron sus primeras descripciones?
Observando tejidos frescos, realizó descripciones de los detalles de la Anatomía (es
decir las estructuras y/o morfología) de los siguientes órganos:
• Pulmones, hígado y bazo.
• Observó los capilares sanguíneos.
• Descripción de espiráculos y traquea
• realizó una descripción detallada de la morfología del “gusano de seda”
(1669).
Antonio van Leewenhoek (Holandés, 1632 – 1723), si bien sus microscopios eran
imperfectos, si se lo compara con los estándares actuales, pero mediante cuidadosas
55
manipulaciones y un buen enfoque fue capaz de ver organismos tan pequeñas como
las “Bacterias”. Entre sus descubrimientos se pueden citar los estudios realizados en:
• Corpúsculos sanguíneos.
• Espermatozoides.
• Músculos estriados.
Robert Hooke: (inglés, 1635 – 1703), quién fue el primero en realizar descripciones
sobre una lámina de corcho en un microscopio elaborado por el mismo.
Durante el siglo XVIII el microscopio sufrió diversos adelantos mecánicos que
aumentaron su estabilidad y su facilidad de uso, aunque no se desarrollaron mejoras
ópticas. Las mejoras más importantes de la óptica surgieron en el siglo XIX, cuando en
1877, Abbe publica su teoría del microscopio y por encargo de Carl Zeiss mejora la
microscopía de inmersión sustituyendo el agua por aceite de cedro lo que permite
obtener aumentos de 2000 A0.
A principios de los años 30, se había alcanzado el limite teórico para los microscopios
ópticos, es decir, aumentos superiores a 500X o 1000X. Sin embargo, existía un deseo
científico, de observar los detalles de estructuras celulares como el núcleo, las
mitocondrias... etc.
La palabra microscopio fue utilizada por primera vez por los componentes de la
"Academia dei Lincei" una sociedad científica a la que pertenecía Galileo y que
publicaron un trabajo sobre la observación microscópica del aspecto de una abeja.
Las primeras publicaciones importantes en el campo de la microscopia aparecen en
1660 y 1665; cuando Malpighi prueba la teoría de Harvey sobre la circulación
sanguínea, al observar al microscopio los capilares sanguíneos y Hooke publica su
obra Micrographia.
El microscopio electrónico de transmisión (T.E.M.) fue el primer tipo de microscopio
electrónico desarrollado; éste utiliza un haz de electrones en lugar de luz para enfocar
la muestra consiguiendo aumentos de 100.000 X. Este microscopio, fue desarrollado
por Max Knoll y Ernst Ruska en Alemania en 1931, quiénes se basaron en los estudios
de Louis-Victor de Broglie acerca de las propiedades ondulatorias de los
electrones.Posteriormente, en 1942 se desarrolla el microscopio electrónico de
barrido (SEM).
56
Antonio van Leewenhoek (holandés, 1632 – 1723)
Microscopio electrónico Microscopio óptico compuesto
Microscopio del siglo XVIII
Microscopio óptico simple
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Cómo es un microscopio:
Iniciamos el estudio del Microscopio y nos centraremos en el estudio del Microscopio
Óptico. Posteriormente citaremos otros tipos de microscopios.
Podemos distinguir dos tipos de microscopios ópticos:
• El microscopio simple o lupa que está compuesto por una sola lente o
un solo sistema de lentes convergentes dando una imagen: aumentada, derecha
y virtual.
• El microscopio compuesto que consta de dos sistemas de lentes
convergentes: ocular y objetivo, forma una imagen: aumentada, invertida y
virtual
Recientemente se descubrieron modelos más complejos de Microscopio Óptico (MO);
en los que se usan ondas de luz interferentes para resaltar las estructuras celulares
internas.
Las células y sus componentes celulares son tan pequeñas que los MO comunes sólo
pueden distinguir detalles gruesos de las estructuras celulares. En general,
únicamente pueden observarse el contorno de las estructuras. Recién a partir del
Microscopio Electrónico (ME), cuyo empleo se difundió ampliamente en los años 50,
es que los investigadores estuvieron en condiciones de estudiar la ultra estructura de
las células.
Cuáles son las partes del microscopio:
Podemos diferenciar en el MO dos partes: Te recomendamos que mires un esquema
del microscopio, a medida que vayas leyendo las diferentes partes que componen el
mismo, lo en contratarás al esquema en todos los libros de Biología, motivo por el cual
no lo presentamos en esta sección. Estudiar con la figura te permitirá ir viendo la
integración funcional del instrumento para formar una buena imagen.
1. Parte mecánica: Consta de pie o base, columna o brazo, tubo, mecanismos del
movimiento, platina y subplatina.
a. Pie: se utiliza para sostener y dar estabilidad al instrumento. Posee una amplia
base y pesada. Forma variable.
b. Columna o brazo: conecta el tubo y la platina con el pie. Contiene los
mecanismos de movimiento: Tornillo macrométrico para realizar un enfoque
grueso y el tornillo micrométrico un enfoque fino.
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c. Tubo: es un cilindro hueco unido a la columna, está destinado para llevar el
ocular y el objetivo. En el extremo inferior del tubo se encuentra el revólver,
donde van atornillados los objetivos de diferente aumento. Por lo general un
MO cuenta con 3 o 4 lentes objetivas. Los aumentos de dichos objetivos pueden
ser de: 4x; 10x; 40x y un objetivo de 100x de inmersión, (lo podrán diferenciar
por tener un anillo negro, ausente en los otros objetivos. Estos objetivos
permitirán observar el preparado o la muestra con distintos aumentos.
d. Platina: es la superficie o plataforma sobre la cual se deposita el preparado y
presenta un orificio por donde atraviesan los rayos luminosos provenientes del
condensador e inciden sobre el preparado, y de esta manera obtener la imagen
al microscopio. En la parte superior de la platina existen pinzas encargadas de
sostener el preparado y que están asociadas a un mecanismo que permite
movimientos antero – posterior y laterales por un sistema de tornillos
accionados por el observador.
e. Subplatina: lleva el aparato de iluminación: condensador, diafragma y anillo
portafiltros.
2. Parte óptica: Es la parte más importante del microscopio y está formada por el
ocular, objetivo y aparato de iluminación.
a. Ocular: Compuesto por dos lentes convergentes: la lente inferior o colectora y
la lente superior o lente ocular. Destinado a recibir la imagen del objetivo.
Forma una imagen: Virtual, aumentada y derecha.
b. Objetivo: compuesto también por un sistema de lentes convergentes. Forma
una imagen: real, aumentada e invertida Pueden ser: Objetivos seco, es cuando
una capa de aire se interpone entre la lente frontal y el preparado. Objetivo de
inmersión: una capa de líquido transparente se interpone entre la lente frontal
y el preparado.
c. Aparato de iluminación: Está formado por el condensador, diafragma y espejo.
d. Condensador: constituido por un sistema de lentes convergentes que proyecta
sobre el preparado el haz que atraviesa, en forma de un amplio cono. El más
común es el condensador de Abbe de abertura numérica de 1,20 y compuesto
por dos lentes.
e. Diafragma: está ubicado por debajo del condensador y regula la entrada de los
rayos luminosos. Es accionado por medio de una palanca.
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f. Espejo: Consta de una cara plana y otra convexa y está destinado a proyectar el
haz de rayos luminosos sobre el preparado.
Ahora un poco de práctica:
Cómo debo usar el microscopio óptico para obtener una buena imagen del
preparado a observar y evitar malos resultados debido a su incorrecto manejo:
Se inicia tomando desde la columna – brazo del MO, y luego se deposita sobre la mesa
donde se realizará la observación. Se debe colocar las diferentes partes en posición
correcta:
La platina en su posición más alta accionando el tornillo macrométrico.
El revólver con el objetivo de menor aumento (4x) en el retén.
El condensador colocado en su posición más alta.
El diafragma completamente abierto.
La fuente luminosa a 20 – 30 cm del espejo.
El espejo con la cara plana dirigida hacia la fuente luminosa.
El observador con una mano maneja el tornillo micrométrico y con la otra los tornillos
que están sobre la platina, para ir recorriendo los diferentes sectores del preparado.
El preparado se coloca sobre la platina con el cubreobjeto hacia arriba sujetándolo con
las pinzas y se va buscando el enfoque fino, moviendo el tornillo micrométrico. Si la
luz es excesiva se cierra un poco el diafragma. Para ir variando el aumento se cambia
de objetivo haciendo girar el revólver hasta que quede fijo en el retén y buscar la
imagen nítida siempre moviendo el tornillo micrométrico.
Dónde se ubican los objetos a observar:
Por lo general, los objetos se encuentran sobre una placa de vidrio (porta objeto) de
26x76 mm de superficie y 1 mm de espesor y cubiertos por un vidrio sumamente
delgado (cubreobjeto) de diversos tamaños pero, a ser posible, con un espesor de 0,17
mm exactamente.
Hay dos características que determinan la claridad con que puede ser visto un objeto
pequeño:
La capacidad de ampliación del instrumento: que es la relación del tamaño de
la imagen vista con el microscopio y el tamaño real del objeto. Los mejores
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microscopio dan una ampliación no mayor a 10.000 veces, mientras que el ME
puede hacerlo hasta 250.000 veces o más.
Poder de resolución: O posibilidad de observar detalles finos de una muestra
observada, como no puede determinarse en forma directa se usa un valor
proporcional al mismo y que sí puede medirse: el límite de resolución que es la
menor distancia existente entre dos puntos situados muy cerca, de tal manera
que puedan ser vistos como distintos. En el MO el límite de resolución es
aproximadamente de 0,2 μ. Cuando más pequeña sea, más puntos se podrán
ver en la imagen y esta será más nítida, entonces, a Menor límite de resolución
mayor poder de resolución.
Aplicando la siguiente fórmula te permitirá obtener el Límite de resolución (LR)
LR= K. λ
Dónde:
Κ, es una constante; = 0,61
λ = longitud de onda de la luz usada
AN = Apertura numérica
Apertura Numérica: Es constante para cada lente, es un valor que corresponde
al objetivo y se puede obtener con la siguiente formula:
AN = η.Sen de a
Donde:
η = Es el índice de refracción del medio, que está entre el objetivo y él preparado a
observar.
Generalmente el medio es aire, pero también se puede usar un medio líquido,
colocando aceite de cedro, cuando se va a utilizar el objetivo de inmersión, que lo
pueden distinguir en el microscopio por tener un anillo de color negro que le hace
diferente a los otros objetivos que porta el instrumental óptico. Al pasar un rayo
luminoso de un medio a otro, la desviación va ser menor cuando más parecido sean
los índices de refracción de dichos medios:
Sen de a = es el seno del ángulo de abertura, o sea el que se forma entre el rayo
luminoso que entra por el centro de la lente y el más periférico, es decir cuando más
grande sea, más rayos entrarán a la lente, entonces mayor calidad tendrá la imagen
61
Poder de Magnificación (es decir capacidad de aumento del MO). Se obtiene
multiplicando el aumento del objetivo por el aumento del ocular. Es una
medida que me está indicando cuantas veces se ha magnificado, osea cuantas
veces el microscopio aumentó la imagen. Por ejemplo, si el ocular es de 5x y el
objetivo que se está usando es de 20x, el poder de magnificación será de 200.
En síntesis:
Es importante tener encuentra que esta medida (LR), depende del aumento
proporcionado por las lentes; en cambio el Poder de Resolución (PR) es un valor
relacionado a la calidad de la imagen, y depende de la Apertura Numérica (AP) y de
la longitud de onda de la luz usada.
De manera que “Dos microscopios con igual Poder de Magnificación pueden tener
distintos límite de resolución y generar imágenes de igual tamaño pero con diferente
calidad”
Qué son las Aberraciones:
Son defectos en la imagen que se forman como consecuencia de la forma en que los
rayos luminosos se refractan al atravesar las lentes. Se pueden distinguir:
1- Aberración de esfericidad: se da cuando un punto del objeto no se encuentra
representado por otro punto, sino por un disco. Si colocamos una pantalla en el foco,
no habrá solo un punto, sino un halo rodeando al punto, lo que quita precisión a la
imagen. Esta clase de aberración se puede corregir colocando oculares y objetivos
correctores que se denominan aplanáticos o los periplanáticos, etc.
2- Aberraciones cromáticas: son las que nos proporcionan una imagen con color
(cromo: color) que no existe en el objeto. Esto ocurre como consecuencia de la distinta
longitud de onda que tienen los rayos luminosos (por ejemplo, el rojo tiene mayor
longitud de onda y se desvía menos, en tanto que el violeta tiene menor longitud de
onda y se desvía más) al formarse la imagen., estos rayos no coinciden en el mismo
plano, dan una imagen borrosa. Se corrigen con el empleo de lentes apocromáticos, o
acromáticos. Los apocromáticos logran coincidencia focal de tres colores del espectro
(rojo, violeta y verde) y eliminan el espectro secundario. Los acromáticos logran
coincidencia de dos colores (rojo y verde).
62
Cuáles son las unidades de medición en microscopia:
Denominación Antigua Actual Valor
Micrón o micra - Micrómetro (milésima de milímetro)
Milimicra - Nanómetro (millonésima de milímetro)
Amstrong - Amstrong (10millonésima de milímetro)
Qué tipos de microscopios existen:
1. Microscopios Ópticos
M. Simple: el microscopio más simple es una lente convergente, la lupa (o microscopio
estereoscópico). El objeto se coloca entre la lente y el foco, de modo que la imagen es
virtual y está a una distancia que es la distancia mínima de visón nítida, alrededor de
25 cm. Consta de una base, en la que se sitúa la pletina, y de la que emerge una
columna que soporta las lentes y el mando de enfoque. Sólo sirve para exámenes
superficiales (disección de animales, observación de colonias, detección de quistes de
parásitos,…). Se consigue un número de aumentos entre 4 y 60.
M. Campo luminoso u óptico compuesto: imágenes oscuras frente al campo
luminoso. Permite el estudio de las estructuras internas de la muestra, para lo cual
ésta debe ser dispuesta en una fina capa que puede ser atravesada por la luz.
M. Campo oscuro: fondo oscuro sobre el que se ven los objetos intensamente
iluminados.
Permite ver el contorno de las bacterias y su movilidad
Permite ver los microorganismos sin teñir
Permite ver el Treponema pallidum, bacteria espiroqueta de la sífilis.
Consta de un condensador especial que debe estar muy cercano a la preparación y que
lanza sobre la muestra un cono hueco de luz. Con esto se logra que, solamente los
rayos que chocan con las estructuras sometidas a estudio y se reflejen hacia arriba,
puedan ser visualizados a través del objetivo.
M. Contraste de fases: produce variaciones de luminosidad de forma que sean
visibles las distintas partes de una muestra. Para ver parásitos y bacterias en cortes
histológicos, y para objetos transparentes y no coloreados (sedimento urinario).
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Consta de un dispositivo, situado dentro o debajo del condensador, que produce
diferencias de longitud de onda en los distintos rayos.
M. Fluorescencia: la fluorescencia es la propiedad que tienen ciertas sustancias que se
produce cuando un electrón de un átomo absorbe toda la energía de una determinada
longitud de onda de la luz, saltando a otros orbitales.
Consta de una fuente de luz muy potente y un filtro de excitación que sólo deja pasar
la radiación UV deseada. Ésta, tras interaccionar con la muestra, se filtra nuevamente
y deja pasar solamente la luz fluorescente hacia los oculares.
En síntesis:
Fuente de luz: la L va desde la luz ultravioleta hasta los infrarrojos.
Filtro de excitación: delimita la banda de excitación, generalmente ultravioleta.
Muestra: fluorescente por sí misma (microscopia primaria) o marcada con
fluorocromos (microscopia secundaria).
Filtro de barrera: deja pasar sólo la fluorescencia.
El microscopio de luz ultravioleta utiliza una L entre 180 – 400 nm y tiene como
ventaja, mayor PR. Como la imagen es invisible al ojo humano, hay que utilizar
fotografías, fluorescencias o cualquier otra técnica de foto-emisión.
La principal aplicación es en inmunofluorescencia, es decir, reacciones de antígenos
con anticuerpos.
2. Microscopios Electrónicos:
La luz es un haz de electrones. Utilizado en investigación. Los electrones se propagan a
través de un tubo, inciden sobre el objeto, se refractan se recogen en una pantalla. Se
utiliza para conocer el tamaño, estructura y morfología de los seres vivos.
M. E. de transmisión: muestra muy fina, gran amplificación, no observación de
elementos vivos, alto coste.
M. E. de barrido: congelación especial de la muestra y recubrimiento con metal,
menor poder de resolución, tridimensionalidad.
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Que mantenimiento y que precauciones se debe tener al utilizar un microscopio
en el laboratorio:
1- Al finalizar el trabajo, hay que dejar puesto el objetivo de menor aumento en
posición de observación, asegurarse de que la parte mecánica de la platina no
sobresale del borde de la misma y dejarlo cubierto.
2- Cuando no se está utilizando el microscopio, hay que mantenerlo cubierto para
evitar que se ensucien y dañen las lentes.Si no se va a usar de forma prolongada, se
debe guardar en su caja dentro de un armario para protegerlo del polvo.
3- Nunca hay que tocar las lentes con las manos. Si se ensucian, limpiarlas muy
suavemente con un papel de filtro o, mejor, con un papel de óptica.
4- No dejar el portaobjetos puesto sobre la platina si no se está utilizando el
microscopio.
5- Después de utilizar el objetivo de inmersión, hay que limpiar el aceite que queda en
el objetivo con pañuelos especiales para óptica o con papel de filtro (menos
recomendable). En cualquier caso se pasará el papel por la lente en un solo sentido y
con suavidad. Si el aceite ha llegado a secarse y pegarse en el objetivo, hay que
limpiarlo con una mezcla de alcohol-acetona (7:3) o xilol. No hay que abusar de este
tipo de limpieza, porque si se aplican estos disolventes en exceso se pueden dañar las
lentes y su sujeción.
6- No forzar nunca los tornillos giratorios del microscopio (macrométrico,
micrométrico, platina, revólver y condensador).
7- El cambio de objetivo se hace girando el revólver y dirigiendo siempre la mirada a
la preparación para prevenir el roce de la lente con la muestra. No cambiar nunca de
objetivo agarrándolo por el tubo del mismo ni hacerlo mientras se está observando a
través del ocular.
8- Mantener seca y limpia la platina del microscopio. Si se derrama sobre ella algún
líquido, secarlo con un paño. Si se mancha de aceite, limpiarla con un paño
humedecido en xilol.
9- Es conveniente limpiar y revisar siempre los microscopios al finalizar la sesión
práctica y, al acabar el curso, encargar a un técnico un ajuste y revisión general de los
mismos.
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Cómo es el examen de muestras al microscopio:
Según la manipulación que efectuemos sobre la muestra a observar y según los
colorantes que empleemos durante el proceso, podemos hablar de diferentes
modalidades de tinción.
a. Examen microscópico directo de las muestras clínicas- Sin Tinción
En la imagen19: Candida sp en un examen en fresco.
No se utiliza ningún tipo de colorante.Es el montaje directo húmedo o examen en
fresco: las muestras se extienden directamente sobre la superficie de un portaobjetos
para su observación. El material que es demasiado espeso para permitir la
diferenciación de sus elementos puede diluirse con igual volumen de solución salina
fisiológica estéril. Se deposita suavemente un cubreobjetos sobre la superficie del
material.
Este tipo de preparación se emplea para detectar trofozoítos móviles de parásitos
intestinales como Giardia, Entamoeba, huevos y quistes de otros parásitos, larvas y
gusanos adultos, Trichomonas, hifas de hongos, etc.
b. Examen microscópico de las muestras clínicas levemente modificadas -
Tinción Simple
En la imagen2: Cryptococcus neoformans en una tinción con tinta
china
Se utiliza un solo colorante, por lo que todas las estructuras celulares se tiñen con la
misma tonalidad (Tinta china, Azul Metileno de Loeffler, Azul de lactofenol).
19,2 y3 microfotografía: Daniel Val
66
El Hidróxido de potasio al 10% (solución de KOH) permite ver elementos de hongos
ya que el KOH digiere parcialmente los componentes proteicos, por ejemplo de la
célula huésped, pero no actúa sobre los polisacáridos de las paredes celulares de los
hongos.
La tinta china o Nigrosina permite observar células levaduriformes capsuladas
(Cryptococcus), sobre todo en LCR. Los polisacáridos capsulares rechazan la tinta
china y la cápsula aparece como un halo claro alrededor de los microorganismos. Azul
de metileno de Loeffler puede agregarse a las preparaciones en fresco de heces para
observar la presencia de leucocitos.
c. Examen microscópico de las muestras clínicas muy modificadas - Tinción
Diferencial
En la imagen3: BGN y levaduras en una tinción GRAM
Se utilizan varios colorantes combinados. Las estructuras celulares se diferencian en
función de los diferentes colorantes que fijan de acuerdo con su propia constitución
química.Los ejemplos clásicos sería la tinción de GRAM o la de Ziehl-Neelsen
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ACTIVIDADES PROPUESTA:
Actividad Nº 1:
Realiza la lectura del ítem Cómo es un microscopio y:
c. señala las ideas secundarias que encuentres en el texto.
d. elabora un resumen, utilizando esas ideas secundarias.
Actividad Nº 2
Elabora un mapa conceptual del ítem Qué tipos de microscopios existen.
Actividad Nº 3
Realizar una búsqueda detenida en los libros de Biología del Microscopio electrónico
(ME) y del Microscopio óptico (MO) y establece las diferencias y/o semejanzas, entre
ambos microscopios. Elabora un cuadro comparativo de doble entrada donde se
pueda observar dicha comparación.
Actividad Nº 4
Por último, elabora una red conceptual referida al tema microscopía. Para elaborar
esta red, sólo deberás elegir 15 palabras y utilizarlas en la construcción de la misma.
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Ahora te he conducido hasta la puerta de la morada de la naturaleza, donde sus
misterios yacen escondidos. Si no puedes entrar porque las puertas son muy angostas,
entonces abstráete y contráete matemáticamente hasta un átomo, y entrarás
fácilmente, cuando salgas de nuevo, dime qué cosas milagrosas viste.
Thomas Harriot, carta a Kepler en 1606