Biología Celular INTRODUCCIÓN

Transcripción

1 INTRODUCCIÓN El comienzo de la Teoría Celular se encuentra a finales del siglo XVII y comienzos del siglo XVIII, cuando el holandés Antonie van Leeuwenhoek construye el primer microscopio para poder realizar observaciones microbiológicas y el inglés Robert Hooke describe la estructura microscópica del corcho, llamando células a cada una de las celdillas que forma. Sin embargo, fueron los científicos alemanes M.J. Schleiden (botánico) y T. Schwann (zoólogo) quienes en 1838 elaboraron la Teoría Celular, concluyendo que cada célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, capaz de mantener su propia existencia independientemente. En 1858, Rudolf Virchow completó las conclusiones anteriores diciendo que toda célula procede de otra. Hoy en día, se conoce que existen dos tipos diferentes de células. Las células procariotas (del griego pro, antes de, y karyon, núcleo) se nombran así porque les falta un núcleo limitado por una membrana. El otro tipo de célula, llamada célula eucariota, tiene un núcleo delimitado por una membrana celular. Las células procariotas son más simples y mucho más pequeñas que las células eucariotas y se hallan en grandes cantidades en el aire, en los cuerpos de agua y en la tierra. También viven dentro de otros organismos y sobre ellos. Los procariotas son un grupo exitoso de organismos cuya historia evolutiva data de las primeras células en la Tierra. Todas las células procariotas son estructuralmente simples, y pueden dividirse en dos grupos, sobre todo basados en diferencias nucléicas y de secuencia de bases nitrogenadas. Las diferencias bioquimicas de ambos grupos se ubican en dominios separados, llamados Bacteria y Archaea. Las bacterias son bien conocidas orque causan algunas enfermedades graves, como tuberculosis, ántrax, tétanos, infecciones de la garganta e intestinales. Pero muchas especies de bacterias son necesarias para el ambiente porque descomponen los restos de organismos muertos y contribuyen a los ciclos biogeoquímicos. Las bacterias también ayudan al hombre en otra forma: por ejemplo, para fabricar toda clase de productos, desde bioquímico industriales hasta comestibles y medicamentos. Por su parte, los organismos con células eucariotas, a saber: protistas, hongos, plantas y animales, son miembros del dominio Eukarya, el tercer dominio de los seres vivos. A diferencia de las células procariotas, las células eucariotas tienen un núcleo (del latín nucleus, corazón, grano) limitado a una membrana, el cual contiene su ADN. Algunos científicos han sugerido que el núcleo evolucionó como resultado de la invaginación de la membrana plasmática. Las células eucariotas son células de gran tamaño, 10 a 100 µm, compartimentadas de modo que queden separadas las diversas funciones celulares en distintos lugares de la célula. El material genético queda englobado por la envoltura nuclear y contiene ADN, que aparece empaquetado mediante proteínas formando la cromatina. Dentro de este compartimento se encuentra el nucleolo, que va a ser responsable de la síntesis de los ribosomas, que son mayores que los de las células procariotas. Otros compartimentos membranosos son el retículo endoplásmíco, implicado en la síntesis y procesamiento de lípidos y proteínas y el aparato de Golgi, relacionado con el anterior y asociado a los procesos de secreción celular. A partir de este último, se originan orgánulos implicados en los procesos de digestión celular: los lisosomas. La presencia de un citoesqueleto confiere a las células eucarióticas la movilidad intracelular en numerosos procesos que afectan a la célula, parcial o totalmente. La energía

2 necesaria para realizar numerosos procesos celulares viene dada por dos orgánulos que presentan una doble envoltura membranosa, las mitocondrias y los cloroplastos. Las mitocondrias realizan la respiración celular y los cloroplastos, presentes en la células vegetales, la fotosíntesis. Además, existe pared celular rígida en las células vegetales. OBJETIVOS Determinar las diferencias morfológicas entre células procariotas y eucariotas. Reconocer las estructuras celulares presentes en procariotas y eucariotas. Observar la diversidad celular procariota y eucariota Realizar las técnicas de preparación de muestras para la observación microscópica de células procariotas (bacterias) y células eucariotas fúngicas, vegetales y animales.

3 Parte I. CÉLULAS PROCARIOTAS (BACTERIAS) MATERIALES Materiales que debe llevar el estudiante Materiales que se encuentran en el laboratorio Bata de laboratorio, guantes desechables, Microscopio gorro, tapabocas, Cuaderno de laboratorio y guía de laboratorio Papel para lentes Láminas portaobjetos y cubreobjetos Encendedor Marcador vidriográfico Toallas de papel absorbentes Cajas con cultivo bacteriano Safranina y Cristal Violeta Solución salina Aceite de inmersión Asa bacteriológica redonda Frasco lavador con agua destilada Mecheros de alcohol Puente para tinciones Pipeta Pasteur METODOLOGÍA 1. Frotis o extendido. Colocar una gota de agua destilada en un portaobjetos limpio. Con el asa bacteriológica previamente esterilizada en el mechero, transferir una muestra del cultivo bacteriano a la gota. Suspender estas células homogéneamente y extenderlas utilizando zigzag (En el laboratorio realizaremos esta metodología), o realizando movimientos circulares desde un punto central hacia afuera. Si la muestra es un cultivo en medio líquido, no es necesario realizar los pasos anteriores. Se suspende una muestra tomada directamente del caldo de cultivo y se realiza el extendido sobre el portaobjetos. 2. Fijación. Si las bacterias estaban cultivadas en medio sólido, se realiza la fijación por calor, pasando varias veces el portaobjetos por la llama del mechero durante unos segundos. Dejar enfriar el portaobjeto entre los pases. En el laboratorio realizaremos esta metodología. Si las bacterias estaban suspendidas en medio líquido, se realiza la fijación con metanol, adicionando unas gotas de este reactivo sobre la extensión completamente seca. Retirar de inmediato el exceso de metanol del portaobjeto. Esperar a que el metanol se evapore completamente. Tinción simple. Cubrir el frotis con abundante colorante. Puede utilizarse Safranina o Cristal Violeta. Dejar actuar durante 1 ó 2 minutos. Lavar las preparaciones con agua para eliminar el exceso de colorante, inclinando el portaobjeto y aplicar el agua en su parte

4 superior permitiendo que resbale sobre el frotis. No dirigir el agua directamente sobre el frotis, pues podría eliminarlo. Dejar secar esta lámina para poder realizar la observación en el microscopio. Observación en el microscopio. Recuerde los pasos que se siguen para una precisa observación en el microscopio (Laboratorio No.2). Se utilizará primero el objetivo de menor aumento con el fin de centrar la preparación y determinar la zona de mejor visualización. Luego se enfoca en los objetivos de 10x y 40x. Cuando esté enfocada la muestra y nítida, se deben colocar los objetivos de 40x y 100x en un punto ciego para poder adicionar una gota de aceite de inmersión sobre el portaobjetos, sólo donde se observa el haz de luz. Se acciona el objetivo de inmersión o de 100x y sólo se da nitidez. Ahora sí, observar la muestra en el microscopio con el objetivo de inmersión o de 100x. Analizar la estructura de las células observadas y la forma como se agrupan. Dibujar las observaciones y describirlas. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones. Nombre de la observación Descripción: Aumento: Recuerde: (aumento del ocular) 10x * (aumento del objetivo) 4x = 40x Figura 1. Informe del resultado de la observación macroscópica/microscópica de una muestra

5 Parte II. CÉLULAS FÚNGICAS (Eucariotas) MATERIALES Materiales que debe llevar el estudiante Materiales que se encuentran en el laboratorio Bata de laboratorio, guantes desechables, gorro, tapabocas, Cuaderno de laboratorio y guía de laboratorio Papel para lentes Láminas portaobjetos y cubreobjetos Microscopio Azul de Lactofenol Lugol Asa bacteriológica redonda Pipeta Pasteur Tubos tapa rosca con agua destilada estéril Encendedor Cinta transparente y tijeras Marcador vidriográfico Un sobre pequeño de levadura de panadería Una naranja con moho verde sobre la cáscara o un pan con moho verde o moho negro en la superficie Hongos de sombrilla, tipo orejas o cartuchos, que pueden ser recolectados debajo de los árboles, en materia orgánica en descomposición (Figura 2).

6 Figura 2. Hongos que pueden llevar al laboratorio Biología Celular

7 Macromicetos: Observe detenidamente los hongos macromicetos y reconozca en ellos cada una de suss partes. Tenga en cuenta la Figura 3 como una guía para señalar las partes de estos macromicetos (hongos grandes). Realice los dibujos en el cuaderno. Figura 3. Partes generales de un macromiceto Hongos filamentosos: Realice un montaje húmedo con Azul de Lactofenol para hacer la observación de los hongos de la naranja y el pan. Coloque una gota del colorante Azul de Lactofenol sobre un portaobjetos limpio y con un fragmento de cinta transparente tome una impronta o huella de la superficie del crecimiento del hongo, con mucho cuidado de no hacer opresión. Luego adhiera esta cinta sobre la gota del colorante (Figura 4). Recuerde los pasos que se siguen para una precisa observación en el microscopio. Se utilizarán primero los objetivos de menor aumento con el fin de centrar la preparación y determinar la zona de mejor visualización. Después se cambia a los de mayor aumento hasta llegar al más conveniente (10x ó 40x). Ahora sí, observar la muestra. Realice los dibujos de su observación al microscopio con el aumento más conveniente. Señale las partes de las células observadas describiendo su esquema. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones.

8 a) b) c) Toma de la impronta del hongo. a) Cultivo del hongo comenzando a esporular en este caso, el cultivo en caja es reemplazado por la naranja o el pan b) Adición de una gota de Azul de Lactofenol sobre un portaobjetos c) Toma de la impronta con cinta transparente sobre el cultivo del hongo a) b Descripción microscópica. a) Observación microscópica en objetivo de 40x b) Descripción de estructuras reproductivas del hongo Figura 4. Tinción simple con Azul de Lactofenol Levaduras: En un tubo de agua destilada estéril adicione una pequeñísima cantidad de levadura de panadería, agite suavemente. Luego tome con el asa redonda una muestra de esta suspensión y colóquela en una gota de Lugol sobre el portaobjetos. Luego coloque el cubreobjetos.

9 Recuerde los pasos que se siguen para una precisa observación en el microscopio. Se utilizarán primero los objetivos de menor aumento con el fin de centrar la preparación y determinar la zona de mejor visualización. Después se cambia a los de mayor aumento hasta llegar al más conveniente (10x ó 40x). Ahora sí, observar la muestra. Realice los dibujos de su observación al microscopio con el aumento más conveniente. Señale las partes de las células observadas describiendo su esquema. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones.

10 Parte III. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA DE CÉLULAS VEGETALES MATERIALES Materiales que debe llevar el estudiante Materiales que se encuentran en el laboratorio Bata de laboratorio, guantes desechables, Microscopio gorro, tapabocas, Lugol Cuaderno de laboratorio y guía de Frasco lavador con agua destilada laboratorio Pipeta Pasteur Papel para lentes Láminas portaobjetos y cubreobjetos Hojilla de bisturí Marcador vidriográfico Bulbo de cebolla cabezona Un tomate Una papa Hojas de zebrina Hojas de elodea (planta acuática) Células de epidermis de cebolla. Cortar una cebolla en sentido longitudinal, separar una de las hojas internas carnosas (catáfilos) y desprender la delgada capa (epidermis) que está adherida a su cara interna cóncava. Se coloca un trocito de esta epidermis sobre el portaobjetos, donde previamente se ha colocado una gota de lugol. Se extiende de forma que quede sin arrugas y se coloca el cubreobjetos, después observar al microscopio. Recuerde los pasos que se siguen para una precisa observación en el microscopio. Se utilizarán primero los objetivos de menor aumento con el fin de centrar la preparación y determinar la zona de mejor visualización. Después se cambia a los de mayor aumento hasta llegar al más conveniente (10x ó 40x). Ahora sí, observar la muestra. Realice los dibujos de su observación al microscopio con el aumento más conveniente. Señale las partes de las células observadas describiendo su esquema. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones. Células de epidermis de la hoja de elodea. Seleccione una hoja tierna, de color verde brillante, que se encuentre en el extremo de una ramilla de elodea. Adicionar una gota de

11 agua en un portaobjetos, sobre ella colocar la hojita de elodea y luego el cubreobjetos. Observe inmediatamente en el microscopio hasta llegar al objetivo de 40x. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones. Células de la epidermis inferior de la hoja de zebrina. Una hoja de zebrina se dobla y se parte. Con la ayuda del bisturí, separar una pequeña porción de la epidermis inferior. Adicionar una gota de agua en un portaobjetos, sobre ella colocar el fragmento de epidermis y luego el cubreobjetos. Observe inmediatamente en el microscopio hasta llegar al objetivo de 40x. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones. Células del tubérculo de papa. Con un bisturí partir una papa y hacer un corte muy fino de la pulpa. Colocar esta muestra en una caja de Petri con agua destilada para hacer un lavado suave. Adicionar una gota de lugol en un portaobjetos, sobre ella colocar el fragmento de papa y luego el cubreobjetos. Observe inmediatamente en el microscopio hasta llegar al objetivo de 40x. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones. Células de la pulpa del tomate. Cortar en dos secciones un tomate pequeño y tomar con el bisturí una pequeña sección longitudinal de 1 ó 2 mm de espesor. Esta muestra se coloca en un portaobjetos limpio y y luego el cubreobjetos. Observe inmediatamente en el microscopio hasta llegar al objetivo de 40x. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones. Para la interpretación de los resultados puede ayudarse con las figuras de la Tabla 1, donde se observan las diferentes estructuras celulares y formas características en células vegetales.

12 Tabla1. Guía de las células vegetales de las muestras preparadas Grupos de células observadas Estructuras y organelos a identificar Pared celular, membrana celular, citoplasma, cloroplastos planaq/plaq0100/elodea00.jpg Células de elodea Conjunto de células com pared celular, citoplasma, nucleo, cloroplastos get/i0000rim0kose9ko/s/500/400/px12-016a.jpg Células de epidermis inferior de zebrina

13 Biología General Pared celular, membrana celular, citoplasma, amiloplastos foto_mes/imagenes/par6.jpg Células de papa Pared celular, membrana celular, citoplasma, núcleo, cromoplastos, vacuola last2.jpg Células de tomate

14 Biología General Parte IV. CÉLULAS ANIMALES (Células eucariotas) MATERIALES Materiales que debe llevar el estudiante Materiales que se encuentran en el laboratorio Bata de laboratorio, guantes desechables, gorro, tapabocas Cuaderno de laboratorio y guía de laboratorio Papel para lentes Láminas portaobjetos y cubreobjetos Encendedor Marcador vidriográfico Microscopio Safranina Azul de metileno Reactivo de Wright Frasco lavador con agua destilada Mecheros de alcohol Puente para tinciones Pipeta Pasteur Una paleta bajalengua (por estudiante) Una lanceta (por estudiante) Una tajada de jamón Pietrán Una muestra de semen fresco METODOLOGÍA Células epiteliales bucales. Con un bajalengua limpio, raspe suavemente y en una sola dirección, la parte interna de la mejilla. Luego extienda la muestra obtenida sobre el portaobjetos limpio y flamee por 4 ó 5 veces para fijar las células. Luego adicione azul de metileno o safranina y deje actuar po 2 minutos. Lave la lámina cuidadosamente y deje secar para realizar la observación en el microscopio hasta llegar al objetivo de 40x. Recuerde los pasos que se siguen para una precisa observación en el microscopio. Se utilizarán primero los objetivos de menor aumento con el fin de centrar la preparación y determinar la zona de mejor visualización. Después se cambia a los de mayor aumento hasta llegar al más conveniente (10x ó 40x). Ahora sí, observar la muestra. Realice los dibujos de su observación al microscopio con el aumento más conveniente. Señale las partes de las células observadas describiendo su esquema. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones. Células sanguíneas. Con una mota de algodón impregnada de alcohol limpiar la yema del dedo índice. Luego hacer una punción con una lanceta estéril para obtener una gota de

15 Biología General sangre sobre un portaobjetos muy limpio. Realizar con la ayuda de otro portaobjetos, el extendido o frotis para que las células se separen bien (Figura 5). Figura 5. Frotis o extendido de la gota de sangre en portaobjetos Fuente. Manual de Inmunofisiología, Esta lámina debe dejarse secar para comenzar el proceso de fijación y tinción. Se coloca el portaobjetos sobre el puente de tinciones y se adicionan una gotas de metanol para realizar la fijación de las células. Se espera hasta que el alcohol se evapore. La coloración o tinción se realiza adicionando unas gotas de Giemsa o Reactivo Wright y se deja actuar unos cinco minutos. Lavar cuidadosamente la preparación para retirar el colorante y dejar secar para la observación en el microscopio. Con el objetivo de menor aumento explorar la preparación para localiar la zona en la que el frotis presenta las mejores condiciones: células separadas y glóbulos bien teñidos y sin precipitación de colorante. Esta parte se encuentra al otro extremo de donde se aplicó la gota de sangre. Cuando se encuentre esta área, se debe llevar al objetivo de 10x y por último hacer la observación detallada en objetivo de 40x. Para la descripción de las células sanguíneas, revise la Figura 6. Realice los dibujos de su observación al microscopio con el aumento más conveniente. Señale las partes de las células observadas describiendo su esquema. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones.

16 Biología General Plaquetas Eosinófilo Linfocito Neutrófilo Basófilo Monocito Glóbulos rojos Figura 6. Células sanguíneas con tinción de Wright cb /central/images/1/11/leucocitos.jpg Células musculares estríadas. Con la ayuda de un bisturí haga cortes muy finos del jamón pietrán y colóquelos sobre el portaobjetos. Luego adicione unas gotas de fucsina ácida y coloque un cubreobjetos. Realice la observación en el microscopio hasta llegar al objetivo de 40x. Para la descripción de las células musculares estríadas, revise la Figura 7. Recuerde utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones. Figura 7. Células musculares estriadas con colorante fucsina ácida

17 Biología General Células sexuales (espermatozoides). Adicione solución salina a la muestra del semen fresco. Con una pipeta Pasteur adicione una gota sobre un portaobjetos. Coloque el cubreobjetos. Recuerde los pasos que se siguen para una precisa observación en el microscopio. Se utilizarán primero los objetivos de menor aumento con el fin de centrar la preparación y determinar la zona de mejor visualización. Después se cambia a los de mayor aumento hasta llegar al más conveniente (10x ó 40x). Ahora sí, observar la muestra. Realice los dibujos de su observación al microscopio con el aumento más conveniente. Utilizar el modelo de la Figura 1 para registrar los resultados de sus observaciones.

18 Biología General DISCUSIONES 1. Realice una comparación entre los dos tipos de células observadas de acuerdo a las siguientes características Característica Célula Procariota Célula Eucariota Aumento del objetivo en el que fueron observadas Número de células observadas en ese campo visual Tamaño Forma Partes observadas Otras partes de la célula que no fueron observadas pero que están presentes Técnicas de preparación para su observación en el microscopio Versatilidad de la célula Principal diferencia entre los dos tipos de células 2. A partir de sus observaciones elabore un mapa conceptual donde organice diferencias y similitudes entre los diferentes grupos de hongos observados, según su diversidad celular, organización celular y metabolismo.

19 Biología General 3. A partir de sus observaciones elabore un mapa conceptual donde organice diferencias y similitudes entre las células animales y vegetales observadas, según su diversidad celular, organización celular y metabolismo. CONCLUSIONES Redacte mínimo tres conclusiones del trabajo que se hizo en el laboratorio. Deben ser personales. BIBLIOGRAFÍA En construcción