L'observació de la cèl·lula

Distingeix entre microscòpia òptica i microscòpia electrònica: què utilitza cadascuna per «il·luminar» la mostra, quin tipus d'estructures permet observar cada tècnica i si és possible observar-hi cèl·lules vives.

Distingeixes una suspensió aquosa que conté una barreja desconeguda de quatre components biològics: partícules del virus de la grip (~100 nm), cèl·lules d'Escherichia coli (~2 µm), eritròcits humans (~7,5 µm) i ribosomes purificats (~25 nm). Al laboratori disposes de filtres de membrana amb porus de 0,22 µm i de 5 µm, un microscopi òptic (límit de resolució: 0,2 µm) i un microscopi electrònic de transmissió.

Dissenya un procediment analític en dues fases (separació per filtració successiva i inspecció microscòpica) que permeti separar i identificar de manera inequívoca cadascun dels quatre components. Justifica en quina fracció (retingut o filtrat) quedarà cada component en cada pas i raona quin instrument microscòpic específic és indispensable per confirmar la presència i morfologia de cadascun, deduint per què el microscopi òptic resulta inútil per a dos d'aquests.

Un equip de recerca vol comprovar si els bacteris d'una mostra estan infectats per bacteriòfags. Dissenya l'estudi: tria la tècnica de microscòpia adequada, justifica la tria enfront de les alternatives i descriu què esperaria observar l'equip si la infecció s'estigués produint.

Anomena les parts bàsiques d'un microscopi òptic (ocular, objectius, platina, cargols macromètric i micromètric i font de llum) i indica la funció de cadascuna d'elles.

Explica la diferència entre augment i poder de resolució d'un microscopi i raona per què augmentar molt una imatge sense millorar la resolució (l'anomenat «augment buit») no permet distingir més detalls.

L'esquema mostra una escala de mides amb els límits de resolució de l'ull humà, del microscopi òptic (MO) i del microscopi electrònic de transmissió (MET). Indica quin instrument necessitaries per observar amb detall: a) un virus de la grip; b) un bacteri; c) un ribosoma; d) una cèl·lula de la pell. Justifica cada tria a partir de l'esquema.

El microscopi electrònic revela orgànuls i virus que l'òptic no pot mostrar. Explica a quina propietat del feix d'electrons es deu el seu poder de resolució més gran i assenyala dues limitacions pràctiques de la microscòpia electrònica respecte a l'òptica.

La majoria de les mostres biològiques es tenyeixen abans d'observar-les al microscopi òptic. Explica dues raons per tenyir una mostra i anomena un colorant d'ús freqüent al laboratori escolar.

Un laboratori biomèdic necessita observar amb detall les alteracions ultraestructurals de les crestes mitocondrials i els ribosomes units al RER en biòpsies de pacients amb una miopatia. Un tècnic suggereix fixar el teixit amb formaldehid, tenyir-lo amb blau de metilè i observar-lo en un microscopi òptic amb un objectiu d'immersió de 100× i llum visible (longitud d'ona mitjana de 550 nm).

Justifica quantitativament, utilitzant el concepte de límit de resolució i l'equació d'Abbe, per què aquesta proposta és inviable per resoldre crestes i ribosomes (20-30 nm). Tot seguit, dissenya el protocol tècnic correcte: especifica quina modalitat exacta de microscòpia han d'utilitzar i justifica per què és indispensable tallar la mostra en seccions ultrafines (menors de 100 nm) i contrastar-la amb sals de metalls pesants (com ara osmi o urani) en lloc de colorants orgànics.