Exercicis: 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.