Exercicis: L'observació al microscopi

En l'esquema del microscopi òptic hi ha tres parts assenyalades amb «?». Escriu el nom de cadascuna i explica'n la funció.

Ordena els passos per preparar una mostra de cèl·lules de ceba: (a) cobrir amb el cobreobjectes amb compte que no quedin bombolles, (b) col·locar una capa fina de ceba sobre el portaobjectes, (c) afegir una gota de lugol per tenyir, (d) retirar l'excés de líquid amb paper de filtre.

Per a què es tenyeixen moltes mostres abans d'observar-les al microscopi? Posa un exemple de tinció que es faci servir al laboratori de l'institut.

Anomena les dues parts del microscopi que contenen lents i explica per on es mira i on es col·loca la mostra.

Explica què són el portaobjectes i el cobreobjectes i per a què serveix cadascun a l'hora de preparar una mostra.

Descriu com s'ha de transportar un microscopi de l'armari a la taula de treball per no fer-li malbé res: quines parts s'agafen i amb quantes mans.

Què cal fer en acabar una pràctica de microscòpia? Ordena i explica aquestes tasques: apagar el llum, netejar les lents amb el paper especial, retirar i llençar la mostra, desar el microscopi i rentar-se les mans.

Per observar alguna cosa al microscopi òptic cal tallar-la en làmines molt fines. Explica per què la mostra ha de deixar passar la llum i què passa si és massa gruixuda.

Un microscopi té un ocular de $10\times$ i objectius de $4\times$, $10\times$ i $40\times$. Calcula l'augment total que s'aconsegueix amb cada objectiu i explica amb quin d'ells cal començar sempre l'observació i per què.

En observar una mostra, la imatge es veu molt fosca i només s'aprecia un fragment del que s'ha preparat. Indica dues causes possibles de cada problema i què faries per corregir-les sense canviar d'objectiu.

Per què cal enfocar primer amb l'objectiu de menys augment i reservar el cargol micromètric per als objectius més grans? Explica què pot passar si es fa servir el cargol macromètric amb l'objectiu de $40\times$.

Un microscopi té un ocular de $10\times$ i un objectiu de $20\times$. Calcula l'augment total. Si canvies a un objectiu de $40\times$, explica què passa amb la mida de la imatge, amb la zona de la mostra que arribes a veure i amb la quantitat de llum.

La imatge del microscopi està invertida. Si empenys amb compte la preparació cap a la dreta mentre mires, raona cap a on semblarà que es mou la imatge a l'ocular i quina conseqüència pràctica té això quan segueixes un microorganisme que es desplaça.

Has enfocat una cèl·lula amb l'objectiu de $10\times$ i canvies al de $40\times$: la imatge queda una mica borrosa i més fosca. Explica quin cargol has de fer servir per reenforcar (i quin no has de tocar) i quin ajustament de la il·luminació pot millorar la imatge.

Descriu com prepararies una mostra humida d'un cabell o d'una fibra del teu jersei per veure-la al microscopi: quins materials faries servir i en quin ordre actuaries. Quina diferència hi ha entre aquesta preparació casolana i una mostra permanent de laboratori?

Anomena tres normes de seguretat del treball amb mostres biològiques i tints al laboratori de l'institut i explica el motiu de cadascuna.

Amb l'objectiu de $10\times$ (augment total $100\times$) el camp de visió fa uns $1{,}5\ \text{mm}$ de diàmetre. Si una cèl·lula de ceba fa uns $0{,}25\ \text{mm}$ de llarg, estima quantes cèl·lules en fila hi cabrien a l'amplada del camp i raona què li passarà al diàmetre del camp en canviar a l'objectiu de $40\times$.

Un equip de recerca vol filmar en temps real com un protozou unicel·lular neda i captura bacteris en una gota d'aigua estancada i, al mateix temps, fotografiar amb tot detall l'estructura interna dels virus que infecten aquests bacteris. Un estudiant proposa utilitzar únicament un microscopi electrònic de transmissió per assolir ambdós objectius. Avalua raonadament la seva proposta: explica per què no és possible observar el protozou viu amb aquest aparell i determina quin microscopi s'ha d'emprar en cada cas i per què.

En la pràctica d'observació de cèl·lules de l'epiteli bucal tenyides amb blau de metilè, un grup només distingeix taques blaves sense forma. Proposa almenys tres errors que poden haver comès en preparar la mostra i explica com repetiries la pràctica perquè surti bé.

Un company observa una preparació al microscopi a $400\times$. El camp de visió amb aquest objectiu fa $0{,}4\ \text{mm}$ de diàmetre i la cèl·lula que observa ocupa aproximadament la meitat d'aquest diàmetre. El teu company assegura: «Com que el microscopi augmenta $400$ vegades i la cèl·lula ocupa $0{,}2\ \text{mm}$, la seva mida real deu ser $0{,}2 \times 400 = 80\ \text{mm}$, fa gairebé vuit centímetres!».\na) Identifica l'error conceptual del seu raonament i explica la diferència entre la mida real i la mida aparent augmentada.\nb) Calcula la mida real correcta de la cèl·lula en mil·límetres i en micròmetres ($1\ \text{mm} = 1\,000\ \mu\text{m}$).\nc) Si col·loquessis cèl·lules idèntiques una darrere de l'altra en fila, quantes n'hi cabrien al llarg d'un centímetre d'un regle?

Vols comprovar si les cèl·lules de la zona de creixement d'una arrel de ceba són més petites que les del bulb. Dissenya la pràctica: quines dues preparacions faràs, com estimaràs la mida de les cèl·lules amb el camp de visió, quina taula de dades utilitzaràs i quantes cèl·lules mesuraràs perquè la comparació sigui fiable.

En observar la lletra «e» retallada d'un diari, al microscopi es veu girada 180° (de cap per avall i del revés). Prediu com es veurà la lletra «p» abans de mirar-la, explica per què passa aquesta inversió i descriu com comprovaries la teva predicció.

Analitza les dades següents sobre el límit de resolució (la distància mínima per distingir dos punts separats) de tres instruments:\n• Ull humà: $0{,}1\ \text{mm}$ ($100\ \mu\text{m}$).\n• Microscopi òptic compost: $0{,}2\ \mu\text{m}$.\n• Microscopi electrònic: $0{,}0002\ \mu\text{m}$.\n\nDisposes de quatre mostres biològiques:\n1. Una cèl·lula vegetal de ceba ($100\ \mu\text{m}$).\n2. Un bacteri ($2\ \mu\text{m}$).\n3. Un virus de la grip ($0{,}1\ \mu\text{m}$).\n4. La membrana plasmàtica d'una cèl·lula ($0{,}008\ \mu\text{m}$).\n\na) Dedueix quin instrument necessites com a mínim per distingir cadascuna de les quatre mostres.\nb) Justifica, a partir d'aquestes dades, per què als segles XVII i XVIII ja es van poder observar cèl·lules i bacteris, però l'existència i l'estructura dels virus no es va poder demostrar fins a la invenció del microscopi electrònic al segle XX.

En una botiga d'internet s'ofereix un «Microscopi òptic escolar amb augments de fins a $50\,000\times$ que permet observar virus i molècules per només 30 €».\na) Utilitzant l'analogia d'ampliar una fotografia digital amb poca resolució (on només s'obtenen píxels més grans, però cap detall nou), rebat per què aquest anunci és un engany i prediu què veuries en realitat en intentar forçar tants augments amb llum visible.\nb) Explica quin canvi físic fonamental aporta el microscopi electrònic respecte a l'òptic per aconseguir superar aquest límit i mostrar amb nitidesa estructures d'uns pocs nanòmetres.

Repte del tema. Imagina que col·labores amb el museu de ciències de la teua comunitat dissenyant una fitxa divulgativa sobre la vida microscòpica a la llar.

1. Cerca de mostres reals: Accedeix al banc d'imatges lliures de l'INTEF (Ministeri d'Educació) o a la fototeca del CSIC. Descarrega dues micrografies reals: un bacteri (Lactobacillus del iogurt) i una cèl·lula vegetal (epidermis de ceba). Registra els augments i la barra d'escala indicada.

2. Mesurament i anàlisi: Mesura amb el teu regle la cèl·lula a la foto i, aplicant l'escala gràfica, calcula la seua mida real en micròmetres ($1\text{ }\mu\text{m} = 0,001\text{ mm}$). Elabora una taula comparativa on recullis: dimensions reals calculades (ex. $1,8\text{ }\mu\text{m}$ enfront de $120,5\text{ }\mu\text{m}$), tipus cel·lular (procariota o eucariota) i presència o absència de nucli visible, paret cel·lular i citoplasma.

3. Informe final: Redacta una proposta raonada (màxim $1$ pàgina) explicant per què la cèl·lula és la unitat de vida en ambdós organismes, per què difereixen al microscopi i quins avantatges ofereix aquest instrument per a estudiar-les.

Es valorarà:

• Identificació i classificació rigorosa de les estructures cel·lulars procariotes i eucariotes.

• Correcció en el càlcul de la mida cel·lular real a partir de l'escala del microscopi.

• Claredat conceptual en justificar que la cèl·lula és la unitat funcional i estructural dels éssers vius.