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Los seres vivos · La célula

La observación al microscopio

Ximena raspa una capa transparente de una cebolla de la feria del agricultor, la pone bajo el microscopio de su colegio y descubre una cuadrícula de celdas que a simple vista no existe. Las células no se ven sin ayuda, así que hace falta un instrumento que las agrande cientos de veces. Usarlo bien no es automático: tiene sus piezas, sus pasos y sus trucos. Y su historia: hace unos 350 años, con los instrumentos de Hooke y Leeuwenhoek, nadie sabía que existían las células.

Partes del microscopio

El que usted usa en el laboratorio del colegio es un microscopio óptico compuesto: «compuesto» porque combina dos lentes (el ocular y el objetivo) y «óptico» porque trabaja con luz visible. Para ver las células con nitidez se necesita sostener la preparación, iluminarla y enfocarla. ¿Qué piezas hacen cada cosa?

Microscopio óptico compuesto visto de lado. Sus piezas ópticas son el ocular y los objetivos. Sus piezas mecánicas son el brazo, la base, la platina con sus pinzas y los tornillos macrométrico y micrométrico. El foco de luz ilumina la muestra desde abajo. ocular objetivos pinzas platina foco de luz brazo tornillo macrométrico tornillo micrométrico base piezas ópticas piezas mecánicas
Pieza Función
Ocular Lente por la que se mira; suele aumentar $10\times$.
Objetivos Lentes cerca de la muestra ($4\times$, $10\times$, $40\times$); se cambian girando el revólver.
Platina y pinzas Sostienen el portaobjetos y permiten moverlo.
Foco de luz y diafragma Iluminan la muestra y regulan cuánta luz pasa.
Brazo y base Dan estabilidad y unen todas las piezas.
Tornillos macrométrico y micrométrico Suben o bajan para enfocar: uno de forma gruesa y otro fina.
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En el esquema del microscopio óptico hay tres partes señaladas con «?». Escriba el nombre de cada una y explique su función.

En el esquema del microscopio óptico hay tres partes señaladas con «?». Escriba el nombre de cada una y explique su función.

? tubo objetivo ? tornillo micrométrico brazo ? fuente de luz base
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Nombre las dos partes del microscopio que contienen lentes y explique por dónde se mira y dónde se coloca la muestra.

Nombre las dos partes del microscopio que contienen lentes y explique por dónde se mira y dónde se coloca la muestra.

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El aumento total

Cuando se mira por el ocular, la imagen pasa por dos lentes: primero la agranda el objetivo y luego el ocular agranda esa imagen ya agrandada. Por eso los aumentos se multiplican.

El aumento total es el producto del aumento del ocular (10×) por el del objetivo (40×): 400×. ocular 10× × objetivo 40× = aumento total 400×
Practica★★☆Sin empezar
Un microscopio tiene un ocular de $10\times$ y objetivos de $4\times$, $10\times$ y $40\times$. Calcule el aumento total que se consigue con cada objetivo y explique con…

Un microscopio tiene un ocular de $10\times$ y objetivos de $4\times$, $10\times$ y $40\times$. Calcule el aumento total que se consigue con cada objetivo y explique con cuál de ellos hay que empezar siempre la observación y por qué.

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Practica★★☆Sin empezar
Un microscopio tiene un ocular de $10\times$ y un objetivo de $20\times$. Calcule el aumento total. Si cambia a un objetivo de $40\times$, explique qué ocurre con el…

Un microscopio tiene un ocular de $10\times$ y un objetivo de $20\times$. Calcule el aumento total. Si cambia a un objetivo de $40\times$, explique qué ocurre con el tamaño de la imagen, con la zona de la muestra que logra ver y con la cantidad de luz.

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Preparar una muestra

El microscopio óptico funciona porque la luz atraviesa lo que se observa. La muestra se coloca sobre el portaobjetos, una lámina de vidrio rectangular que la sostiene, y se tapa con el cubreobjetos, una lámina delgada y pequeña que la aplana y la protege de la contaminación y del objetivo. Por eso la muestra debe ser muy fina y transparente, y muchas veces se tiñe: un colorante resalta estructuras que casi no se ven al natural. En el laboratorio del colegio se usan el lugol (una tinción de color café o ámbar que destaca el núcleo de las células de cebolla) y el azul de metileno (colorea de azul el núcleo, por ejemplo en células de la mejilla).

Cuatro pasos para preparar una muestra: colocar una capa fina sobre el portaobjetos, teñir con una gota de lugol, bajar el cubreobjetos inclinado y retirar el exceso con papel filtro. 1. Capa fina 2. Gota de lugol 3. Cubreobjetos 4. Papel filtro sobre el portaobjetos tiñe la muestra inclinado a 45° quita el exceso
Practica★☆☆Sin empezar
Ordene los pasos para preparar una muestra de células de cebolla: (a) cubrir con el cubreobjetos con cuidado de que no queden burbujas, (b) colocar una fina capa de…

Ordene los pasos para preparar una muestra de células de cebolla: (a) cubrir con el cubreobjetos con cuidado de que no queden burbujas, (b) colocar una fina capa de cebolla sobre el portaobjetos, (c) añadir una gota de lugol para teñir, (d) retirar el exceso de líquido con papel de filtro.

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Practica★☆☆Sin empezar
Explique qué son el portaobjetos y el cubreobjetos y para qué sirve cada uno al preparar una muestra.

Explique qué son el portaobjetos y el cubreobjetos y para qué sirve cada uno al preparar una muestra.

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Describa cómo prepararía una muestra húmeda de un pelo o de una fibra de su suéter para verla al microscopio: qué materiales usaría y en qué orden actuaría. ¿Qué…

Describa cómo prepararía una muestra húmeda de un pelo o de una fibra de su suéter para verla al microscopio: qué materiales usaría y en qué orden actuaría. ¿Qué diferencia hay entre esa preparación casera y una muestra permanente de laboratorio?

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Enfocar correctamente

Pasos para enfocar: empezar con el objetivo de 4× y el tornillo macrométrico, centrar la muestra, cambiar al objetivo de 10× o 40× y afinar solo con el micrométrico. 1. Objetivo 4× 2. Macrométrico 3. Centra la muestra 4. Sube de aumento menor aumento enfoque grueso y ajusta la luz solo micrométrico siempre primero solo con 4× antes de cambiar para afinar

Esto se hace así por seguridad. Con poco aumento, el objetivo queda lejos de la preparación y hay margen para equivocarse. Al cambiar de objetivo la imagen suele quedar casi enfocada pero algo borrosa y más oscura: se reenfoca solo con el micrométrico y se abre el diafragma o se sube la luz. Con mucho aumento, la lente queda casi pegada al cubreobjetos.

Practica★★☆Sin empezar
¿Por qué hay que enfocar primero con el objetivo de menor aumento y reservar el tornillo micrométrico para los objetivos mayores? Explique qué puede ocurrir si se usa el…

¿Por qué hay que enfocar primero con el objetivo de menor aumento y reservar el tornillo micrométrico para los objetivos mayores? Explique qué puede ocurrir si se usa el tornillo macrométrico con el objetivo de $40\times$.

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Practica★★☆Sin empezar
Usted ha enfocado una célula con el objetivo de $10\times$ y cambia al de $40\times$: la imagen queda algo borrosa y más oscura. Explique qué tornillo debe usar para…

Usted ha enfocado una célula con el objetivo de $10\times$ y cambia al de $40\times$: la imagen queda algo borrosa y más oscura. Explique qué tornillo debe usar para reenfocar (y cuál no debe tocar) y qué ajuste de la iluminación puede mejorar la imagen.

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Cuando la imagen se ve mal

A veces usted mira por el ocular y la imagen no ayuda. Piense en dos preguntas: ¿llega suficiente luz?, ¿está la muestra donde debe estar?

Problema Causas posibles Qué hacer (sin cambiar de objetivo)
Imagen muy oscura Diafragma casi cerrado o foco con poca intensidad Abra el diafragma y suba la intensidad del foco
Imagen muy oscura Muestra demasiado gruesa o con demasiado colorante Prepare otra muestra más fina o con menos tinción
Solo se ve un fragmento Muestra mal centrada sobre el orificio de la platina Mueva el portaobjetos con las pinzas hasta centrarla
Solo se ve un fragmento Muestra pequeña, con burbujas o sin suficiente líquido Vuelva a preparar con la muestra bien extendida y sin burbujas
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Al observar una muestra, la imagen se ve muy oscura y solo se aprecia un fragmento de lo preparado. Indique dos causas posibles de cada problema y qué haría usted para…

Al observar una muestra, la imagen se ve muy oscura y solo se aprecia un fragmento de lo preparado. Indique dos causas posibles de cada problema y qué haría usted para corregirlas sin cambiar de objetivo.

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El campo de visión

El campo de visión es el círculo que se ve por el ocular. Mientras más aumenta, menos muestra cabe en él. Cada vez que el aumento se multiplica por un número, el diámetro del campo se divide entre ese mismo número.

Campo de visión con objetivo de 10×: diámetro de 1,5 mm con 6 células de 0,25 mm en fila. Con objetivo de 40×, el diámetro baja a 0,375 mm y caben unas 1,5 células. Objetivo 10×: campo de 1,5 mm 6 células de 0,25 mm en fila Objetivo 40×: 0,375 mm solo 1,5 células
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Con el objetivo de $10\times$ (aumento total $100\times$) el campo de visión mide unos $1{,}5\ \text{mm}$ de diámetro. Si una célula de cebolla mide unos…

Con el objetivo de $10\times$ (aumento total $100\times$) el campo de visión mide unos $1{,}5\ \text{mm}$ de diámetro. Si una célula de cebolla mide unos $0{,}25\ \text{mm}$ de largo, estime cuántas células en fila cabrían a lo ancho del campo y razone qué le ocurrirá al diámetro del campo al cambiar al objetivo de $40\times$.

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Un compañero observa una preparación al microscopio a $400\times$. El campo de visión con ese objetivo mide $0{,}4\ \text{mm}$ de diámetro y la célula que observa ocupa…

Un compañero observa una preparación al microscopio a $400\times$. El campo de visión con ese objetivo mide $0{,}4\ \text{mm}$ de diámetro y la célula que observa ocupa aproximadamente la mitad de dicho diámetro. Su compañero asegura: «Como el microscopio aumenta $400$ veces y la célula ocupa $0{,}2\ \text{mm}$, su tamaño real debe ser $0{,}2 \times 400 = 80\ \text{mm}$, ¡mide casi ocho centímetros!».\na) Identifique el error conceptual de su razonamiento y explique la diferencia entre el tamaño real y el tamaño aparente aumentado.\nb) Calcule el tamaño real correcto de la célula en milímetros y en micrómetros ($1\ \text{mm} = 1\,000\ \mu\text{m}$).\nc) Si colocara células idénticas una detrás de otra en fila, ¿cuántas cabrían a lo largo de un centímetro de una regla?

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Usted quiere comprobar si las células de la zona de crecimiento de una raíz de cebolla son más pequeñas que las del bulbo. Diseñe la práctica: qué dos preparaciones…

Usted quiere comprobar si las células de la zona de crecimiento de una raíz de cebolla son más pequeñas que las del bulbo. Diseñe la práctica: qué dos preparaciones hará, cómo estimará el tamaño de las células con el campo de visión, qué tabla de datos usará y cuántas células medirá para que la comparación sea fiable.

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La imagen invertida

Las lentes del microscopio invierten la imagen: se ve girada 180°, al revés y del revés. Por eso la letra «p» se verá como una «d» (arriba y abajo, izquierda y derecha intercambiadas). Y si se empuja la preparación hacia la derecha, la imagen parece moverse hacia la izquierda.

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La imagen del microscopio está invertida. Si usted empuja con cuidado la preparación hacia la derecha mientras mira, razone hacia dónde parecerá moverse la imagen en el…

La imagen del microscopio está invertida. Si usted empuja con cuidado la preparación hacia la derecha mientras mira, razone hacia dónde parecerá moverse la imagen en el ocular y qué consecuencia práctica tiene esto cuando sigue a un microorganismo que se desplaza.

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Al observar la letra «e» recortada de un periódico, en el microscopio se ve girada 180° (al revés y del revés). Prediga cómo se verá la letra «p» antes de mirarla,…

Al observar la letra «e» recortada de un periódico, en el microscopio se ve girada 180° (al revés y del revés). Prediga cómo se verá la letra «p» antes de mirarla, explique por qué ocurre esta inversión y describa cómo comprobaría su predicción.

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Cuidado y uso seguro

El microscopio es un instrumento delicado. Para transportarlo se agarra con una mano por el brazo y se sostiene con la otra por la base. Al terminar: apague la luz, retire y deseche la muestra, limpie las lentes solo con papel especial, guárdelo y lávese las manos.

En el laboratorio del colegio: use gabacha, no pruebe ni huela las muestras ni los tintes, y lávese las manos al final, porque los tintes manchan y las muestras biológicas pueden tener microorganismos.

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Describa cómo se debe transportar un microscopio del armario a la mesa de trabajo para no dañarlo: qué partes se agarran y con cuántas manos.

Describa cómo se debe transportar un microscopio del armario a la mesa de trabajo para no dañarlo: qué partes se agarran y con cuántas manos.

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Practica★☆☆Sin empezar
¿Qué hay que hacer al terminar una práctica de microscopía? Ordene y explique estas tareas: apagar la luz, limpiar las lentes con el papel especial, retirar y desechar…

¿Qué hay que hacer al terminar una práctica de microscopía? Ordene y explique estas tareas: apagar la luz, limpiar las lentes con el papel especial, retirar y desechar la muestra, guardar el microscopio y lavarse las manos.

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Practica★★☆Sin empezar
Nombre tres normas de seguridad del trabajo con muestras biológicas y tintes en el laboratorio del colegio y explique el motivo de cada una.

Nombre tres normas de seguridad del trabajo con muestras biológicas y tintes en el laboratorio del colegio y explique el motivo de cada una.

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De las primeras lentes al microscopio electrónico

Los microscopios han cambiado muchísimo desde las primeras observaciones.

Época Instrumento y observación
1600s Primeros microscopios con una o dos lentes. En 1665 Robert Hooke observó una lámina de corcho y vio celdillas: las llamó «células».
1670s Antonie van Leeuwenhoek, con lentes pequeñas muy bien pulidas, vio protozoos y bacterias en el agua: fue la primera vez que alguien observó microorganismos vivos.
1800s Los microscopios ópticos compuestos mejoran; se formula la teoría celular y se descubre el papel de las bacterias en las enfermedades.
1930s en adelante El microscopio electrónico usa haz de electrones en lugar de luz y logra aumentos de cientos de miles de veces. Por primera vez se ven los virus y el interior de las células con detalle.
Microscopio óptico Microscopio electrónico
Qué usa Luz y lentes de vidrio Haz de electrones
Qué se ve bien Células, protozoos, bacterias (aunque pequeñas) Orgánulos, bacterias con detalle y virus
Muestra Puede estar viva Muerta, muy delgada y en vacío
Imagen A color (con tinción) En blanco, negro y grises

Gracias a estos instrumentos sabemos que las bacterias son células sencillas y que los virus son aún más pequeños y no son células.

Lo que el microscopio nos dice de la nutrición

Al microscopio se ve que cada célula es una unidad que vive: necesita nutrimentos y oxígeno, y produce residuos. Una célula de su cuerpo no puede salir a buscar su comida. Alguien se la tiene que llevar. De eso se encarga la nutrición: el conjunto de procesos con los que el organismo obtiene de los alimentos los nutrimentos y el oxígeno que necesita, los transporta a todas las células y elimina los residuos que se generan.

En ella trabajan coordinados cuatro aparatos: el digestivo (descompone los alimentos y absorbe los nutrimentos), el respiratorio (toma oxígeno del aire y expulsa dióxido de carbono), el circulatorio (la sangre transporta todo hasta las células) y el excretor (elimina residuos, como los de la orina).

Cuatro aparatos trabajan juntos para atender a las células: el digestivo obtiene nutrimentos, el respiratorio toma oxígeno, el circulatorio los transporta y el excretor elimina residuos. células Digestivo obtiene nutrimentos Respiratorio toma oxígeno Circulatorio lo transporta todo Excretor elimina residuos
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En la práctica de observación de células del epitelio bucal teñidas con azul de metileno, un grupo solo distingue manchas azules sin forma. Proponga al menos tres…

En la práctica de observación de células del epitelio bucal teñidas con azul de metileno, un grupo solo distingue manchas azules sin forma. Proponga al menos tres errores que pueden haber cometido al preparar la muestra y explique cómo repetiría la práctica para que salga bien.

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Reto del tema. Imagine que colabora con el museo de ciencias de su comunidad diseñando una ficha divulgativa sobre la vida microscópica en el hogar. 1. Búsqueda de…

Reto del tema. Imagine que colabora con el museo de ciencias de su comunidad diseñando una ficha divulgativa sobre la vida microscópica en el hogar.

  1. Búsqueda de muestras reales: Acceda al banco de imágenes libres del MEP (Ministerio de Educación Pública) o a la fototeca de la UCR. Descargue dos micrografías reales: una bacteria (Lactobacillus del yogur) y una célula vegetal (epidermis de cebolla). Registre los aumentos y la barra de escala indicada.

  2. Medición y análisis: Mida con su regla la célula en la foto y, aplicando la escala gráfica, calcule su tamaño real en micrómetros ($1\text{ }\mu\text{m} = 0,001\text{ mm}$). Elabore una tabla comparativa donde recoja: dimensiones reales calculadas (ej. $1,8\text{ }\mu\text{m}$ frente a $120,5\text{ }\mu\text{m}$), tipo celular (procariota o eucariota) y presencia o ausencia de núcleo visible, pared celular y citoplasma.

  3. Informe final: Redacte una propuesta razonada (máximo $1$ página) explicando por qué la célula es la unidad de vida en ambos organismos, por qué difieren al microscopio y qué ventajas ofrece este instrumento para estudiarlas.

Se valorará:

  • Identificación y clasificación rigurosa de las estructuras celulares procariotas y eucariotas.

  • Corrección en el cálculo del tamaño celular real a partir de la escala del microscopio.

  • Claridad conceptual al justificar que la célula es la unidad funcional y estructural de los seres vivos.

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Resumen

Vuelva al principio: las células de cebolla de Ximena se ven porque la luz atraviesa una capa fina, teñida y bien enfocada, y porque dos lentes multiplican el aumento.

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