La observación de la célula

Distingue entre microscopía óptica y microscopía electrónica: qué utiliza cada una para «iluminar» la muestra, qué tipo de estructuras permite observar cada técnica y si es posible observar células vivas con ellas.

Un equipo de investigación quiere comprobar si las bacterias de una muestra están infectadas por bacteriófagos. Diseña el estudio: elige la técnica de microscopía adecuada, justifica la elección frente a las alternativas y describe qué esperaría observar el equipo si la infección se estuviera produciendo.

Nombra las partes básicas de un microscopio óptico (ocular, objetivos, platina, tornillos macrométrico y micrométrico y fuente de luz) e indica la función de cada una de ellas.

Explica la diferencia entre aumento y poder de resolución de un microscopio y razona por qué aumentar mucho una imagen sin mejorar la resolución (el llamado «aumento vacío») no permite distinguir más detalles.

El esquema muestra una escala de tamaños con los límites de resolución del ojo humano, del microscopio óptico (MO) y del microscopio electrónico de transmisión (MET). Indica qué instrumento necesitarías para observar con detalle: a) un virus de la gripe; b) una bacteria; c) un ribosoma; d) una célula de la piel. Justifica cada elección a partir del esquema.

El microscopio electrónico revela orgánulos y virus que el óptico no puede mostrar. Explica a qué propiedad del haz de electrones se debe su mayor poder de resolución y señala dos limitaciones prácticas de la microscopía electrónica frente a la óptica.

Dispones de una suspensión acuosa que contiene una mezcla desconocida de cuatro componentes biológicos: partículas del virus de la gripe (~100 nm), células de Escherichia coli (~2 µm), eritrocitos humanos (~7.5 µm) y ribosomas purificados (~25 nm). En el laboratorio cuentas con filtros de membrana con poros de 0.22 µm y de 5 µm, un microscopio óptico (límite de resolución: 0.2 µm) y un microscopio electrónico de transmisión.

Diseña un procedimiento analítico en dos fases (separación por filtración sucesiva e inspección microscópica) que permita separar e identificar de forma inequívoca cada uno de los cuatro componentes. Justifica en qué fracción (retenido o filtrado) quedará cada componente en cada paso y razona qué instrumento microscópico específico es indispensable para confirmar la presencia y morfología de cada uno, deduciendo por qué el microscopio óptico resulta inútil para dos de ellos.

La mayoría de las muestras biológicas se tiñen antes de observarlas al microscopio óptico. Explica dos razones para teñir una muestra y nombra un colorante de uso frecuente en el laboratorio escolar.

Un laboratorio biomédico necesita observar con detalle las alteraciones ultraestructurales de las crestas mitocondriales y los ribosomas unidos al RER en biopsias de pacientes con una miopatía. Un técnico sugiere fijar el tejido con formaldehído, teñirlo con azul de metileno y observarlo en un microscopio óptico con un objetivo de inmersión de 100× y luz visible (longitud de onda media de 550 nm).

Justifica cuantitativamente, utilizando el concepto de límite de resolución y la ecuación de Abbe, por qué esta propuesta es inviable para resolver crestas y ribosomas (20-30 nm). A continuación, diseña el protocolo técnico correcto: especifica qué modalidad exacta de microscopía deben utilizar y justifica por qué es indispensable cortar la muestra en secciones ultrafinas (menores de 100 nm) y contrastarla con sales de metales pesados (como osmio o uranio) en lugar de colorantes orgánicos.