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La biología celular · La célula y su organización

La observación de la célula

Imagina que en la clase de AP Biology preparas una muestra de agua de un estanque para la feria de ciencias (science fair). Con el microscopio de la escuela ves paramecios nadando, pero no distingues sus orgánulos. ¿Qué límite tiene el microscopio y por qué las células son tan pequeñas? Lo resolvemos al final de la página. El descubrimiento de la célula dependió siempre de la calidad del instrumento: cuanto mejor es el microscopio, más estructuras internas se distinguen.

Microscopía óptica y electrónica

Al observar una gota de agua de un estanque vemos paramecios nadando, pero si intentamos enfocar su membrana o sus orgánulos internos, la imagen no muestra más que una masa transparente sin detalle: ¿qué diferencias entre la luz y los haces de electrones explican que necesitemos dos tipos de microscopios tan distintos?

Comparación en corte de un microscopio óptico, donde la luz visible de una lámpara atraviesa una muestra viva y se enfoca con lentes de vidrio hasta el ojo, y un microscopio electrónico de transmisión, donde un haz de electrones viaja en una columna en vacío, atraviesa una muestra muerta y deshidratada y se enfoca con lentes electromagnéticas hasta una pantalla fluorescente. Microscopio óptico (MO) Microscopio electrónico (ME) de transmisión (MET) ojo lente ocular lente objetivo muestra viva (slide) condensador lámpara (luz visible) cañón de electrones lente condensadora muestra muerta y deshidratada lente objetivo lente proyectora columna en vacío pantalla fluorescente luz visible · lentes de vidrio permite observar células vivas haz de electrones · vacío lentes electromagnéticas (bobinas)
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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…

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.

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El microscopio óptico y su aumento

En el laboratorio de la escuela, al mirar una preparación de cebolla combinando distintos pares de lentes en el microscopio, el tamaño con el que percibes las células cambia de forma drástica: ¿de qué manera determinan conjuntamente las lentes del objetivo y del ocular el tamaño final con el que observas la muestra?

Microscopio óptico visto de perfil con ocular, revólver con objetivos, platina, tornillos de enfoque y fuente de luz; el objetivo forma una imagen real ampliada dentro del tubo y el ocular la amplía de nuevo, de modo que ocular 10× por objetivo 100× da un aumento total de 1000×. ocular imagen real nosepiece objetivo platina (stage) fuente de luz tornillos macrométrico y micrométrico ocular 10× × objetivo 100× = 1000× aumento total
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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…

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.

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El tamaño celular y la relación superficie/volumen

Si las células fueran del tamaño de una pelota de basketball, ¿podrían sobrevivir? La mayoría de las células mide entre 1 y 100 µm. ¿Por qué tan pequeñas?

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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…

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.

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Vuelve al principio: el microscopio óptico no resuelve los orgánulos porque su resolución es de unos $200$ nm, y las células son pequeñas porque necesitan un $SA/V$ alto.

El poder de resolución

Al ampliar digitalmente una fotografía de baja calidad en una pantalla, la imagen se hace gigante pero los detalles no aumentan y todo se vuelve borroso: ¿por qué el aumento de un instrumento óptico no sirve de nada si no mejora la distancia mínima a la que distingue dos puntos próximos?

Escala comparativa de resolución que confronta los límites del ojo humano (0.1 mm), el microscopio óptico (200 nm) y el microscopio electrónico de transmisión (0.2 nm) con el tamaño de células, bacterias, virus y moléculas. MET · desde 0.2 nm MO · desde 200 nm ojo · desde 0.1 mm átomo proteína ribosoma virus bacteria célula eucariota huevo de rana 0.1 nm1 nm10 nm 100 nm1 µm10 µm 100 µm1 mm escala logarítmica
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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).…

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.

MET · desde 0.2 nm MO · desde 200 nm ojo · desde 0.1 mm átomo proteína ribosoma virus bacteria célula eucariota huevo de rana 0.1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 µm 10 µm 100 µm 1 mm escala logarítmica
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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…

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.

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La preparación de la muestra (repaso breve)

Esquema comparativo de la preparación de muestras: en microscopía óptica, corte fino y tinción; en microscopía electrónica, fijación, deshidratación, inclusión en resina, corte ultrafino y contraste con metales pesados. microscopía óptica corte fino + tinción microscopía electrónica fijación deshidratación inclusión en resina corte ultrafino contraste con metales pesados

Resumen

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