2º semana

Célula - Métodos de estudio. Microscopia

Mg(c). Vania Mallqui Brito

Reseña histórica de la Teoría Celular

Robert Hooke 1665, microscopista inglés, "cellulae" o célula, observaciones en corcho (celdas)

Anton van Leeuwenhoek 1673 “Royal Society of London” cuerpos de agua, eritrocitos humanos, espermatozoides (animalículos, bacterias)

1824, René Dutrochet, primero en establecer que la célula era la unidad básica de la estructura, es decir, que todos los organismos están formados por células.

1838 Matthias Schleiden botánico y 1839 Theodor Schwann, zoológo; reconocieron las similitudes fundamentales entre los dos tipos de células; propusieron:

Todas las cosas vivientes se componen de células, con esta teoría se dio lugar a la biología moderna

“Bases celulares del mundo animal”

RUDOLF VIRCHOW (1850) "Cada animal es la suma de sus unidades vitales, cada una de las cuales contiene todas las características de la vida. “Todas las células provienen de otras células".

DEFINICIÓN

La célula nivel organización de la materia más pequeña con capacidad para metabolizar y autoperpetuarse, tiene vida y es responsable de las características vitales de los organismos.

Célula unidad estructural, funcional y de origen;lo que postula la Teoría celular moderna.

Microscopio de bronce hecho a mano porLeeuwenhoek, 1770

Descripción del microscopio de Leeuwenhoek

POSTULADOS TEORÍA CELULAR

1. Todos los organismos están compuestos de células.

2. En las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo.

3. Las células provienen de otras células preexistentes.

4. Las células contienen el material hereditario.

La biología estudia las células en función constitución molecular y la forma que cooperan entre sí, ej. El hombre.

Fisiología, comprender cómo funciona el cuerpo humano sano cómo se desarrolla y envejece, qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.

Morfología, formas y tamaños variados. Bacterias más pequeñas tienen forma cilíndrica <1µ, células nerviosas pueden alcanzar varios metros de longitud (cuello de jirafa)

Casi todas células vegetales tienen entre 20 y 30, forma poligonal y pared celular rígida.

Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20µ diámetro,con membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.

Propiedades de la célulaTienen vida

Capacidad cultivar; 1951 George Gey “Johns Hopkins University”, primer cultivo células humanas.

Henrietta Lacks HeLa, in vitro, crecimiento indefinido, herramienta biólogos celulares y moleculares

Microscopio electrónico (haz electrones)

El aspecto de la célula es diferente según se observe al microscopio óptico (MO) o al electrónico (MET). Al MO observaremos la estructura celular y al MET la ultraestructura.

Características de la célula1.Complejas y organizadas: orden y consistencia, menos errores,

organelos forma y localización particulares, composición constante de macromoléculas (Niveles de organización)

2. Programa genético: información empacada en cromosomas.

Descubrimiento del mecanismo células como emplea material genético.

3. Reproducen: contenido “célula madre” distribuye dentro “dos células hijas”, duplicarse mat. Genético

4. Obtención y uso energía: preempacada en forma glucosa (animal), personas hígado hacia la sangre, almacena ATP

5. Reacciones químicas: enzimas metabolismo celular

Nutrición, crecimiento

6. Actividades mecánicas: acoplan y desacoplan; cambios en la estructura proteínica “motora”.

7. Reaccionan a estímulo: células “receptores”

8. Autorregularse

9. Evolución: proceso dinámico

ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LAS CÉLULAS

Con el desarrollo de la microscopía, en 1937 Chatton propuso dos términos para designar las clases de células

presentes en la naturaleza:

células procarióticas

células eucarióticas

CÉLULASCÉLULAS

C. COMUNES C. DIFERENTES

- Membrana plasmática- Información genética codificada en el DNA- Mecanismos similares transcripción y traducción - Vías metabólicas compartidas (glicólisis)- Conservación de la energía en forma ATP- Mecanismos semejantes para la fotosíntesis - Mecanismos parecidos para sintetizar e insertar proteínas membrana- Estructura similar proteosomas (arqueobacterias y eucariota)

- Membrana nuclear - Cromosomas complejos (DNA) - Organelos citoplasmáticos complejos- Organelos especializados para respiración- Citoesqueleto complejo- Cilios y flagelos -Vesículas membranosas -Pared celular - División celular con formación huso mitótico- Dos copias genes

Diferencia entre célula vegetal y animal

CÉLULA ANIMAL1 Membrana plasmática2 Retículo endoplasmático granular3 Retículo endoplasmático liso4 Aparato de Golgi5 Mitocondria6 Núcleo7 Ribosomas8 Centrosoma (Centriolos)9 Lisosomas10 Microtúbulos (citoesqueleto)

CÉLULA VEGETAL1 Membrana plasmática2 Retículo endoplasmático granular3 Retículo endoplasmático liso4 Aparato de Golgi5 Mitocondria6 Núcleo7 Ribosomas8 Cloroplasto9 Pared celulósica10 Vacuola

CÉLULA ANIMAL

CÉLULA VEGETAL

Conceptos actuales de cultivo celular

Conjunto de técnicas que permiten el mantenimiento de las células 'in vitro', manteniendo al máximo sus propiedades fisiológicas, bioquímicas y genéticas.

Dependiendo del grado de preservación de la estructura del tejido o del órgano de origen y de su duración , existen diferentes tipos de cultivos

Células en cultivo, observadas con microscopia

de fluorescencia

Cultivo celularVentajas

-El control del medio fisicoquímico y de las condiciones fisiológicas permiten el cultivo de células específicas.

-Permiten someter a las mismas a una baja y definida concentración de reactivos asegurando un acceso directo en ellas, lo que ahorra en un 90% lo requerido para la inyección del reactivo in vivo.

-Permiten el estudio del transporte y la utilización de metabolitos.

Desventajas

-Estrictas condiciones de asepsia

-Gasto de esfuerzo y materiales en la producción

-Problemas de inestabilidad cuando se realizan varios paces de cultivo

ÁREAS DE INTERÉS EN EL CULTIVO DE TEJIDOS Y CÉLULAS

Cultivo células pluripotentes

CLASES DE CULTIVOS CELULARES

Perspectiva HumanaCultivo celular y de órganos en laboratorio in vitro.

Transplante de órgano (evitar rechazos HCM)

Trasplante de médula ósea, alta exposición radiación y/o sustancias tóxicas

Células madres “células indiferenciadas” CMH, reemplazo de tejidos que han sufrido daño (materia prima).

-Ej -Células pancreáticas insulina

- Células neuronales parkinson

El Microscopio Mikros= pequeño

Skopein= ver

MICROSCOPIO ÓPTICO

Fotografías al microscopio óptico de distintos tipos de algas observadas en el río Tinto. (A) Filamentos algales del género Klebsormidium; (B) Aspecto macroscópico de los filamentos en el río; (C) Diatomeas; (D) Aspecto macroscópico de acumulaciones de diatomeas (manchas marrones) sobre el lecho del río; (E) Euglena mutabilis junto con algunas diatomeas;(F) Aspecto macroscópico de las acumulaciones de Euglena en el lecho del río.

Fotografías al microscopio óptico de distintos tipos de bacterias heterótrofas Se observan morfologías muy distintas, desde irregulares (A, C y D) a filamentosas (B), bacilares (E) o cocales (F).     

Microscopio óptico convencional con doble óptica para aprendizaje

Microscopio ópticoMicroscopio óptico de luz ordinaria (campo claro)

La calidad de la imagen observada depende del poder de resolución = capacidad del microscopio de ver la distancia entre dos puntos del objetivo.

A mayor calidad del microscopio mayor poder de resolución. El poder de resolución depende del ángulo de la luz incidente.

Microscopio óptico de campo oscuro:

Fondo color oscuro lo que observa está claro. Se coloca en condensador un anillo que permite el paso de unos rayos de luz que serán enviados, reflejados, si no encuentran nada no entran en el objetivo y no se ve nada. Ej espiroquetas.

Ventajas

-Observar partículas dispersas en un medio homogéneo.

-Observación del movimiento Browniano

-Observación de preparaciones sin colorear

-Valiosa observar mo Treponema pallidum, diámetros superior a 0.2 um.

Desventajas

-Inadecuada preparación de la muestra.

-Difícil acceso al microscopio por condensador especial (alto costo)

- No deja visualizar estructuras celulares especificas, solo bordes de células o partículas.

Microscopio de fluorescencia:

Incorpora una lámpara especial, actúa emitiendo luz excitadora de los fluorocromos, con los que se tiñen las muestras a observar, posee un filtro especial, que permite el paso de la luz emitida por el fluorocromo.

Para observar preparaciones con este microscopio es necesario teñirlas con sustancias fluorescentes o marcarlas con sustancias conjugadas con fluorocromos, como los anticuerpos.

Espermatozoides humanos

Ventajas-Permite un alto contraste entre la señal y el ruido.-Utilizando anticuerpos dirigidos contra una proteína permite ubicarla en una célula (y en relación a otras proteínas o estructuras).-Versatilidad de estudiar funciones y procesos en células vivas-Inmunofluorescencia

Microscopio óptico de contraste de fases:

Las estructuras internas de las células presentan diferentes índices de refracción, y también diferente al medio que les rodea, hace posible observación de material en vivo, sin necesidad de tinción. Basado en las diferentes densidades que la célula posee, la luz que atraviezan la célula pasa a diferentes velocidades refractantes o desviándose en diferente ángulo, produciendo un contraste entre lo enfocado y el entorno.

Ventajas-Produce una imagen brillante contra un fondo oscuro sin halos de difracción de una célula viva. -Determinación del índice de refracción -Determinación de sólidos, masa seca y espesor de las estructuras celulares

Desventajas -Alto costo del equipo por los diferentes aditamentos utilizados-Costo alto por el mantenimiento de la muestra de células vivas -La microcinematografía requerida para mirar los procesos que realiza la célula in vivo requiere de equipos especiales y personal entrenado

Microscopio electrónico-Ultraestructura

-Investigación

-Electrones por tubo vacío en lugar luz y electroimanes en lugar lentes.

-Poder resolución mayor (25 mil veces y más).

-Imagen sobre una pantalla excitada por electrones.

1.M.E. De Transmisión:

- Estructuras internas celulares.

- Corte muy fino

2. M.E. De Barrido:- Los electrones no atraviezan la muestra, son reflejados y

recogidos por un amplificador.

- Estructura externa células

- No hay cortes pero si fijaciones

Fijación, inclusión, deshidratación, corte (ultramicrótomo) y tinción

Coloraciones para Microscopía ópticaPermiten observación de diferentes estructuras celulares, tomando en cuenta las características de las diferentes coloraciones se logra resaltar estructuras que antes eran difíciles de distinguir.

Coloraciones básicas, ácidas, naturales y sintéticas.

Coloraciones básicas: azul de metileno, azur, resaltan las estructuras ácidas de núcleo celular, cromatina.

Coloraciones ácidas: eosina tiñen las proteínas básicas, enzimas lisosomales en los gránulos.

La imagen microscópica, su intensidad y grado de color, dependen la calidad de la coloración, solución de trabajo (pH, concentración, estabilidad, etc.) y del procedimiento técnico

Técnica1. Fijación:

Metanol, formol, bicromato, calor, frío, etc

2. Coloración

- Bacterias: Gram, Ziehl Neelsen

- Hongos: Nitrato de plata

- Parásitos: Hematoxilina – Eosina, Giemsa, etc

- Tejidos: Tricrómica de Gomorris

Microscopio óptico y electrónico

Detalle de epidermis de semilla de justicia. Fotografia tomada con el microscopio electrónico de barrido. (1cm=10 micras)

Detalle de ala de mariposa (220X).  (1cm=30 micras