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célulascélulascélulascélulascélulascél ulascélulascélulascélulascélulascélula scélulascélulascélulascélulascélulascé lulascélulascélulascélulascélulascélul ascélulascélulascélulascélulascélulasc Preparación y observación élulascélulascélulascélulascélulascélu con microscopio de células lascélulascélulascélulascélulascélulas vegetales y animales Cálculo de aumentos célulascélulascélulascélulascélulascél ulascélulascélulascélulascélulascélula scélulascélulascélulascélulascélulascé lulascélulascélulascélulascélulascélul ascélulascélulascélulascélulascélulasc élulascélulascélulascélulascélulascélu lascélulascélulascélulascélulascélulas célulascélulascélulascélulascélulascél ulascélulascélulascélulascélulascélula scélulascélulascélulascélulascélulascé Elena Blanco de Tena-Dávila 1ºD Bachillerato 14 de Diciembre de 2012 Biología 1 Índice Contenido 1. Resumen ................................................................................................................ 3 2. Fundamento teórico ............................................................................................... 3 3. Materiales ............................................................................................................... 8 3.1. Reactivos ......................................................................................................... 8 3.2. Materiales........................................................................................................ 8 4. Datos y conclusiones .............................................................................................. 9 MUESTRA 1) Epidermis de cebolla ....................................................................... 9 MUESTRA 2) Epidermis de lirio .......................................................................... 10 MUESTRA 3) Parénquima de reserva de patata y súber ....................................... 11 MUESTRA 4) Epitelio bucal ................................................................................. 13 5. Evaluación ............................................................................................................ 14 5. Propuestas de mejora ........................................................................................... 15 6. Bibliografía y webgrafía ........................................................................................ 17 2 1. Resumen El primer objetivo de esta práctica era aprender y practicar las técnicas histológicas básicas para así preparar muestras de tejido biológico observables en el microscopio óptico. Para ello, hemos preparado siete muestras (epidermis de cebolla, epitelio bucal, parénquima de reserva de patata y súber, virutas de lápiz, piel de mandarina, epidermis de lirio y parénquima clorofílico y tejido conductor de lirio) y posteriormente las hemos observado a través de un microscopio óptico. El segundo objetivo de esta práctica era observar, estudiar e identificar las características de los tejidos y células vegetales o animales presentes en las muestras preparadas. El tercer y último objetivo de la práctica era calcular los aumentos de las fotografías de las muestras estudiadas. Los resultados de esta práctica nos permiten afirmar que las técnicas histológicas, como la microtomía, la tinción, la fijación o el aclaramiento de la muestra, son fundamentales para la observación de tejidos biológicos en el microscopio óptico, las células y tejidos animales o vegetales que forman parte de todos los seres vivos poseen características comunes y diferencias, es fundamental determinar el número de aumentos que posee la fotografía de una muestra microscópica para así poder conocer su tamaño real. 2. Fundamento teórico Para la preparación de muestras de tejido biológico y su posterior estudio gracias al microscopio deben tenerse en cuenta unas determinadas técnicas histológicas. Las técnicas histológicas son una serie de operaciones gracias a las cuales un tejido biológico puede llegar a convertirse en un corte 3 extremadamente delgado y coloreado que puede ser observable con un microscopio óptico. Las técnicas histológicas básicas que han sido estudiadas y puestas en práctica en esta experiencia son las siguientes: Microtomía. La microtomía consiste en la obtención de cortes extremadamente finos que puedan ser observados como muestras en el microscopio óptico. Estos cortes pueden ser realizados con instrumentos específicos, como el microtomo, o con otros instrumentos menos precisos, como un bisturí (utilizado en esta práctica). El corte nunca deberá sobrepasar los 10 µm de espesor con el fin de que la luz que proviene del foco del microscopio pueda atravesarlo. Tinción. La tinción consiste en la adición de unas gotas de colorante a la muestra que va a ser observada. Los colorantes reaccionan y tiñen determinadas zonas del tejido biológico, ocasionando que el contraste de la muestra aumente. La utilización de colorantes es fundamental para preparar una muestra que pueda ser fácilmente observada con un microscopio óptico. Aclaramiento. El aclaramiento consiste en un ligero lavado de la muestra con el fin de eliminar el exceso de colorante. Este lavado puede llevarse a cabo con agua y un cuentagotas, tal y como hemos hecho en esta práctica. Fijación. La fijación se debe llevar a cabo para inmovilizar la muestra y para que los cambios post-morten del tejido o sus deformaciones no sean observables. Para ello, la muestra se bañará en sustancias fijadoras como el formaldehido, el etanol o el osmio. Una muestra también puede ser fijada siendo colocada unos segundos sobre una fuente de calor (método utilizado en esta práctica). 4 Las células que forman los tejidos que hemos observado en esta práctica poseen formas, estructuras y funciones muy diferentes. El proceso que posibilita la aparición de estas células tan distintas es la diferenciación celular. La diferenciación celular permite que diferentes células, con un origen común (célula huevo o zigoto), se especialicen para llevar a cabo un determinada función. Estas células especializadas sólo poseen activados aquellos genes que les permiten presentar la forma y la estructura más adecuada para desempeñar su función de manera eficaz. Los tejidos observados en esta práctica poseen características comunes y diferencias. Así mismo, las células que daban lugar a estos tejidos poseían similitudes y también variaciones de forma, función y estructura. A continuación, explicaré en profundidad las características de cada uno de estos tejidos y células y estableceré las principales similitudes y diferencias que existen entre ellos. En primer lugar, estudiaré las características de la epidermis de cebolla. La epidermis está formada por células eucariotas vegetales muy cohesionadas debido a las uniones celulares que tienen lugar gracias al glucocálix. Tienen forma hexagonal y alargada. Estas células se encuentran muy unidas con el fin de formar un tejido difícilmente penetrable y resistente para poder proteger las diferentes capas de la cebolla. Además, la forma poligonal permite un mayor aprovechamiento del espacio y facilita su unión. Estas células vegetales se caracterizan por su pared celular rica en celulosa, que les aporta rigidez y soporte, así como por la presencia de cloroplastos capaces de realizar la fotosíntesis y sus enormes vacuolas, en las que almacena pigmentos, enzimas, sustancias de desecho, agua, etc. Las células eucariotas vegetales también poseen núcleo definido que contiene ADN, similar al de las células animales, así como membrana plasmática y citoplasma. También poseen otros orgánulos, como el Aparato de Golgi, los ribosomas, el 5 retículo endoplasmático (liso y rugoso) y las mitocondrias. Debemos recordar que la pared celular y los cloroplastos son orgánulos exclusivos de las células vegetales. También debemos recordar que, a diferencia de las células eucariotas animales, las vegetales no poseen centriolos ni lisosomas. La epidermis de la cebolla es característica de plantas monocotiledóneas. Las células poseen una forma alargada y más o menos hexagonal y se distribuyen de manera más o menos ordenada. Están cubiertas por una delgada capa de cutina, ceras y polisacáridos, que impiden la pérdida de agua y le pueden otorgar a la planta un cierto brillo. La epidermis reviste la parte interior y exterior de las múltiples capas de la cebolla y las protege frente a determinados microorganismos, frente a la desecación y frente al daño mecánico. También puede regular el intercambio de gases y la transpiración de la planta. En segundo lugar, estudiaré las características de la epidermis de lirio, que posee unas características muy similares a la epidermis de la cebolla. La epidermis del lirio está formada por células eucariotas vegetales y también posee las características de la epidermis de las plantas monocotiledóneas. Las células vegetales de la epidermis del lirio poseen una pared celular más gruesa que las de la cebolla, lo que le confiere al tejido una mayor rigidez y estabilidad. Además, en este tejido epidérmico podemos observar fácilmente unos pequeños poros conocidos como estomas. Los estomas son unos orificios cuya principal función es intercambiar gases entre la planta y el medio. A través de los estomas entra el CO2, sale el O2 y se regula la emisión de otros gases, como el vapor de agua. Los estomas están formados por dos células oclusivas (forma arriñonada) cuya función es delimitar el tamaño de un espacio central llamado ostiolo. La estructura de la epidermis del lirio es muy similar a la de la cebolla. Las células tienen una forma poligonal y alargada y se distribuyen de 6 manera ordenada. La epidermis protege al lirio frente a las agresiones externas, los golpes, la deshidratación y regula el intercambio de gases mediante los estomas. En tercer lugar, estudiaré las características del parénquima de reserva de la patata y el súber. El súber, también conocido como falema, es una capa que protege el interior vivo de la patata frente a la desecación, los daños externos, los golpes, algunos animales, etc. El súber está formado por células vegetales muertas cuyas paredes poseen suberina, un polímero similar a la cutina, que protege a la planta frente a agresiones térmicas y los golpes. El parénquima de reserva es un tejido formado por células vegetales cuya función es acumular sustancias de reserva en sus vacuolas, plástidos o paredes celulares. Para poder llevar a cabo esta función, estas células se han especializado y poseen unas vacuolas de gran tamaño para poder almacenar la mayor cantidad de sustancia posible. El parénquima de reserva es propio de tubérculos como las patatas, rizomas, raíces napiformes como la zanahoria y algunas frutas. En cuarto y último lugar, estudiaré las características del tejido epitelial bucal. Las células epiteliales analizadas han sido obtenidas con un simple raspado de la parte interior del carrillo. La gran mayoría de las células obtenidas están muertas o en proceso de desecación. El epitelio bucal está formado por células eucariotas animales. Estas células, tal y como he explicado antes, no poseen pared celular ni tampoco cloroplastos, puesto que son heterótrofas. El hecho de que no posean una pared vegetal rígida, provoca que las células animales tengan una forma más irregular y no una forma poligonal. Las células animales poseen un núcleo definido, retículo endoplasmático (liso y rugoso), centriolos, aparato de Golgi, ribosomas, vacuolas, mitocondrias y lisosomas. El contenido del citoplasma de 7 la célula queda delimitado por la membrana plasmática. Puesto que la función de estas células no es de reserva, sus vacuolas son muy pequeñas. El epitelio bucal es de tipo plano pluriestratificado. Recubre la cara interna de la boca, la protege y posee algunas terminaciones nerviosas que pueden captar estímulos como el dolor. El tercer objetivo de esta práctica era calcular los aumentos de las fotografías realizadas. Es fundamental expresar el número de aumentos que posee una fotografía tomada con un microscopio. Si la fotografía no incluye una escala o bien un número de aumentos, nos resultará imposible conocer la medida real de la muestra fotografiada. Para calcular el número de aumentos de una fotografía, debemos multiplicar el número de aumentos que proporciona el ocular por el número de aumentos del objetivo. Por ejemplo, en una fotografía tomada con un microscopio con un ocular de 10 aumentos y un objetivo de 40 aumentos, el número total de aumentos será 400. Puesto que el ocular del microscopio utilizado poseía 15 aumentos y los objetivos poseían 4, 10 y 45 aumentos respectivamente, llegamos a la conclusión de que los aumentos que nos proporcionar el microscopio en cada caso serán 60, 150 y 675 aumentos totales. 3. Materiales 3.1. Reactivos Lugol Azul de metileno Verde de metilo 3.2. Materiales 10 portas 10 cubres Microscopio óptico Bisturí 8 Pinzas Mandarina Cebolla Epitelio bucal Lápiz Hoja de lirio Patata 4. Datos y conclusiones MUESTRA 1) Epidermis de cebolla IMAGEN 1: Epidermis de cebolla. Ana Victoria Rojo. En esta imagen podemos observar la epidermis de la cebolla a 150 aumentos y sus principales partes. En la Imagen número 1, podemos observar la epidermis de cebolla a 150 aumentos. Podemos distinguir en esta foto las principales partes de una célula eucariota vegetal. Las zonas que delimitan la célula, teñidas de un azul intenso, son las paredes celulares. Las zonas más claras son el citoplasma. Los orgánulos no son apreciables. Los pequeños círculos azules que se encuentran en el interior de cada célula, son los núcleos. El nucléolo no es apreciable. 9 Tras analizar esta foto, llegamos a varias conclusiones. La primera de ellas es que, efectivamente, este tejido epitelial está formado por células. En segundo lugar, observamos que las células son vegetales porque poseen pared celular, citoplasma y núcleo. Además observamos que son alargadas, su forma es más o menos hexagonal, y se encuentran ordenadas y muy cohesionadas. En tercer lugar, llegamos a la conclusión de que los orgánulos celulares y los nucléolos no son apreciables en una fotografía con 150 aumentos. Necesitaremos una fotografía con un mayor número de aumentos para observar la forma de los orgánulos. MUESTRA 2) Epidermis de lirio IMAGEN 2: Epidermis de lirio. Elena Blanco de Tena-Dávila. En esta imagen podemos observar la epidermis del lirio a 675 aumentos y sus principales partes. En la Imagen 2 observamos la epidermis del lirio a 675 aumentos. Podemos distinguir las principales partes de una célula vegetal en esta foto. Las zonas que delimitan la célula, teñidas de verde oscuro, son las paredes celulares. Las zonas más claras son el citoplasma. Los orgánulos no son 10 apreciables. Los pequeños círculos verdes que se encuentran en el interior de cada célula, son los núcleos. El nucléolo no es apreciable. En la zona de la muestra fotografiada los estomas no son apreciables. Tras analizar la imagen, llegamos a la conclusión de que este tejido epitelial está formado por células. La segunda, es que las células que forman el tejido epitelial del lirio son células vegetales, pues poseen pared celular, núcleo y citoplasma. Observamos que las células son poligonales, hecho que confirma nuestra teoría. La tercera conclusión es que los orgánulos y el nucléolo de las células tampoco son apreciables en una imagen a 675 aumentos. Necesitaremos un microscopio con más aumentos para poder apreciarlos. MUESTRA 3) Parénquima de reserva de patata y súber IMAGEN 3: Súber de patata. Elena Blanco de Tena-Dávila. En esta imagen podemos observar el súber de patata a 150 aumentos y sus principales partes. En la Imagen 3 podemos observar el súber de la patata a 150 aumentos. Podemos comprobar que está formado por células muertas que no 11 poseen citoplasma, sino que está rellenas de aire. Los puntos oscuros son almidón que acaba de reaccionar con lugol. Tras analizar la imagen, llegamos a la conclusión de que el súber de la patata está formado por células vegetales, pues poseen pared celular. En segundo lugar, observamos que las células están muertas porque no poseen citoplasma ni núcleo, sólo están repletas de aire. En tercer lugar, llegamos a la conclusión de que el lugol sólo está presente en las células vivas. Podemos observar que en las células del súber no hay almidón, sino que se encuentra en el parénquima de reserva. IMAGEN 4: Parénquima de reserva de patata. Elena Blanco de Tena-Dávila. En esta imagen podemos observar el parénquima de reserva de patata a 675 aumentos y sus principales partes. En la Imagen 3 podemos observar el parénquima de reserva de patata. Observamos débilmente la pared celular de las células. El núcleo y los orgánulos no aparecen. Las grandes manchas negras son almidón que acaba de reaccionar con lugol. Son las vacuolas las que contienen ese almidón. 12 Tras analizar la imagen, llegamos a la conclusión de que la parénquima de patata está formada por células. Sin embargo, puesto que la muestra no está teñida, estas paredes caso no son visibles, al igual que el núcleo. Nuestra segunda conclusión es, por lo tanto, que es fundamental llevar a cabo una tinción del tejido biológico que se quiera observar al microscopio para poder distinguir claramente sus partes (pared celular, núcleo, citoplasma). En tercer lugar, llegamos a la conclusión de que, efectivamente, las células vegetales poseen una gran cantidad de vacuolas de gran tamaño en las que pueden almacenar almidón. MUESTRA 4) Epitelio bucal IMAGEN 5: Epitelio bucal. Elena Blanco de Tena-Dávila. En esta imagen podemos observar el epitelio bucal a 150 aumentos y sus principales partes. En la Imagen 5 podemos observar el epitelio bucal humano a 150 aumentos. Observamos de color rosado el citoplasma de las células, la membrana plasmática de color marronáceo y, de morado, el núcleo. Las células no tienen forma poligonal, sino que son irregulares. 13 Tras analizar la imagen, llegamos a la conclusión de que el epitelio bucal está formado por células animales, pues estas células no son poligonales, sino irregulares. Esto significa que no poseen pared celular y que, por lo tanto, son células animales. La segunda conclusión a la que llegamos es que, cuando el tejido tiene origen animal (humano en este caso), las células que lo conforman serán eucariotas animales. Tal y como hemos comprobado en las anteriores experiencias, si las células provienen de plantas pluricelulares (cebolla, patata, lirio), sus células serán eucariotas vegetales. 5. Evaluación Las conclusiones extraídas en esta práctica son, en algunos casos, generalizaciones. En esta práctica de laboratorio hemos trabajado con cinco tejidos diferentes: la epidermis de la cebolla, la epidermis del lirio, el parénquima de reserva de patata, el súber de patata y el epitelio bucal humano. Tras tratar y observar estos tejidos, hemos llegado a la conclusión, por ejemplo, de que los tejidos que proceden de animales están formados por células animales y las plantas están formadas por células vegetales. A pesar de que esta afirmación puede parecer obvia, si queremos asegurar que es verdadera, deberíamos observar más tejidos de diferentes clases y orígenes. En esta práctica, he estudiado y observado cinco tejidos. Sin embargo, el tiempo del que dispusimos para realizar la práctica fue muy pequeño en comparación con el número de muestras que debíamos observar. El guión de práctica de debemos seguir cada vez que trabajamos en el laboratorio, establecía que las muestras que debíamos observar eran siete. Las muestras observadas han sido cinco, dos menos de las previstas. 14 En esta práctica hemos aprendido algunas técnicas citológicas e histológicas básicas (microtomía, tinción, aclaramiento, fijación). Hemos aplicado estas técnicas en todas las muestras observadas y las hemos llevado a cabo correctamente. La observación en el microscopio ha sido muy buena. Las muestras preparadas gracias a las técnicas histológicas se observaban muy bien en el microscopio. Ha sido sencillo identificar las diferentes partes del tejido, así como el tipo de células que lo componían. El cálculo de aumentos ha supuesto un pequeño problema. Debemos tener en cuenta que las fotos presentadas en este trabajo han sido realizadas con una cámara digital ajustada al objetivo del microscopio. Por lo tanto, no debemos tener en cuenta tan sólo los aumentos que nos proporciona el microscopio, sino que también deberíamos tener en cuenta los que proporciona la cámara. Sin embargo, olvidé apuntar cuáles eran los aumentos que la cámara nos proporcionaba y, en esta práctica, he tenido en cuenta sólo los aumentos propios del microscopio. Por otra parte, he de comentar que el trabajo de laboratorio ya se desarrolla sin incidencias y con un gran aprovechamiento del tiempo. Tanto yo como mi compañera de laboratorio hemos aprendido a compenetrarnos y a trabajar en equipo durante las prácticas de Biología. 5. Propuestas de mejora En primer lugar, creo que para poder obtener más y mejores conclusiones, debemos analizar un mayor número de muestras de diferente tipo y origen (tejidos procedentes de más animales, amebas, algas, bacterias). De este modo, habríamos podido estudiar más profundamente las diferencias y similitudes de diferentes células y tejidos. En segundo lugar, opino que deberíamos haber dedicado algo más de tiempo para realizar esta práctica. El tiempo del que dispusimos para crear las 15 siete muestras y observarlas fue muy limitado. Por este motivo, propongo dedicar por lo menos dos clases a este tipo de prácticas en el futuro. Mi tercera propuesta de mejora es utilizar material de mayor precisión a la hora de obtener los cortes finos que serán observados posteriormente con el microscopio. En esta práctica, utilizamos un bisturí y los resultados obtenidos han sido buenos. Sin embargo, si utilizamos instrumentos como el micrótomo, la observación será más sencilla y las partes del tejido serán más fácilmente identificables. Por último, he de decir que será importante no cometer los errores cometidos en esta práctica en las próximas experiencias en el laboratorio. Deberemos recordar que la cámara aumenta la imagen de la muestra que nos da el microscopio. Las soluciones a este problema serán utilizar una cámara propia de microscopio (en las que se indica los aumentos que proporcionan a la fotografía) o bien anotar y añadir los aumentos que proporciona la cámara a los aumentos totales del microscopio. 16 6. Bibliografía y webgrafía Autor anónimo: Célula animal. http://es.wikipedia.org, http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_animal, 19 de Diciembre de 2012. Autor anónimo: Célula vegetal. http://es.wikipedia.org, http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_vegetal, 20 de Diciembre de 2012. Autor anónimo: Células de la epidermis de la cebolla. http://www.juntadeandalucia.es, http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~14008068/biologiaygeologia /practicas%20biolog%EDa/celulas%20de%20la%20epidermis%20de% 20cebolla.htm, 18 de Diciembre de 2012. Autor anónimo: Epitelio. http://es.wikipedia.org, http://es.wikipedia.org/wiki/Epitelio, 19 de Diciembre de 2012. Autor anónimo: Parénquima reservante. http://es.wikipedia.org, http://es.wikipedia.org/wiki/Par%C3%A9nquima_reservante, 20 de Diciembre de 2012. Autor anónimo: Súber. http://es.wikipedia.org, http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%BAber, 20 de Diciembre de 2012. Autor anónimo: Técnica histológica. http://es.wikipedia.org, http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9cnica_histol%C3%B3gica, 15 de Diciembre de 2012. Autor anónimo: Tejido epidérmico. http://es.wikipedia.org, http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_epid%C3%A9rmico, 20 de Diciembre de 2012. MAGARIÑOS, Gabriel: Técnica histológica. http://www.dermato101.com.ar, http://www.dermato101.com.ar/tecnica.pdf, 15 de Diciembre de 2012. 17 18
