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PRACTICA MICROSCOPIO Introducción El microscopio es una herramienta muy importante en el estudio de la Biología, pues nos permite observar pequeñas estructuras que sirven de ejemplo para comprender distintos niveles de organización de la materia a nivel general, pudiendo así relacionar la teoría aprendida en las clases con observaciones de objetos y organismos que se encuentran en ese mismo momento bajo sus lentes. Su importancia no es sólo didáctica, sino también histórica y de carácter investigativo, pues la microscopía, tanto óptica como electrónica, ha sido la piedra angular de muchos descubrimientos biológicos tanto en el pasado como en el presente y sus técnicas han ido progresando haciéndose cada vez más exactas en el sentido de entregar una mayor resolución en muestras varios órdenes de magnitud más pequeñas de lo que podemos observar a simple vista, permitiéndonos indagar en lugares imposibles de alcanzar de otra manera. En la actividad realizada en este laboratorio utilizamos un microscopio óptico con cuatro diferentes lentes objetivo de los cuales sólo ocupamos tres. Además preparamos cinco muestras para observar, cuatro de las cuales fueron sometidas a tinción para mejorar el contraste. También observamos una preparación disponible en el laboratorio para ilustrar otros contenidos relacionados con propiedades del microscopio óptico, como diámetro de campo y calibración. El principal objetivo de la actividad era aprender a manejar el microscopio, conocer sus partes y las respectivas funciones de estas, modular los distintos factores (optimización de la iluminación, modificación de la apertura del diafragma, elección de los distintos aumentos, uso correcto de micrómetro y macrómetro, enfoque de la lente del condensador, etc.) para así obtener imágenes más nítidas que permitan la realización de mejores observaciones. Descripción y Métodos Se dispuso de un microscopio óptico por persona, el que debía ser manipulado por cada integrante de forma de conocer su correcto uso. Se procedió a optimizar la iluminación, ajustando el lente condensador, observando una punta de lápiz con una hoja blanca en la platina para una mejor observación. Luego de haber optimizado la iluminación, teniendo muestras en suspensión de bacterias (Escherichia coli, Frankia sp.), un hongo filamentoso, levadura (Saccharomyces cerevisiae) y una muestra de agua chacra, se prepararon muestras poniendo una gota de agua en un portaobjetos con azul de metileno (0,1%) para luego ser observadas. En el caso del agua chacra sólo se colocó la muestra en el portaobjetos, sin azul de metileno. Cada muestra fue observada en cada uno de los aumentos del microscopio (4x, 10x y 40x) para identificar en cuál eran distinguibles; luego se registraron los resultados obtenidos. Además, se realizaron esquemas de lo observado en cada ocasión. Posteriormente se procedió a hacer mediciones de las células en una muestra de frotis de sangre, para ello, en primer lugar, se calibró el microscopio de modo que las unidades de medida fueran acordes. El microscopio poseía un micrómetro (reglilla) en el ocular derecho, en donde teníamos las medidas como unidades arbitrarias. En la platina poseíamos otra reglilla cuya medida era 1 cm (10 nm). En cada uno de los aumentos del microscopio se estimó a cuantos micrómetros correspondía una unidad arbitraria, según el criterio de cada uno de los integrantes. Además, se determinó el diámetro del campo visual en el caso de cada objetivo. Luego de tener calibrado el microscopio, se observó el frotis de sangre, para hacer diez mediciones de las células encontradas. Resultados A continuación se presenta una tabla resumen con las distintas muestras que fueron observadas bajo el microscopio óptico, ocupando todos los aumentos para observar todas las preparaciones. A través de una simbología simple, se distingue qué preparaciones fueron observables bajo los distintos objetivos. X → es observable en ese aumento O → no es observable en ese aumento Tabla 1. Preparaciones* 4x 10x 40x E. coli O O X Frankia sp. O X X Hongo filamentoso X X X S. cerevisiae X X X Agua Charca X X X Frotis de sangre O X X * Se utilizó azul de metileno (0,1%) para teñir todas las muestras menos Agua Charca y Frotis de sangre Figura 1. E. coli 40X Figura 2. Frankia sp. 10X Figura 3. Frankia sp. 40X Figura 4. Hongo Filamentoso 4X Figura 5. Hongo Filamentoso 10X Figura 6. Hongo Filamentoso 40X Figura 7. S. cerevisiae 4X Figura 8. S. cerevisiae 10X Figura 9. S. cerevisiae 40X Figura 10. Agua Chacra 4X Figura 11. Agua Charca 10X Figura 12. Agua Charca 40X Figura 13. Agua Charca 4X Figura 14. Agua Charca 40X Figura 15. Frotis de Sangre 40X Tabla 2.1. Calibración de Micrómetro ocular y diámetro de campo. 4X 10X 40X Diámetro campo (µm) 5000 2000 500 Micrómetro objetivo (µm) 1000 1000 200 Micrómetro ocular 40 90 60 (UA) Tabla 2.2. Calibración de Micrómetro ocular y diámetro de campo. 4X 10X 40X Diámetro campo (µm) 5000 1900 450 Micrómetro objetivo (µm) 2500 1000 200 Micrómetro ocular (UA) 100 100 80 Tabla 2.3. Calibración de Micrómetro ocular y diámetro de campo. 4X 10X 40X Diámetro campo (µm) 5100 2050 500 Micrómetro objetivo (µm) 2650 1000 250 Micrómetro ocular (UA) 100 100 100 Las distintas mediciones del diámetro de Glóbulos blancos y rojos son presentadas en una tabla que recopila todos los datos obtenidos (tabla 3.1). Para facilitar la comprensión y el análisis de los datos se presenta una tabla (tabla 3.2) con los promedios de cada medición tanto para Glóbulos blancos como rojos. Tabla 3.1. Medición de glóbulos blancos y rojos Medición n° Glóbulo blanco 1 (UA) Glóbulo blanco 2 (UA) Glóbulo blanco 3 (UA) Glóbulo rojo 1 (UA) Glóbulo rojo 2 (UA) Glóbulo rojo 3 (UA) 1 5,0 5,0 5,0 3,0 4,0 3,0 2 6,0 5,0 5,0 2,0 3,0 3,0 3 5,0 5,0 3,0 2,0 2,5 3,0 4 6,0 5,0 5,0 2,5 5,0 5,0 Promedio 4,4 3,1 5 4,0 4,0 3,0 3,0 3,5 4,0 6 5,0 3,0 3,0 2,5 3,0 3,0 7 5,0 5,0 4,0 4,0 2,5 2,0 8 3,0 4,0 4,0 3,5 2,0 3,0 9 4,0 4,0 3,0 3,0 3,0 3,0 10 5,0 5,0 4,0 3,0 3,5 3,0 Tabla 3.2. Promedio de Glóbulos blancos y rojos Gráfico 1. Promedio de Glóbulos blancos de cada medición Medición n° Promedio Glóbulo blanco Promedio Glóbulo rojo 1 5,0 3,3 2 5,3 2,7 3 4,3 2,5 4 5,3 4,2 5 3,7 3,5 6 3,7 2,8 7 4,7 2,8 8 4,4 2,8 9 3,7 3,0 10 4,7 3,2 Gráfico 2. Promedio de Glóbulos rojos de cada medición Preguntas propuestas. 1.- Estime el tamaño del campo y la calibración para el aumento 1000X en su microscopio. Describa el método de estimación que utilizó. Gráfico n°3. Estimación diámetro de campo para 1000X daba 19,27 (µm) Gráfico n°4. Calibración Micrómetro objetivo para 1000X daba 12,75 (µm) 2.- Cuando se desea medir el diámetro de una célula en un tejido se debe sacar un promedio de varias mediciones. ¿Por qué? Al momento de realizar las mediciones se está expuesto a una serie de posibles errores tanto sistemáticos como experimentales, desde defectos del instrumento que se utiliza, la habilidad del observador hasta descuidos y causas fortuitas al momento de observar, para disminuir los errores de este tipo y hacer la medida más precisa se realiza un gran número de mediciones para luego realizar algún tratamiento estadístico, como el cálculo de promedio 3.- ¿De qué tamaño son las células que observó en el trabajo práctico? El tamaño promedio de las células de glóbulos blancos y rojos fue de 4,4 (UA) y de 3,1 (UA) respectivamente. (Tabla 3) 4.- ¿Pudo observar detalles en su estructura? ¿Por qué? Sí, ya que las muestras se encontrabanteñidas con azul de metileno 0,1%, lo que es esencial para que sea observable en un microscopio óptico con sus determinados aumentos. 5.- ¿Cuál es el límite de resolución de su microscopio? Describa el método de cálculo. La apertura numérica (AN) dependerá de cada objetivo y microscopio. Para calcular la resolución del microscopio, utilizamos el criterio de Rayleigh: 0,61⋅ λ AN En donde: Longitud de onda de la luz amarilla: 0,59 µm (Jenkins, F & White, H. 2002) AN: apertura numérica del objetivo Existirá una resolución distinta para cada aumento del microscopio: 4x AN = 0,10 0,61 x 0,59 / 0,10 = 3,59 10x AN = 0,25 0,61 x 0,59 / 0,25 = 1,44 40x AN = 0,65 0,61 x 0,59 / 0,65 = 0,55 6.- Averigüe en qué consisten las técnicas de fijación, inclusión y tinción y para que se usan. La fijación es utilizada para evitar la desintegración del tejido, endurecer el material para obtener mejores cortes y agentes etiológicos. Se utiliza en células muertas. Existen muchos medios de fijación como: solución de formaldehído, el ácido pícrico, sublimado corrosivo y el alcohol. Estos son precipitantes de las proteínas y formadores de redes proteicas. Mediante la alteración de la estructura de las proteínas se produce una modificación del estado inicial de la célula, produciéndose una transformación de la estructura natural. El procedimiento consiste en sumergir la muestra en las soluciones fijadoras. (Welsch, U. 2009, p.4) El método de la inclusión es utilizado en la preparación de cortes finos, en donde existe la posibilidad de que aparezcan retracciones y desgarros del tejido preparado. Como medio de inclusión en la microscopia óptica se utiliza habitualmente la parafina. (Megías et al. 2015, p.9) Para que la parafina penetre en el tejido este es sometido generalmente a un proceso de deshidratación en alcohol, para luego pasar a una sustancia intermediaria que es miscible tanto en alcohol como en parafina, finalmente se pasa la muestra por la parafina previamente licuada. (Welsch, U. 2009, p.5) Las muestras son teñidas para lograr un contraste mejor de los componentes celulares ya que estas son incoloras. Los elementos celulares captan los diversos colorantes por afinidad, por ejemplo, componentes con cargas eléctricas negativas captan colorantes básicos como la hematoxilina (azul violeta). Los componentes con cargas eléctricas positivas captan colorantes ácidos como eosina que tiñe de color (rojo), los cuales tiñen células como los eritrocitos. (Welsch, U. 2009, p.5) 7.- ¿Cómo procedería para observar células vivas? Con un microscopio de contraste de fases, ya que este aumenta el contraste de las estructuras celulares, que con el microscopio óptico es muy difícil lograr. Así se pueden distinguir mejor las células sin tener que teñirlas, lo que sólo puede lograrse si están muertas. Discusión Luego de hacer las observaciones de las distintas preparaciones, nos dimos cuenta que existen diferencias al momento de determinar en qué aumento estas son observables (Tabla 1). Sin embargo, el aumento de 40X es capaz de visualizar todas las muestras. Estas diferencias se deben al tamaño de la célula y sus componentes, que las hacen observables con ciertos aumentos o no, ya que en la mayoría debíamos aumentar el contraste de la muestra añadiendo azul de metileno, excepto en la preparación de agua charca, ya que existían organismos vivos que podrían resultar dañados al momento de la tinción. Además, esta muestra cuenta con un contraste y tamaño suficiente de sus componentes para su correcta visualización sin necesidad de tinción y en todos los objetivos. Para el siguiente ejercicio, en donde realizamos la calibración del micrómetro ocular y las mediciones del diámetro de campo, encontramos que nuestras mediciones individuales eran diferentes ya que cada uno usó un criterio distinto para realizar la calibración del microscopio, por lo tanto, la medición del diámetro de campo también variaría. Al comparar ambos gráficos (Gráficos 1 y 2) se puede observar que los Glóbulos blancos tienden a ser de un mayor diámetro y con presencia de núcleo, generalmente 5,0 (UA). Sin embargo, también existen mediciones más alejadas de este valor como 3,0 (UA). Los Glóbulos rojos tienden a ser de un diámetro menor, rodeando los 3,0 (UA) aunque también existen valores que sobrepasan el promedio, llegando a los 5,0 (UA). La desviación estándar corresponde a 0,70 (UA) y 0,49 (UA) de Glóbulos blancos y rojos respectivamente, esto quiere decir que las mediciones de glóbulos blancos se alejan más del promedio que los Glóbulos rojos, por lo que sus tamaños varían más. Conclusiones Luego del trabajo práctico con el microscopio, pudimos comprender de mejor manera cómo manipularlo y manejarlo correctamente con los diferentes tipos de muestras, cumpliendo nuestro principal objetivo propuesto. Con las observaciones obtenidas, vimos que la diversidad de tamaños y formas de las células se puede apreciar a través de la observación de distintas preparaciones. Aún en muestras del mismo dominio (bacterias) existen diferencias notables entre ellas. Frankia sp. se caracteriza por su forma filamentosa que se dispone en diversos cúmulos, a diferencia de E. coli, donde las pequeñas formas circulares se encuentran dispersas uniformemente por toda la preparación. La muestra de agua charca se pudo observar correctamente ya que el contraste y el tamaño de los organismos era muy diferente a las bacterias y hongos observados anteriormente. Para utilizar un criterio correcto de medición de células, no basta con tener sólo mediciones arbitrarias de una persona, sino que es necesario tener una medición estándar que permita tener claridad de los datos obtenidos sin importar la persona que haga las mediciones. Además, nos dimos cuenta de que no basta con realizar pocas mediciones de células, ya que los tamaños pueden variar mucho entre una célula y otra, como los glóbulos rojos en donde obtuvimos una desviación estándar alta. El proceso de observar células dependerá mucho de qué tipo de células u organismos queramos ver, ya que no todos los microscopios funcionarán óptimamente para todos los tipos o estructuras celulares que quieran observarse. Bibliografía Covadonga, A. (2010), Técnicas básicas de Microbiología. Observación de bacterias. Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad Complutense. Madrid, España. Jenkins, F & White, H. (2002), Fundaments of optics international student. Editorial McGraw-Hill. Estados Unidos. Welsch, U. (2009), Histología. Editorial Médica Panamericana. Madrid, España.
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