Si la distancia más pequeña que puede ver un microscopio óptico es de 500 nm y una membrana celular es de 7 nm, ¿por qué podemos ver la membrana...

Me alegro de que lo hayas preguntado, porque esto toca un concepto erróneo común.

La respuesta simple es que no puedes. Muchos libros de texto dan la impresión errónea de que se puede etiquetar incorrectamente la membrana basal o las líneas fronterizas entre las células, pero estas no son las membranas celulares.

Si alguna vez ves una foto de un libro de texto con esta etiqueta, está mal. Es una foto hermosa, pero agregué intencionalmente una etiqueta incorrecta que tipifica lo que he visto en innumerables libros, especialmente a nivel de secundaria.

Figura 1, Micrografía de luz del epitelio columnar, mal etiquetado intencionalmente. Crédito: Tejidos animales. Tejido epitelial. Columna simple. Atlas de Histología Vegetal y Animal. (Etiqueta agregada por mí).

Lo que está viendo es un límite más grueso que consiste en las membranas celulares (plasma) de las dos células adyacentes más una capa mucho más gruesa de material intercelular entre ellas, especialmente moléculas de adhesión celular que unen las células. Echemos un vistazo más de cerca mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM).

Figura 2, Micrografía electrónica de membranas celulares y material intercelular de dos células contiguas. CM1, Membrana celular de la célula 1. CM2, Membrana celular de la célula 2. ICM, Material intercelular. Barra de escala en E, 30 nm.

Crédito: Deep nuclear invaginations are linked to cytoskeletal filaments – integrated bioimaging of epithelial cells in 3D culture (etiquetas agregadas por mí).

En estas fotos, las membranas plasmáticas son las líneas oscuras muy delgadas en las puntas de las flechas. Esto no incluye el material granular inmediatamente adyacente en el citoplasma. En la foto F, por ejemplo, la membrana plasmática se ve como pequeños puntos en una sola fila. Puede ver claramente que el material intercelular (ICM) es mucho más grueso que la membrana plasmática de cualquier célula. Eso es lo que está viendo como la línea rosada gruesa entre las células que etiqueté incorrectamente en la figura 1. (La figura 2E muestra un tipo de unión intercelular llamada desmosoma, donde cada célula tiene una placa engrosada justo dentro de la membrana y proteínas de adhesión celular que cruzar la brecha y enlazar con los de la otra celda.)

Ahora bien, podría muy bien preguntar, ¿qué pasa con la membrana en la superficie superior de las células, donde no están unidas a otra célula? Todavía puedo ver la membrana celular allí, ¿no?

La respuesta sigue siendo no. Lo que está viendo es un "sándwich" grueso de tres cosas: (1) la membrana plasmática, la línea oscura gruesa superior en la foto insertada; (2) por encima de eso, una capa difusa de proteínas y carbohidratos, llamada glucocáliz (todas las células están "cubiertas de azúcar"); y (3) debajo de la membrana, una red de apoyo de proteína citoplásmica llamada red terminal o esqueleto de membrana. Si compara la red terminal con una rebanada de pan, la membrana celular podría compararse con una fina capa de mantequilla esparcida sobre la parte superior en su relativa delgadez. Puede ver todo esto colectivamente en la foto en color, pero no podría ver la membrana celular, incluso con el mejor microscopio óptico, sin estas otras dos capas.

Nota: En la foto de la izquierda, del epitelio traqueal, también hay una franja gruesa de cilios en la parte superior, y la línea de color rosa oscuro se acentúa aún más por los cuerpos basales y las raicillas de anclaje de esos cilios.

Figura 3, Superficies de células epiteliales. Crédito: izquierda, fotografía de archivo de Science Source, epitelio cilíndrico pseudoestratificado ciliado, LM; derecha, Bing Images stock photo, membrana esqueleto tem - Bing images. Etiquetas agregadas por mí.

¿Qué pasa con el límite inferior de un epitelio, típicamente denominado membrana basal? Esto tampoco es simplemente una membrana plasmática. La célula tiene uno, pero lo que está viendo es principalmente una red de proteínas y carbohidratos en el tejido conectivo adyacente a la membrana (externa a la célula). Está compuesto de finas fibrillas de colágeno, glucoproteínas y otros complejos de proteínas y carbohidratos. Sirve para anclar un epitelio al tejido conectivo; controla el intercambio de materiales entre el epitelio y los tejidos subyacentes; y se une a factores de crecimiento desde abajo que regulan el desarrollo epitelial.

Figura 4, Epitelio columnar con membrana basal prominente. Crédito: Saladin, Human Anatomy, 6a ed. (McGraw-Hill).

La figura 5 muestra una membrana basal especialmente gruesa que forma parte de la barrera de filtración en el riñón. Los desechos en la sangre (en la parte inferior, en el lumen capilar marcado) tienen que filtrarse a través de esta capa macromolecular esponjosa y gruesa para ingresar al sistema tubular renal (nefronas) y procesarse en orina. Esta barrera es la principal razón por la que la orina generalmente no contiene proteínas; las proteínas de la sangre son demasiado grandes para filtrarlas.

Figura 5, La barrera de filtración renal. Crédito: Print Path: Kidneys flashcards

Quizás se pregunte acerca de organismos unicelulares como Amoeba. Aquí, no hay cuestión de adhesión a una célula adyacente y sin membrana basal, entonces, ¿la línea delgada en esta superficie celular es la membrana plasmática? No. Una vez más, incluso los protozoos y otros organismos unicelulares no están cubiertos por una membrana plasmática desnuda. Ellos también están recubiertos con macromoléculas extracelulares y la membrana está sostenida desde abajo por un citoesqueleto que aumenta el grosor de lo que vemos

Figura 6, Amoeba proteus. Crédito: Protist Amoeba proteus mueve pies falsos - Imagen de archivo - C006 / 2783

Muchos organismos unicelulares como el Paramecium y las algas tienen cubiertas celulares aún más complejas y gruesas (películas, paredes celulares).

Figura 7, Paramecium. Crédito: Izquierda, Sección 7.1 La vida es celular; centro, Capítulo 10a: Paramecium caudatum - 14-pca740125-18 - Fig 14: Pca; derecho, protección, apoyo y movimiento de animales

Así que de cualquier forma que se mire, volviendo a la pregunta original, no se puede ver la membrana plasmática de una célula con un microscopio óptico. Esa fue una buena pregunta. Muchos de mis alumnos no habrían pensado en eso, e incluso algunos autores de libros de texto no lo han hecho. Sin embargo, a nivel universitario, la mayoría de los autores son conscientes de esto y evitan ese error.