MÉTODOS DE ESTUDIO DE LA CÉLULA

1.UNIDADES DE MEDIDA


cuánto mide?

Las células, salvo excepciones como las yemas de los huevos de las aves, no pueden ser observadas a simple vista y se debe recurrir a la ayuda de los microscopios. Por ese pequeño tamaño tampoco se utiliza como unidad de medida el milímetro pues deberíamos recurrir a cifras con muchos decimales (lo más pequeño que podemos ver a simple vista está en torno a 0,1 mm).

El gráfico superior te muestra una comparativa de tamaños así como la resolución de los microscopios ópitos y electrónicos.

Para evitar manejar engorrosas cifras con decimales se utilizan unidades inferiores como la micra (m) que es la milésima parte del milímetro, (también se denomina micrómetro (mm)).

1mm = 1000 m ó 1000mm


así, con la micra podremos referirnos al tamaño de las células y de algunos orgánulos:

célula eucariota típica 20-30 m
célula procariota 0,5-1 m
mitocondria 0,5-1 m

cuando tenemos que referirnos a detalles de las células o de los orgánulos tales como la membrana, la micra resulta demasiado grande y entonces se utiliza una unidad inferior, el nanómetro (nm) que es la milésima parte de una micra :

1 nm = 1000 m

pero incluso esta unidad puede resultar excesiva si nos adentramos en el nivel molecular y queremos saber distancias entre las moléculas de una macromolécula (por ejemplo entre dos bases nitrogenadas del ADN ) o entre dos átomos de una molécula (por ejemplo entre los átomos de oxígeno e hidrógeno del agua). En estos casos se utiliza el ángstrom (Å ) que es 10 veces menor que un nanómetro:

1 nm = 10 Å
1 m = 10.000 Å


cuánto pesa?


Por otro lado además de medir longitudes necesitamos conocer pesos, es decir, necesitamos unidades de masa que sean inferiores al miligramo. La más utilizada para células y orgánulos es el picogramo (pg):

1 pg = 10 –12 gramos

y para macromoléculas el dalton:

1 dalton = 1,66 ·10-24 átomos de hidrógeno

esta unidad se debe a que para expresar la masa de una macromolécula se indica su peso molecular, es decir, el número de veces que la molécula tiene más masa que el átomo de hidrógeno. Como en un gramo hay 6,023·1023 átomos de hidrógeno y, por definición, la masa de un átomo de hidrógeno se denomina dalton, resulta que 1 gramo son 6,023·1023 daltons (por ejemplo el peso molecular de la glucosa es de 180 daltons, y el del agua es de 18 daltons).

Otra unidad que se utiliza para macromoléculas y pequeñas estructuras como los ribosomas es el svedberg (S) que también se utiliza como medida de tamaño. Esta unidad está relacionada con la velocidad de sedimentación de las partículas en la centrífuga (esa velocidad será proporcional al peso de la partícula).

¿Por qué no lo podemos ver todo?

El aumento al que podemos ver una imagen resulta de los aumentos debidos al objetivo y al ocular. Por ejemplo, si el objetivo es de 10 aumentos (10x) y el ocular es de 4 aumentos (4x), la imagen observada estará 4x10=40 veces aumentada. Si esto fuera lo único que influyese podríamos pensar que con lentes enormes y de buena calidad conseguiríamos un aumento enorme, pero la calidad de un microscopio no sólo viene determinada por el número de aumentos (lentes), sino también por el poder de resolución o distancia mínima para que dos puntos próximos se vean como puntos diferentes. Esto depende fundamentalmente de la longitud de onda de la luz utilizada: cuanto menor sea ésta, mejor es la resolución, es decir, el poder de resolución será menor.
Así, como el principal factor limitante es la longitud de onda de la luz visible, es imposible construir un microscopio con un poder de resolución inferior a 0,2 micrómetros. Es decir, si dos estructuras están separadas a menos de 0,2 micrómetros, aunque utilicemos lentes muy potentes que produzcan muchos aumentos, no se mejorará la resolución, sencillamente veremos una zona borrosa mucho más grande.

Por otro lado, además de la longitud de onda, en el poder de resolución también influye el llamado índice de refracción del medio, normalmente aire, que se encuentra entre el objetivo y la preparación. Cuanto mayor sea el índice de refracción, más disminuye la velocidad de la luz y más aumenta la resolución; por esta razón los objetivos de inmersión tienen un poder de resolución mayor, ya que utilizan una sustancia viscosa como el aceite (indice de refracción=1,5) frente al aire (índice de refracción=1).

Microscopios ópticos



Microscopio de contraste de fases.

Utiliza luz visible. Se basa en que las diferentes estructuras celulares tienen distinta densidad y, por tanto, varía su índice de refracción. Pero las diferencias son muy pequeñas y en este tipo de microscopios se utilizan distintos sistemas para aumentarlas y mejorar la imagen.

Microscopio de campo oscuro.

Se emplea para observar microorganismos; en él un disco opaco bloquea la luz de forma que sólo la luz refractada por la muestra alcanza el objetivo y la muestra aparece iluminada sobre un fondo oscuro.

Microscopio de luz ultravioleta.

Utiliza como radiación la luz ultravioleta que , al tener una longitud de onda menor que la luz visible, proporciona un poder de resolución de hasta 0,01 micrómetros. Precisa lentes de cuarzo y la imagen se recoge en una pantalla.

Microscopios de rayos X

Utilizan una radiación con una longitud de onda menor que la de la luz ultravioleta y son relativamente recientes ya que era preciso conseguir lentes capaces de focalizar los rayos X. Alcanzan un poder de resolución de 550 angstroms, mayor que el de los microscopios electrónicos, con la ventaja de que permiten mantener las muestras en aire o agua, es decir, en condiciones similares a las naturales.

Microscopios de fluorescencia.

Permiten observar células o componentes celulares capaces de emitir fluorescencia, bien sea natural o bien por adicción de una sustancia que tenga esa propiedad. Utilizan una lámpara especial capaz de producir la excitación de la sustancia fluorescente y un filtro que recoge y transmite las ondas emitidas por la muestra.