Informe 1-El microscopio PDF

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Informe de la práctica para aprender a usar el microscopio e identificar las partes de la célula con dicho instrumento....

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Universidad de La Sabana Biología Informe 1 Elaborado por: Andrea Carolina Gaviria Lozano (0000161598) Yhuliana Kattalina Niño Fuerte (0000155718)

EL MICROSCOPIO Y EL ESTEREOSCOPIO: INSTRUMENTOS FUNDAMENTALES PARA UN ENFOQUE DE LA VIDA 1. OBJETIVOS: 1.1 OBJETIVO GENERAL: Reconocer la importancia y utilidad del microscopio y el estereoscopio en el desarrollo de las ciencias biológicas. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1.2.1 Comprender la utilidad de los diferentes aumentos en el reconocimiento de las estructuras de la célula y de otros objetos. 1.2.2 Reconocer los posibles microorganismos presentes en la muestra de lago de la Universidad de La Sabana por medio de lo observado en el laboratorio. 1.2.3 Determinar la importancia de los tintes en la visualización microscópica de las partes de las células que componen los tejidos animales y vegetales. 1.2.4 Identificar las principales diferencias entre las células vegetales y animales observadas en el laboratorio a través del microscopio. 1.2.5 Reconocer las diferencias ópticas, mecánicas y funciones del estereoscopio y el microscopio en la observación de objetos. 2. MARCO TÓRICO: 2.1 MICROSCOPIA ÓPTICA Esta es la forma convencional de microscopia, es una técnica empleada para ver de cerca una muestra con el aumento de una lente y una luz invisible. El microscopio óptico consiste en una combinación de lentes que pueden llegar a aumentar un objeto hasta mil veces su tamaño real, en este tipo de microscopio la resolución es mucho más importante que el aumento, es decir, las imágenes de los objetos se pueden aumentar tanto como se quiera, pero este aumento no incrementa la resolución de la imagen. (Cooper & Hausman, 2017) 2.2 MICROSCOPIA ELECTRÓNICA La microscopia electrónica cuenta con una notable ventaja frente a la microscopia óptica ya que el microscopio electrónico presenta una mejora de hasta cien veces de poder de resolución que el de un microscopio óptico. Esto se debe gracias a que en el microscopio electrónico la longitud de onda es menor que la de la luz, puede ser de hasta 0.004nm (cerca de mil veces más corta que la de la luz visible) . (Cooper & Hausman, 2017)

2.3 MICROSCOPIO COMPUESTO Un microscopio compuesto consiste en un sistema óptico formado por un lente ocular y diferentes objetivos los cuales se encuentran en un sistema rotatorio (revólver). En este tipo de microscopio tanto el ocular como los objetivos son lentes de tipo convergente, esto quiere decir, que los rayos de luz paralelos que entran por el lente convergerán en un punto único (llamado punto focal) lo cual genera que la imagen se vea de manera invertida. (Jhoan Caña, n.d.)

Ilustración 1: Imagen en un microscopio compuesto

(Jhoan Caña, n.d.) 2.4 PODER DE RESOLUCIÓN En los objetivos del microscopio viene escrita información relevante como: el aumento del objetivo, la apertura numérica, longitud del tubo en milímetros y el grosor del cubreobjetos en milímetros. La apertura numérica (NA) es la que determina el poder de resolución, y este a su vez depende de tres factores. (Kosinski, Cummings, Helms, & Helms, n.d.) 2.4.1

2.4.2

2.4.3

Apertura angular (θ): Este factor consiste en el valor del ángulo de luz que genera un cono del diámetro del objetivo, una de las funciones del condensador es generar el ángulo ideal de luz, ya que la resolución del objetivo depende de un valor óptimo de este factor puesto que entre mayor sea el valor del ángulo mejor será la resolución del objetivo. Índice de refracción ( n): Teniendo en cuenta que el aire tiene un índice de refracción de n=1 y el aceite de n=1.5; este es usado para incrementar la resolución del objetivo en objetivos con un mayor aumento, ya que cuando la luz pasa de un material (vidrio) a otro (aire) la luz puede refractarse y genera distorsión en la imagen. Es por esto que al usar el aceite aumenta el ángulo del cono de luz (θ) que pasa al objetivo. Longitud de onda de la luz ( λ): Cuanto mayor es la longitud de onda de la luz mayor es la resolución del objetivo.

Ecuación 1: Cálculo de la resolución

R=

λ 2[ n∗sen

( 12 θ )]

2.5 LA CÉLULA

La célula es la unidad básica de todos los organismos vivos. Las células se dividen en dos clases: Células procariotas (carecen de un núcleo, como ejemplo tenemos las bacterias) y las células eucariotas (presentan un núcleo donde se encuentra el material genético). Estos dos tipos de células presentas varias diferencias entre ellas, como lo son: el tamaño (las células procariotas son más pequeñas que las eucariotas), complejidad (las células eucariotas son más complejas), etc. Sin embargo, se afirma que todas las células descienden de un ancestro único, ya que, los mismos mecanismos moleculares básicos gobiernan la vida de procariotas y eucariotas. (Cooper & Hausman, 2017) 2.6 DETERMINACIÓN DE PARTES DE LA CÉLULA EN EL MICROSCOPIO La observación de las partes que componen la célula por medio del microscopio es un proceso que requiere de la utilización de colorantes como lugol y el azul de metileno, ya que es difícil observar las distintas partes que componen la célula porque no solo son muy diminutas sino también porque son transparentes, y en su mayor parte, incoloras; la función de estos colorantes es teñir dichas partes de la célula para que sean visibles al microscopio. Como alternativa, se puede aprovechar el hecho de que los componentes celulares tienen índices de refracción ligeramente distintos, estas pequeñas diferencias del índice de refracción pueden ser percibidas mediante técnicas ópticas especializadas, y las imágenes resultantes se pueden intensificar aún más por procesamiento electrónico. (Introducción a las células Introducción a la Biología Celular ©2011. Editorial Médica Panamericana, n.d.) 2.7 ESTEREOSCÓPIO: Este artefacto se encuentra diseñado para reproducir una imagen tridimensional. Este se encuentra conformado por dos lupas dispuestas en un ángulo 15 °, lo cual agrega un efecto de profundidad. Además es apropiado para observar elementos relativamente grandes, por lo que no es necesario laminar los objetos y tampoco es necesario que la luz atraviese las muestras. (Sandoval, n.d.) 2.8 BIOLOGÍA ACUÁTICA La vida acuática está conformada principalmente por plancton, que se denominan como el conjunto de organismos, principalmente microscópicos que se encuentran en suspensión en el agua. El tamaño de dichos microorganismos puede variar desde unos pocos micrones a milímetros, los movimientos que se realizan por estos microorganismos son limitados y en general son transportados por las corrientes. Los componentes más importantes del plancton son las bacterias (bacterioplancton), microalgas (fitoplancton), protozoos, rotíferos, cladóceros y copépodos (zooplancton) y algunas larvas de insectos y peces. (Alicia Fernández Cirelli, 2003)

3

DIAGRAMAS DE FLUJO: 3.4 IDENTIFICACIÓN DE LAS PARTESDEL MICROSCOPIO:

Ilustración 2: Diagrama de flujo identificación de las partes del microscopio

3.5 MANEJO DEL MICROSCOPIO 3.2.1 EL MUNDO PATAS ARRIBA:

Ilustración 3: Diagrama de flujo manejo del microscopio

3.2.2 ENFOQUE DE LA MUESTRA:

Ilustración 4: Diagrama de flujo de enfoque de la muestra

3.2.3 EL MUNDO EN UNA GOTA DE AGUA:

Ilustración 5: Diagrama de flujo sobre el mundo en una gota de agua

3.6 CÁLCULO DEL ÁREA DEL CAMPO VISUAL:

Ilustración 6: Diagrama de flujo del cálculo del área del campo visual

3.7 OBSERVACIÓN DE CÉLULAS VEGETALES:

Ilustración 7: Diagrama de flujo de observación de células vegetales

3.8 OBSERVACIÓN DE CÉLULAS ANIMALES:

Ilustración 8: Diagrama de flujo de la observación de células animales

3.9 EL ESTEREOSCOPIO

Ilustración 9: Diagrama de flujo del estereoscopio

4. PROCEDIMIENTO OPERATIVO ESTÁNDAR:

En primera instancia se llevó a cabo la familiarización con el microscopio y se reconocieron las diferentes partes de cada uno de ellos, teniendo en cuenta aspectos relacionados con los objetivos, tales como el aumento, la apertura mecánica, longitud del tubo y grosor máximo de cubreobjetos en mm. Además, aspectos del sistema de iluminación, como el condensador, diafragma y fuente de luz. En segundo lugar, sobre la platina fue dispuesto un montaje húmedo de una tira de papel periódico y se trato de enfocar de la mejor manera la letra “e “ inscrita en el mismo, procurando colocarla en el medio del campo visual del microscopio , el resultado de esta fue observado en los 3 diferentes aumentos para su posterior descripción, luego se movió el portaobjetos a la derecha para analizar las relaciones espaciales; el mismo proceso fue realizado con un montaje que contenía una tira de papel de mejor calidad con el fin de hacer una comparación. Posteriormente, sobre un portaobjetos especial se coloco una pequeña muestra de agua del lago, cubriéndola con un cubreobjetos y teniendo mucho cuidado de eliminar el agua desbordante con papel absorbente, se observo esta muestra en el microscopio en aumento de lupa hasta 40X y se anotaron las respectivas observaciones, después se contó el número de células en los campos de 4X y 10X y se calculo en numero de aumento total de las muestras y se estimó el tamaño de estas. Además, se estudiaron distintos planos (tanto en 4X como 10X) para evaluar las características del espécimen. Luego, se realizo otro montaje, colocando una gota de agua en el cubre objetos y un trozo de papel milimetrado de 1 cm 2, se cubrió con la laminilla y se enfoco a 4X y se estimó el área del campo visual, lo mismo se realizo en 10X y 40X. Además, de estimo el diámetro de un grano de polen. Después, se raspo un papa, una cebolla y un tomate con la finalidad de obtener una fina capa de pulpa para analizar en 3 montajes distintos, en los que se agrego una gota de agua y posteriormente cada una de las muestras se observaron a 4X y 10X, seguidamente con un gotero se añadió una gota de lugol a cada montaje y de analizaron a 4X y 10X, luego se corto una pequeña capa externa de una cebolla y un trozo mas de papa y se analizaron las muestras después de agregarles una gota de azul de metileno . El siguiente paso a realizar fue utilizar una baja lenguas para raspar el interior de las mejillas, obteniendo células de la mucosa bucal, la saliva se coloco en el extremo de una lámina y se mezcló con una pequeña cantidad de agua destilada junto con una gota de azul de metileno y se observó a diferentes aumentos para su completo análisis. Por último, se llevó a cabo la familiarización con el estereoscopio, identificando el ocular, objetivo, patina, tornillo de aumento y fuente de luz. Finalmente, de observaron diferentes muestras iluminándolas con luz transmitida y reflejada.

5. RESULTADOS Y ANÁLISIS:

5.1 IDENTIFICACIÓN DE LAS PARTES DEL MICROSCOPIO:

Tabla 1: Tabla que relaciona las observaciones de un portaobjetos rayado

MUESTRA

OBSERVACIONES

Se puede apreciar un tipo de relieve en donde a mayores a mayores aumentos los detalles pueden diferenciarse mejor, además dependiendo del movimiento proporcionado a la platina , era posible observar una parte de la imagen arriba y otra parte dispuesta hacia abajo. Ilustración 10: Portaobjetos rayado

(Kremer & Casatillo, 2012)

5.3 ENFOQUE DE LA MUESTRA (El mundo patas arriba): Tabla 2: Tabla que relaciona las observaciones en las tiras de papel

Muestra Tira de periódico

Aumento de 4x (colores que se observaron) papel Se observaron tonalidades de colores, morado, rosado, verde amarillo; También se alcanza a apreciar toda la forma de le letra.

Tira de papel de Se observa un mejor calidad único color negro que conforma la letra, además de poder apreciar toda la figura de la letra.

Aumento de 10x (colores que se observaron) Se distinguieron colores como: azul, verde, morado, rosado y amarillo. Además, el campo visual solo se ve la línea del medio y pequeños trazos del borde de la letra “e”

Aumento de 40x (colores que se observaron) Aunque el enfoque de la muestra se veía distorsionado, se alcanzó a distinguir tonalidades de rosado, verde y rosado. En este caso, solo se visualiza la línea del medio de la letra “e” Se visualiza un Con un amento color sólido de 40X también negro. se observa un color sólido negro.

Observaciones Se pudo apreciar distintas tonalidades de colores que conforman la letra “e” minúscula, la cual a simple vista, se ve de un color negro en su totalidad. Para esta muestra se puso apreciar como la letra “e” invertida además de presentar un único color negro.

ANÁLISIS DE LA SECCIÓN: Se puede analizar que la letra e se ve invertida, debido a que el microscopio compuesto se encuentra conformado de 2 lentes de que convergen la luz que lo atraviesa, generando que el objetivo forme

una imagen real , aumentada e invertida. Esto también se debe a que el lente objetivo tiene una corta longitud focal. (Jhoan Caña, n.d.). Además puede decirse que el aumento de 40X y 10X permiten ver en detalle la conformación de la tinta plasmada en el papel, con lo cual se comprobó que esta no es uniforme.

Tabla 3: Tabla que ilustra los diferentes aumentos

Tipo de muestra Papel de menor calidad Papel calidad

de

mejor

Aumento ocular 115X 96X 25X 118X 80X 24X

Lente objetivo 4X 10X 40X 4X 10X 40X

Aumento total 460X 960X 1000X 472X 800X 960X

Ecuación 2 : Cálculo del aumento total de una muestra

Aumento total= Aumento ocular X Aumento del objetivo

5.4 EL MUNDO EN UNA GOTA DE AGUA: En cuanto a esta sección de la práctica se obtuvieron los siguientes resultados:

Tabla 4: Muestra de agua del lago a los distintos objetivos

MUESTRA Agua del lago

OBJETIVO 4X NUMERO DE CELULAS 10

OBJETIVO 10X NUMERO DE CELULAS 7

OBSERVACIONES Se pudo apreciar estructuras con formas y tamaños diversos de color azul-verdoso, así mismo algunos microorganismos presentes en el medio. Adicionalmente se encontraron pequeñas formas ovaladas transparentes dispersas en la muestra.

En el objetivo de 10X fue mucho más fácil caracterizar las estructuras, sin embargo los individuos encontrados fueron más fáciles de observar en el aumento de 4X, debido a que mostraba un plano

un poco más general del campo visual y permitía ubicar los individuos en movimiento con mayor facilidad. Algunos de esos microrganismos corresponden a individuos característicos de este tipo de medios como plancton y bacterias, tales como bacterioplancton, fitoplancton y algunos protozoos, una de estas bacterias pueden ser las cianobacterias, ya que proporcionan ciertas características de turbidez al agua con coloraciones azul-verdosa (Como las estructuras observadas en el microscopio) las cuales son posibles de reconocer en el lago de la universidad tal cual muestra la ilustración 9. También puede tratarse de pequeñas larvas de insectos ya que corresponden a una parte esencial de la vida en el agua. Adicionalmente puede afirmar sé que esas formas alargadas sin mucho detalle corresponden a las células procariotas (dada la simpleza de las mismas) de algún microorganismo con locomoción nula (Alicia Fernández Cirelli, 2003)

Ilustración 11: Cianobacterias en agua dulce de un lago

(“

Detección de cianobacterias tóxicas en masas de agua dulce | iAgua,” n.d.)

5.5 CÁLCULO DEL ÁREA DE CAMPO VISUAL: Tabla 5: Área visual a los diferentes objetivos

Objetivo 4X 10X 40X

Diámetro 4.5 mm 2.12 mm

Área del campo visual 15.90 mm2 3.53 mm2 No tomada

Hoja de cálculo para el área de campo visual en 4X: 1. Cálculo de la hipotenusa: Primero se tuvo en cuenta el enfoque que permitiera ubicar aproximadamente un cuadrado de 4X4, sin embargo no se obtuvieron estos valores exactamente pero si una estimación a los mismos, por lo que se tomaron los lados del cuadrado como 4.02X4.02. 2. Se calculó la hipotenusa y se dividió en 2 el valor obtenido para determinar el valor del radio así: Ecuación 3: Cálculo del radio del campo visual

r=

√ (4.02 mm)2 +(4.02 mm )2 2

3. Se calculó finalmente el área del campo visual con la siguiente formula Ecuación 4: Cálculo del área del campo visual

A=π r

2

A=π (2.8 mm)2 =24.6 mm2

El valor del área del campo visual no se calculó con el objetivo de 40X debido a que no se pudo enfocar de manera óptima la hoja milimetrada con el mismo, así que no se pudo determinar un valor apto para el diámetro. De acuerdo con esta sección puede concluirse que es posible combinar la utilidad del microscopio y de métodos matemáticos de cálculo, en este caso de áreas, para obtener un valor aproximado de esta medida en elementos que sean expuestos a la observación, lo cual puede ser de gran aplicabilidad en diferentes campos de la ciencia. 5.5.1 GRANO DE POLEN Tabla 6: Tabla de grano de polen y su respectivo diámetro experimental

MUESTRA

VALOR DEL DIAMETRO 0.02 mm

Ilustración 12 :Grano de polen

5.6 OBSERVACIÓN DE CÉLULAS VEGETALES: Tabla 7 Resultados sobre la identificación de células vegetales

Muestra

Sin lugol 4x

Sin lugol 10x

Con lugol 4x

Sin lugol 10x

Papa

Ilustración 13: Muestra de papa sin lugol 4X

Ilustración 14 : Muestra de papa sin lugol 10X

Ilustración 15: Muestra de papa con lugol 4X

Ilustración 16: Muestra de papa con lugol 10X

Ilustración 17: Muestra de tomate sin lugol 4X

Ilustración 18: Muestra de tomate sin lugol 10X

Ilustración 19: Muestra de tomate con lugol 4X

Ilustración 20: Muestra de tomate con lugol 10X

Ilustración 21: Muestra de cebolla sin lugol 4X

Ilustración 22: Muestra de cebolla sin lugol 10X

Ilustración 23: Muestra de cebolla con azul de metileno 4X

Ilustración 24: Muestra de cebolla con azul de metileno 10X

Tomate

Cebolla

Observaciones

Se pudo observar formas alargadas, tipo ovalo que corresponden a las células que componen la estructura. Se pudo observar células en formas y tamaños variados distribuidos aleatoriament e Se pudo observar formas alargadas y muy organizadas distribuidas uniformement

e. ANALISÍS DE LA SECCIÓN: Tabla 8: Literatura de muestra de células vegetales

RESULTADO DE LA LITERATURA TOMATE CEBOLLA

PAPA

Ilustración 25: Células vegetales de la papa literatura

(“Ciencias de la Naturaleza: Fotografías tomadas con un microscopio,” 2012)

Ilustración 26: Células vegetales del tomate literatura

Ilustración 27: Células vegetales de la cebolla literatura

(Candela Macarena, 2010)

(Mari Carmen, 2014)

Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en esta sección de la práctica de puede concluir que en las 3 muestras y a los diferentes aumentos, es posible apreciar con claridad las células que componen a cada una, así mismo algunas de las partes que la componen en cada caso. Es decir, en la muestra de papa se alcanza a diferenciar la pared celular, dispuesta de la misma manera como se puede ver en la literatura; en la muestra analizada de tomate se pudo observar parte de la pared celular que compone la célula de igual manera dispuesta y semejante a la literatura; sin embargo, en cuanto al análisis de la cebolla se alcanza apreciar la pared celular y parte del núcleo de algunas de sus células, como consecuencia de la tinción de tejidos que aportó el lugol para la identificación de almidón en las células vegetales.

5.7 OBSERVACIÓN DE CÉLULAS ANIMALES: Tabla 9: Muestra de células animales y observaciones

MUESTRA
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