Monografía 1- Biología PDF

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LA MICROSCOPÍA: Definición, clasificación, importancia y aplicación....

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL “Año de la universalización de la salud”

“IMPORTANCIA Y APLICACIÓN DE LA MICROSCOPÍA” EXPERIENCIA CURRICULAR: BIOLOGÍA GENERAL DOCENTE: SEMINARIO REBOLLEDO MARIA ELISA AUTORES: VILLEGAS ALMENDRAS MILAGROS KIMBERLY ZAVALETA CASTILLO FERNANDO JOEL VALENCIA DIAZ ARCADIO YUPANQUI ARAUJO PABLO ENRIQUE DANILO SANCHEZ TORRES LIZANDRO RAUL PROGRAMA DE ESTUDIOS: ESCUELA DE ING. AMBIENTAL

CICLO: II GRUPO: B

2020

1

INDICE GENERAL INDICE GENERAL............................................................................................................1 INTRODUCCIÓN...............................................................................................................5 CAPITULO I.......................................................................................................................7 1.

LA MICROSCOPÍA..................................................................................................7 1.1.

DEFINICIÓN.....................................................................................................7

1.2.

PARÁMETROS ÓPTICOS................................................................................8

1.2.1. El aumento......................................................................................................8 1.2.2. Poder Resolutivo.............................................................................................8 1.2.3. Límite de Resolución......................................................................................8 1.2.4. Número de campo...........................................................................................9 1.2.5. Profundidad de campo....................................................................................9 1.2.6. Contraste.........................................................................................................9 1.3.

TIPOS DE MICROSCOPIOS............................................................................9

1.3.1. Según el sistema de iluminación.....................................................................9 1.3.1.1.Microscopio óptico......................................................................................9 1.3.1.2.Microscopio electrónico............................................................................10 1.3.1.2.1.Microscopio electrónico de transmisión ............................................10 1.3.1.2.2.Microscopio electrónico de barrido (SEM). ......................................11 1.3.1.3.Microscopio de luz ultravioleta.................................................................11

2 1.3.1.4.Microscopio de fluorescencia....................................................................12 1.3.1.5.Microscopio de luz polarizada. .................................................................12 1.3.2. Según la transmisión de la luz.......................................................................12 1.3.2.1.Microscopio de luz reflejada.....................................................................13 1.3.2.2.Microscopio de luz transmitida.................................................................13 1.3.3. Según el número de lentes............................................................................13 1.3.3.1.Microscopio simple...................................................................................13 1.3.3.2.Microscopio compuesto.............................................................................14 1.3.4. Según el número de oculares........................................................................14 1.3.4.1.Microscopio monocular ............................................................................15 1.3.4.2.Microscopio binocular...............................................................................15 1.3.4.3.Microscopio trinocular...............................................................................15 1.4.

IMPORTANCIA...............................................................................................15

1.4.1. Educación......................................................................................................16 1.4.2. Medicina:......................................................................................................17 1.4.3. En biología....................................................................................................17 1.4.4. En genética....................................................................................................17 1.4.5. En la microbiología.......................................................................................17 1.4.6. En la limnología............................................................................................18 1.5.

DESCUBRIMIENTOS CIENTÍFICOS...........................................................18

3 1.5.1. La neurona, estructura básica del sistema nervioso......................................18 1.5.2. Identificación de la enfermedad del Alzheimer............................................18 1.5.3. Primer estudio microscópico de células vivas..............................................18 1.5.4. Virus del papiloma como causa del cáncer de cuello de útero......................18 CONCLUSIONES.............................................................................................................20 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..............................................................................21 ANEXOS...........................................................................................................................23

4 INTRODUCCIÓN Desde el inicio de nuestra historia, el ser humano se topó con un inconveniente al momento de entender el mundo que lo rodea. Y es que, si bien podemos percibir el mundo macroscópico con los sentidos que disponemos, existen fenómenos que suceden de forma invisible ante nosotros, surgiendo así la necesidad de desarrollar un instrumento que nos permitiese entender dichos fenómenos. En el hombre interactúan una gran cantidad de microorganismos, que en su totalidad exigen ser estudiados en favor de un mayor conocimiento y mejora en la calidad de vida. Debido al desarrollo en el campo de la microscopía, el hombre ha logrado percibir organismos y estructuras que antes eran invisibles ante nuestros sentidos,y gracias a ello, el humano obtuvo logros enormes en el estudio de la microbiología, vinculado con las cambios de la materia orgánica, las causas de las enfermedades o los agentes implicados en los cambios geoquímicos. El microscopio es la herramienta fundamental para el estudio de tejidos tanto vegetales como animales, gracias a su alta resolución que permite ver objetos que antes estaban juntos, de forma separada. Para el ojo humano dos líneas separadas lo ve como una sola línea ya que su poder resolutivo es de aproximadamente de 0.1 mm, no importa cuánto se acerque el observador a ellas. Además los microscopios empleados en microscopía común son de tipo óptico o compuesto y el estereoscopio o de disección; se disponen de una gran variedad de modelos en su construcción. En la antigüedad en asiria, la arabe o la clásica, ya mencionaba las lentes biconvexas de su poder amplificador y de la utilización de técnicas de aumento de la imagen. en 1624 Jean Faber propuso el nombre microscopio que deriva etimológicamente del griego mikrós que significa pequeño y skoopéo es observar. No obstante, el impulsor más significativo de la

5 microscopía fue el holandés Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). Anatomista y fisiólogo, Leeuwenhoek construyó sus propios microscopios con lentes convexas que él mismo pulía. Fue uno de los primeros que aportó en estudiar la composición de la sangre, en observar y dibujar protozoos; aproximadamente en 1676 descubrió las bacterias. Los primeros microscopios simples producían difracciones y aberraciones, que se corrigieron gracias a la técnica del Doblete, aportada por Wollastone (1766-1826), aplicando al microscopio un ocular astronómico. A principios del siglo XVIII, hubo importantes modificaciones en el microscopio, tanto como la óptica como la mecánica. El descubrimiento del microscopio compuesto es contemporáneo al de las lupas y se debe principalmente a Zacarias Janssen, su primer constructor (1590). John D. mejoró las observaciones con un objetivo apocromático compuesto por una lente Divergente y convergente que están superpuestas entre sí. desde ese entonces el microscopio compuesto evolucionó progresivamente en las grandes potencias como francia, inglaterra y Alemania. Así, en la actualidad se puede hablar de la aplicación de la tecnología láser y de la informática a la microscopía.

6 CAPITULO I 1. LA MICROSCOPÍA 1.1. DEFINICIÓN Es el conjunto de técnicas que nos permitirán la observación de objetos muy pequeños a través de grandes aumentos que se podrán realizar gracias al uso de microscopios. 1.2. PARÁMETROS ÓPTICOS 1.2.1. El aumento Refleja cuántas veces más grande se puede volver a un objeto a través del uso de los lentes. Por ejemplo, en la universidades los microscopios ópticos usados durante el bachillerato pueden llegar a incrementar 400 veces el tamaño real del objeto. De manera que, si analizas un objeto con una medida de 2 mm de ancho, en el microscopio lo apreciarás con un equivalente a 800 mm de ancho. Se calcula con el producto del aumento del objetivo por el aumento del ocular. 1.2.2. Poder Resolutivo Es la capacidad para poder diferenciar a dos objetos extremadamente vecinos como separados. Por ejemplo, aquellos microscopios como los electrónicos, en donde se pueden observar de manera efectiva la distancia entre célula y célula o las separaciones entre las paredes de las membranas internas y externas de los vegetales tendrán mayor resolución que aquellos microscopios ópticos en donde no se puede apreciar esto de manera clara sino distorsionada. Depende de la longitud de onda y de la apertura numérica, la cual es la capacidad de la luz de objetivo.

7 1.2.3. Límite de Resolución Es la mínima distancia entre dos puntos para que puedan ser diferenciados entre sí. Es la inversa del poder de resolución; es decir, mientras menor sea la distancia a la cual se puedan diferenciar los puntos o líneas presentados, mayor será la resolución del microscopio. 1.2.4. Número de campo Es el diámetro de la imagen apreciada a través del ocular. Se encuentra expresada en milímetros. 1.2.5. Profundidad de campo Se le dice así al espesor de la muestra enfocada. 1.2.6. Contraste Es la variación de luz entre el objeto y el medio, es frecuentemente aumentado con las tinciones. 1.3. TIPOS DE MICROSCOPIOS 1.3.1. Según el sistema de iluminación 1.3.1.1.

Microscopio óptico. En este tipo de microscopio la muestra presentada es

iluminada por luz visible; es decir, hay un foco de luz que pasa a través de esta, llega al objetivo y pasa por el ocular para así formar la imagen en el ojo del observador. Una de sus principales ventajas es que es de mucha utilidad para poder analizar muestras vivas, por lo que podemos observar a las células realizando sus procesos metabólicos. Sin embargo, este tipo de microscopio posee una

8 resolución limitada debido a la difracción de la luz y el aumento máximo al que puede llegar es de 1500x. 1.3.1.2.

Microscopio electrónico. Este tipo de microscopio ilumina la muestra por

un haz de electrones que impactarán en una cámara de vacío. Su funcionamiento está basado en capturar los electrones omitidos o dispersados a través del uso de lentes magnéticos, para así poder formar la imagen. Una de sus ventajas principales es que gracias a que los electrones tienen una longitud de onda mucho más corta se podrá permitir observar una imagen de mayor resolución por lo que se pueden usar para observar estructuras subcelulares y sus compartimientos. Además de proporcionar la respuesta mucho antes que los métodos de cultivo tradicionales llegando así a ser una herramienta muy útil en la investigación científica. Sin embargo, una de sus principales limitaciones es que las muestras a examinar tienen que estar al vacío, lo que significa que no se pueden observar células vivas. En la histología se usan dos tipos de microscopios electrónicos: 1.3.1.2.1.

Microscopio electrónico de transmisión (TEM). Gracias a la

interacción entre los electrones y los átomos de la muestra se logra crear una imagen de la estructura interna a través de los electrones transmitidos que son dispersados al pasar por la muestra delgada, y luego son detectados en una pantalla fluorescente o película fotográfica Por otro lado, al considerarse la resolución, este instrumento puede proporcionar una resolución de aproximadamente 0,5 angstrom debido a que usa la alta frecuencia de un haz de electrones y no la

9 radiación electromagnética de la luz visible, este tipo de microscopio permite aumentos de hasta un aproximado de 50 millones de veces que los microscopios electrónicos tradicionales. Sin embargo, las imágenes que proporciona son bidimensionales, por ejemplo, los organelos celulares. 1.3.1.2.2.

Microscopio electrónico de barrido (SEM). Las imágenes

obtenidas se generan debido a que se logran detectar con el EvehartThornley los electrones reflejados que llegan a ser encontrados gracias a ciertas señales que se emiten por la interacción de estos con la superficie del espécimen. Por otro lado, la preparación para la muestra es más sencilla y se realiza depositando una capa de metal sobre estas con la finalidad de que más electrones secundarios logren rebotar y se desprendan del haz principal de electrones. Estos microscopios permiten llegar a un máximo de 2 millones de aumento y posee una alta resolución de 0,4 nanómetros que son muy útiles para observar los detalles de la superficie tisulares, de microorganismos y estudiar de manera tridimensional la cadena de aminoácidos de las proteínas u otras estructuras moleculares. Sin embargo, el aumento alcanzado no sobrepasa al que se obtiene de un microscopio electrónico de transmisión.

10 1.3.1.3.

Microscopio de luz ultravioleta. Los microscopios de este tipo iluminan

la muestra con luz ultravioleta, esta posee una longitud de onda más corta que la luz visible lo que le permite una mejor resolución. Entre sus principales ventajas se encuentra el hecho de que permite observar muestras que no son visibles al ojo humano. Asimismo, posee un mejor contraste para tipos de muestras que no pueden ser observadas con luz visible. 1.3.1.4.

Microscopio de fluorescencia. Son aquellos que generan una imagen de

la muestra a través del uso de las propiedades de la fluorescencia. Su funcionamiento se basa en que la luz excita a las moléculas fluorescentes y estas emiten una longitud que posteriormente se recolecta para formar una imagen. Entre sus mayores ventajas está el hecho de que nos permite saber la distribución de una sola especie de molécula, su ubicación y cantidad dentro de una célula.

11 1.3.1.5.

Microscopio de luz polarizada. Es conocido como microscopio

petrográfico. Este microscopio usa una onda de luz que tiene una oscilación concreta ya que se le ha añadido dos polarizadores. Es muy útil para medir las propiedades del amianto, como la birrefringencia, índice de refracción, el retraso de fases, etc. Es decir; sirve para observar las estructuras cristalinas de rocas y minerales. 1.3.2. Según la transmisión de la luz De acuerdo al camino seguido por la luz hasta llegar al objetivo, existen dos tipos básicos de microscopios ópticos: 1.3.2.1.

Microscopio de luz reflejada. Se le dice aquel microscopio que obtiene la

luz dirigida al objetivo de la reflexión que ilumina la muestra. Por tanto, es necesario iluminar el espécimen desde la parte superior de la platina. Es usado habitualmente para el análisis de materiales opacos como las estructuras metálicas o cerámicos. 1.3.2.2.

Microscopio de luz transmitida. Es aquel tipo de microscopio donde la

luz atraviesa la muestra, que será cortada en láminas muy finas. La muestra será iluminada desde debajo de la platina. Usualmente este sistema de iluminación es el más usado. 1.3.3. Según el número de lentes Existen dos tipos básicos de microscopios ópticos:

12 1.3.3.1.

Microscopio simple. Es un instrumento habitualmente conocido como

lupa, puede ampliar y observar la imagen de un objeto, dispone de una única lente convergente que pueden lograr aumentos de hasta aproximadamente 10 veces. La lente convergente generalmente se instala junto a un mango operable. Caracterizada por ser una herramienta importante en el ámbito biológico para la observación y estudio de muestras biológicas a primera instancia antes de usar otros microscopios más sofisticados como el compuesto y en el ámbito dermatológico. 1.3.3.2.

Microscopio compuesto. Es aquel que se usa para poder observar cortes

muy finos, ya que al disponer de más de dos o más lentes amplían las imágenes de objetos que son difíciles de detectar a simple vista. Usualmente empleada en la biología para la observación de especímenes prácticamente imperceptibles ante el ojo humano para la identificación de organismos patógenos que ponga en riesgo la vida de las personas. 1.3.4. Según el número de oculares En base a este criterio pueden distinguirse:

13 1.3.4.1.

Microscopio monocular. Estos microscopios disponen de un solo ocular a

través del cual observan al espécimen. Son el tipo más sencillo e ideal para usar en casa por los aficionados de la microscopía o para alguien que se desea integrar poco a poco a este campo. Entre sus mayores desventajas se encuentra el hecho de que pueden ser incómodos de usar durante periodos prolongados. Por esta razón, no son frecuentados en el ámbito profesional. 1.3.4.2.

Microscopio binocular. Como lo indica su nombre, son aquellos que

disponen de dos oculares a través del cual observan al espécimen. Estos generan más comodidad en el usuario ya que permiten observar a la muestra con ambos ojos. Este es el microscopio más usado en laboratorios de investigación. La mayor ventaja que presenta es el menor esfuerzo ocular y la regulación de la distancia entre oculares, llegando así adaptarse a las necesidades de la persona que lo usa. Es muy importante no confundir con el microscopio estereoscópico ya que son muy diferentes, pues no todo el microscopio binocular es estereoscópico. 1.3.4.3.

Microscopio trinocular. Este tipo de microscopio está constituido por tres

oculares, dos de ellos para observar el espécimen y un tercer ocular para conectarlo con una cámara digital que permitirá la conexión a un computador para apreciar las imágenes de la muestra en tiempo real. Con este tipo de microscopio es posible tomar fotografías o vídeos mientras se ve el espécimen. 1.4. IMPORTANCIA La microscopía ha sido, es y seguirá siendo una de las herramientas fundamentales para el desarrollo de la ciencia y la tecnología en todas sus diferentes ramas, porque nos da una visión

14 más amplia del mundo imperceptible por nuestros sentidos en primera instancia. Tiene un sinfín de aplicaciones, ya sea en la educación, en diagnósticos médicos, en el estudio de muestras biológicas, etc. Su desarrollo principal fue motivado por la aplicación en la biología (Lafalconi, 2001), pero también es aplicable al estudio de materiales y componentes electrónicos. La información obtenida del análisis microscópico de una muestra es variada, desde obtener la topología de la superficie para control de calidad hasta la composición elemental de la misma. Por lo tanto, resumimos la importancia de la microscopía en los siguientes ámbitos: 1.4.1. Educación En el ámbito educativo el microscopio siempre ha sido una herramienta indispensable para la investigación en biología e histología, bacteri...