Tema 1, introducción a la biología celular PDF

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Introducción a la biología celular y...

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12/9/11 Asignatura: 2 bloques -Bloque 1: CITOLOGÍA (la célula: estructura, función, orgánulos...) -Bloque 2: HISTOLOGÍA (cómo se organizan las células para dar tejidos, cómo funcionan los tejidos, etc...) TEMA 1: INTRODUCCIÓN Historia de la biología celular: Grecia: Se empezó a buscar una explicación científica sobre la estructura de los seres vivos. -Aristóteles estableció que los seres estaban constituidos por dos partes: similar y disimilar. -Galeno era un médico de Roma que realizó un compendio de todo el saber científico de la época. Este compendio se mantuvo hasta gran parte de la Edad Media. Edad Media: En esta época predomina la religión, el conocimiento se encontraba en manos de la Iglesia y el acceso a él estaba a disposición de religiosos (curas, etc). No hay desarrollo científico. Se mantiene lo dicho por Aristóteles y Galeno anteriormente. Renacimiento: Hubo mucho desarrollo científico. 1610: Galileo y los hermanos Jansen crean simultáneamente los microscopios. 1665: Hooke estudiaba láminas de corcho, en las que observó unas celdillas poliédricas similares a un panal de abejas. Lo que Hooke no sabía era que estaba viendo la estructura de las células vegetales, pero él pensaba que lo que veía eran vasos sanguíneos. 1670: Leeuwenhoek era un comerciante de telas, y usaba lentes para comprobar la calidad de sus tejidos. Era una persona muy habilidosa y construyó microscopios caseros. Fue uno de los primeros en ver protozoos en una gota de agua, espermatozoides, glóbulos rojos, etc. Negó la teoría de la generación espontánea. TEORÍA FIBRILAR: La unidad fundamental de los seres vivos son las fibras. TEORÍA GLOBULAR: Se ve que las fibras están formadas por glóbulos, por lo tanto éstos se establecen como unidad fundamental de los seres vivos. Bichat: No usó microscopios, realizó investigaciones con reacciones químicas (maceración, putrefacción, ácidos/bases...) y descubrió que los seres vivos estaban formados por tejidos, los cuales se unian formando órganos y a su vez éstos formaban aparatos o sistemas. 1830: Aparecen los microscopios compuestos, los cuales permiten ver más detalles. 1838: Schleiman (células vegetales) 1839: Schwann (células animales) Ambos elaboraron la teoría celular. 1855: Virchow completó la teoría celular diciendo que "toda célula procede de otra ya existente" TEORÍA CELULAR: -Célula: unidad fundamental de los seres vivos y unidad mínima de vida. -Las características de un organismo dependen del tipo de células que lo componen. -Toda célula procede de otra ya existente por división celular. 1900: Se pensaba que el tejido nervioso era una excepción a la teoría celular. Pero RAMON Y CAJAL unificó la teoría cellar para todos los tejidos del cuerpo humano. 1924: De Broglie funda las bases de la microscopía electrónica al postular la teoría de la dualidad onda-

corpúsculo, que permite utilizar electrones como fuente lumínica. Con los microscopios electrónicos podemos ver orgánulos. Conceptos básicos: Existen dos tipos de células: -Procariotas: Carecen de núcleo, poseen ADN circular (bacterias). -Eucariotas: Poseen núcleo, donde se encuentra el ADN que no es circular, poseen orgánulos limitados por membrana. CÉLULA EUCARIOTA: Estructura general: -Membrana plasmática: Delimita la célula. -Núcleo: Contiene el ADN, está separado por una doble membrana (al ser una invaginación). -Citoplasma: * citosol: líquido con proteínas, etc. * citoesqueleto: red de proteínas que da forma y permite el movimiento de la célula. Forma de las células eucariotas: Hay una estrecha relación entre la función y la forma de la célula, de manera que ésta adaptará la forma más adecuada para realizar la función. Ejemplos: -Piramidal: Neuronas -Etrelladas: Neuronas (ciertos tipos) -Fusiformes: Fibroblastos -Esféricas: - ... Tamaño de las células eucariotas: Promedio 10-30 micras -7 micras: Glóbulos rojos -60 micras: Célula gigante de cuerpo extraño. Tabla medidas:

1 cm

10 mm

1 mm

1000 micras (células)

1 micra

1000 nm (orgánulos)

0'1 nm

1 Amstrong (macromoleculas)

Microscopios: El ojo humano distingue dos puntos separados una distancia mínima de 200 micras. Para ver a menor separación se utiliza un sistema de lentes. Tipos: -Óptico: Utilizan la luz visible como fuente lumínica. Tienen una resolución de 0'2-0'5 micras. Para poder ver tejidos al microscopio óptico se requiere una preparación. Los pasos a seguir son: 1. Fijación: Introducir la muestra en formaldehido, así, la estructura se mantiene intacta, tal cual la hemos obtenido, ya que el formaldehído forma enlaces que evitan la degradación. 2. Inclusión: Se echa paratina líquida (a 60ºC) sobre la muestra. A temperatura ambiente la paratina solidifica con el tejido y se forma un bloque. Esto proporciona dureza para cortar el tejido sin dañarlo. 3. Corte: Se utilizan microtomos, que cortan en láminas muy finas (5 micras).

4. Colocación: en un portaobjetos. 5. Desparafinar: Aumentando la temperatura a 60ºC para que la parafina pase a estado líquido. 6. Tinción: Es necesario para distinguir estructuras. Se usan mezclas de colorantes ácidos y básicos. El colorante ácido tiñe estructuras básicas llamadas acidófilas (como el citoplasma celular). Los colorantes básicos tiñen estructuras ácidas llamadas basófilas (como el núcleo celular). Una tinción muy común es la que se realiza con hematoxilina y eosina. La hematoxilina es un colorante básico que tiñe las estructuras ácidas de un color azul o morado. La eosina es un colorante ácido que tiñe las estructuras básicas de un color entre rosa y rojo. -Electrónico: Se utiliza un haz de electrones. La longitud de honda de un haz de electrones es menor que la de un haz de fotones (los cuales se usan en la microscopía óptica). A menor longitud de onda, mayor resolución (es decir, mayores aumentos). Con el microscopio electrónico se puede llegar a 100.000 aumentos (se pueden ver moléculas). Tipos: • De transmisión: Tiene una resolución de 0'2 nm. Los electrones atraviesan la muestra, pero se necesitan cortes ultrafinos en las muestras (50 nm) porque los electrones tienen muy poco poder de penetración. Los cortes se realizan con un ultramicrotomo. Funcionamiento: Los electrones se mueven en un tubo cerrado de alto vacío. Tenemos un filamento de un metal (normalmente Volframio) que emite un haz de electrones, el cual se guía por lentes electromagnéticas hasta la muestra, y allí los electrones la atraviesan. Pueden ocurrir dos cosas: 1.Los electrones no interaccionan con los átomos de la muestra, entonces la atraviesan y siguen su camino. 2. Los electrones interaccionan con los átomos de la muestra y pierden energía cinética. Para recoger la información al haber pasado los electrones necesitamos: -Placa de fluorescencia: La imagen recogida suele ser en blanco y negro, pero con la placa fluorescente, al recibir el haz de electrones, si tienen mucha energía se recogen unos puntos de luz muy luminosos (regiones electrolúcidas). Pero si el electrón ha interactuado con los átomos de la muestra y ha perdido energía cinética, se ven puntos oscuros (regiones electrodensas). -Negativo fotográfico -Cámara CCD Las muestras a observar por el microscopio electrónico llevan tinciones de metales pesados que se adhieren a las zonas más líquidas, y por lo tanto estas zonas se ven más oscuras. • De barrido: El haz de electrones no atraviesa la muestra, obtenemos imágenes

tridimensionales de la superficie de ésta. No se requieren cortes ultrafinos, para ver la superficie se usa la metalización (proceso por el cual se recubre la muestra con una capa de un metal pesado (suele ser oro o paladio). Tenemos un filamento que emite un haz de electrones que recorre toda la muestra, cuando llegan a la superficie, chocan y emiten electrones secundarios, que se recogen con un detector y se reconstruye la superficie de la muestra. La intensidad depende del ángulo con el que se haya emitido el electrón secundario. Preparación de muestras para el uso del microscopio electrónico: 1.Fijación: Mediante glutaraldehído y OsO4 (este último da contraste). Las muestras son muy bien conservadas, mejor que con formaldehído. 2.Inclusión: SOLO MICROSCOPIO DE TRANSMISIÓN. Se necesitan los cortes ultrafinos, por lo tanto metemos la muestra en resinas epoxi o en materiales plásticos. Dan mucha dureza a la muestra. Se corta con un ultramicrotomo con cuchillas de diamante. 2.Metalización: SOLO MICROSCOPIO DE BARRIDO. Se recubre la muestra con una capa de metal pesado (oro, paladio). 3.Tinción: SOLO MICROSCOPIO DE TRANSMISIÓN. Con iones de metales pesados (acetato de uranilo, citrato de plomo)....