Estructura celular INDICE. Introducción.....................................................................................................3 Métodos de estudio....................................................................................4 Microscopio óptico............................................................................................5 Microscopio electrónico....................................................................................6 Microscopio de campo oscuro.............................................. ...........................8 Microscopio de contraste de fases...................................................................8 Microscopio de fluorescencia...........................................................................9 Microscopio invertido.....................................................................................10 Autorradiografía............................................................................................10 Tipos Celulares.........................................................................................11 Estructura célula Eucarionte.........................................................................12 Membrana celular o plasmática....................................................................13 Citoplasma y Citosol.....................................................................................14 Citoesqueleto.................................................................................................14 Organelos celulares eucariontes...................................................................15 Estructura de la célula Procarionte...............................................................22 Membrana citoplásmatica.............................................................................25 Citoplasma....................................................................................................32 Pared celular.................................................................................................33 Glicocalix y Cápsula......................................................................................38 Nucleoide.......................................................................................................39 Flagelos.........................................................................................................39 Fimbrias o Pili................................................................................................40 Endoesporas Bacterianas.............................................................................41

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Tinciones.....................................................................................................45 Examen de muestra al microscopio...............................................................46 Bacterias Gram Negativas............................................................................50 Bacterias Gram Positivas..............................................................................51 Tinción de Rodamina Auramina....................................................................53 Tinción de Naranja de Acridina.....................................................................53 Tinción de Ziehl Neelsen(BAAR)....................................................................53 Tinción de Blanco de Calcofluor....................................................................54 Tinción de Carbolfucsina...............................................................................54 Tinción de Fucsina........................................................................................54 Tinción de Welch...........................................................................................55 Tinción de Feulgen........................................................................................55 Tinción de las Esporas..................................................................................55 Conclusión.....................................................................................................56 Bibliografía....................................................................................................57 INTRODUCCIÓN. El siguiente trabajo trata de la estructura celular, tanto de células eucariontes y procariontes, abarcando los métodos de estudio, entre los cuales se destacan, distintos tipos de microscopios; óptico, electrónico, de campo oscuro, entre otros, también se mostrara la célula eucarionte y toda sus estructuras, tanto organelos como componentes fundamentales, además de incluir a la célula procarionte, con todas sus estructuras internas y externas, entre las cuales podemos citar; nucleoide, pared celular, flagelos, etc., y por ultimo se dará a conocer los distintos tipos de tinciones más característicos y utilizados en los laboratorios, para analizar las células y sus estructuras, como lo es la tinción de Gram, la cual es una de las más utilizadas, pero hay otras que también se usan y que luego se detallaran en el trabajo. Métodos de Estudio. Para poder ver una microestructura biológica hay un gran problema, que las células y sus organelos, son muy pequeños al ojo humano, para superar este problema, se construyeron y se perfeccionaron instrumentos capaces de aumentar significativamente las imágenes, mostrando así todas las partes y las estructuras celulares, imperceptibles al ojo humano, estos instrumentos son los microscopios. La palabra microscopio viene del griego: "mikro" = pequeño y "scopeõ" = mirar (para mirar cosas pequeñas). El primer microscopio para ver microorganismos fue confeccionado en 1660 por Antoni van Leeuwenhoek 2

(1632−1723), este holandés usó microscopios simples construidos por él mismo (se dedicaba a pulir lentes para fabricar sus microscopios que, como mucho, alcanzarían unos 300 aumentos) y desde ese momento se comienza a utilizar el microscopio para observar lo que no estaba al alcance del ojo humano Con el paso del tiempo se comenzó a perfeccionar el microscopio, y hoy en día existe una variada gama de microscopios, los que son el principal método de estudio para las células y microorganismos. En la imagen se observa el primer microscopio de van Leeuwenhoek. Escalas microscópicas Qué vemos a simple vista · De gran tamaño: kilómetros de montañas o de mar. · De tamaño humano: una persona, un animal... · De 1 centímetro: moscas, abejas... · De 1 milímetro: garrapatas, pulgas y otros insectos. Qué vemos al microscopio óptico · Amebas y protozoos: Una décima de milímetro. · Glóbulos rojos y otras células: Una centésima de milímetro. · Bacterias: Milésimas de milímetro. Qué vemos con el microscopio electrónico · Cromosomas: décimas de micra .Virus: centésimas de micra ..Moléculas: milésimas de micra. Microscopio de óptico. El tipo de microscopio más utilizado es el microscopio óptico, que ocupa la luz visible para crear una imagen aumentada del objeto. El microscopio óptico más simple es la lente convexa doble con una distancia focal corta. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces. Por lo general se utilizan microscopios compuestos, que disponen de varias lentes con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios ópticos pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces. El microscopio compuesto consiste en dos sistemas de lentes, el objetivo y el ocular, montados en extremos opuestos de un tubo cerrado. El objetivo está compuesto de varias lentes que crean una imagen real aumentada del objeto examinado. Las lentes de los microscopios están dispuestas de forma que el objetivo se encuentre en el punto focal del ocular. Cuando se mira a través del ocular se ve una imagen virtual aumentada de la imagen real. El aumento total del microscopio depende de las longitudes focales de los dos sistemas de lentes. El equipamiento adicional de un microscopio consta de un armazón con un soporte que sostiene el material examinado y de un mecanismo que permite acercar y alejar el tubo para enfocar la muestra. Los especímenes o muestras que se examinan con un microscopio son transparentes y se observan con una luz que los atraviesa, y se suelen colocar sobre un rectángulo fino de vidrio. El soporte tiene un orificio por el que pasa la luz. Bajo el soporte se encuentra un espejo que refleja la luz para que atraviese el espécimen. El microscopio puede contar con una fuente de luz eléctrica que dirige la luz a través de la muestra. Los microscopios que se utilizan en entornos científicos cuentan con varias mejoras que permiten un estudio integral del espécimen. Dado que la imagen de la muestra está ampliada muchas veces e invertida, es difícil moverla de forma manual. Por ello los soportes de los microscopios científicos de alta potencia están 3

montados en una plataforma que puede moverse con tornillos micrométricos. Algunos microscopios cuentan con soportes giratorios. Todos los microscopios de investigación cuentan con tres o más objetivos montados en un cabezal móvil que permite variar la potencia de aumento. En la imagen superior un microscopio óptico. Microscopio electrónico. El alto poder de resolución del microscopio electrónico ha permitido que los científicos observen con detalles las estructuras de las células eucariota y procariota. La mayor resolución de este microscopio se debe a que los electrones tienen una longitud de onda mucho menor que la de la luz y pueden mostrar estructuras mucho más pequeñas. La longitud de onda más corta de la luz visible es de alrededor de 4.000 ángstroms (1 ángstrom es 0,0000000001 metros). La longitud de onda de los electrones que se utilizan en los microscopios electrónicos es de alrededor de 0,5 ángstroms. Hay dos tipos básicos de microscopios electrónicos: el microscopio electrónico de transmisión (Transmission Electron Microscope, TEM) y el microscopio electrónico de barrido (Scanning Electron Microscope, SEM). Un TEM dirige el haz de electrones hacia el objeto que se desea aumentar. Una parte de los electrones rebotan o son absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan formando una imagen aumentada del espécimen. Para utilizar un TEM debe cortarse la muestra en capas finas, no mayores de un par de miles de ángstroms. Se coloca una placa fotográfica o una pantalla fluorescente detrás del objeto para registrar la imagen aumentada. Los microscopios electrónicos de transmisión pueden aumentar un objeto hasta un millón de veces. Un microscopio electrónico de barrido crea una imagen ampliada de la superficie de un objeto. No es necesario cortar el objeto en capas para observarlo con un SEM, sino que puede colocarse en el microscopio con muy pocos preparativos. El SEM explora la superficie de la imagen punto por punto, al contrario que el TEM, que examina una gran parte de la muestra cada vez. Su funcionamiento se basa en recorrer la muestra con un haz muy concentrado de electrones, de forma parecida al barrido de un haz de electrones por la pantalla de una televisión. Los electrones del haz pueden dispersarse de la muestra o provocar la aparición de electrones secundarios. Los electrones perdidos y los secundarios son recogidos y contados por un dispositivo electrónico situado a los lados del espécimen. Cada punto leído de la muestra corresponde a un píxel en un monitor de televisión. Cuanto mayor sea el número de electrones contados por el dispositivo, mayor será el brillo del píxel en la pantalla. A medida que el haz de electrones barre la muestra, se presenta toda la imagen de la misma en el monitor. Los microscopios electrónicos de barrido pueden ampliar los objetos 100.000 veces o más. Este tipo de microscopio es muy útil porque, al contrario que los TEM o los microscopios ópticos, produce imágenes tridimensionales realistas de la superficie del objeto. Se han desarrollado otros tipos de microscopios electrónicos. Un microscopio electrónico de barrido y transmisión (Scanning Trasnmission Electron Microscope, STEM) combina los elementos de un SEM y un TEM, y puede mostrar los átomos individuales de un objeto. El microanalizador de sonda de electrones, un microscopio electrónico que cuenta con un analizador de espectro de rayos X, puede analizar los rayos X de alta energía que produce el objeto al ser bombardeado con electrones. Dado que la identidad de los diferentes átomos y moléculas de un material se puede conocer utilizando sus emisiones de rayos X, los analizadores de sonda de electrones no sólo proporcionan una imagen ampliada de la muestra, como hace un microscopio electrónico, sino que suministra también información sobre la composición química del material.

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Microscopio electrónico. Microscopio de campo oscuro. Se le llama también ultramicroscopio y es un microscopio óptico ordinario cuyo sistema condensador ha sido modificado para dirigir la luz a la preparación desde los lados, de tal modo que sólo la luz difractada por la preparación pasa al ocular y se hace visible. A causa de esta disposición, la muestra aparece iluminada sobre un fondo oscuro. La microscopía de campo oscuro hace posible la observación en estado vivo de partículas y células que de otra manera estarían por debajo de los límites de resolución del microscopio óptico, aunque resulten visibles pocos detalles estructurales. Esta forma también se utiliza para analizar elementos biológicos transparentes sin manchas, invisibles con la iluminación normal. La microscopia de campo oscuro ha sido ampliamente usada en el estudio de pequeñas células móviles tales como Treponema pallidum, la espiroqueta causante de la sífilis, que es invisible con la microscopía óptica ordinaria, por que tiene un diámetro menor de 0.2 um, el cual no se puede observar a la luz directa. Microscopio de campo oscuro. Microscopio de contraste de fases. El microscopio de contraste de fases se basa en el hecho de que las sondas luminosas que pasan a través de objetos transparentes, como las células, emergen en fases diferentes según las propiedades de los materiales por los que pasan. Un sistema óptico especial convierte esta diferencia de fase en una diferencia de intensidad; de este modo, unas estructuras aparecen más oscuras que otras. Una característica importante es que así se diferencian las estructuras internas en las células vivas e incluso sin tener que teñirlas, en cambio con el microscopio ordinario se observan preparaciones de materiales muertos y teñidos. El microscopio confocal utiliza potentes rayos láser y una mejor imagen lograda por computador para proporcionar así una visión casi tridimensional de muestras gruesas fluorescentes. La microscopia confocal ha hecho importantes contribuciones al campo de la biología celular, e incluso en muchos laboratorios de bacteriología, el microscopio de contraste de fases ha reemplazado prácticamente el microscopio óptico común como instrumento de investigación. Microscopio de fluorescencia Algunos colorantes denominados fluorocromos tienen la propiedad de ser excitados (pasar a un nivel superior de energía) cuando absorben luz ultravioleta (luz de longitud de onda corta). A medida que las moléculas excitadas regresan a su estado normal liberan el exceso de energía en forma de luz visible de mayor longitud de onda que la radiación excitante. Esta propiedad se denomina fluorescencia. Se han desarrollado métodos microscópicos modernos que aprovechan la mayor detección que posibilita este sistema. Este tipo de microscopios lleva una fuente luminosa que emite radiaciones ultravioleta, en el límite del espectro visible, que atraviesan el material de la preparación de la misma forma en que lo hace un microscopio óptico común. Las lentes suelen ser de cuarzo ya que el vidrio absorbe la radiación ultravioleta. A continuación del objetivo lleva unos filtros que retienen la radiación ultravioleta, que es peligrosa para el ojo humano, dejando pasar solamente la radiación visible, que no es peligrosa. Hoy día se utiliza mucho un microscopio de fluorescencia en el cual la luz es emitida desde arriba del 5

preparado (epifluorescencia). Un filtro deja pasar luz de la longitud de onda deseada para excitar al fluorocromo y un filtro barrera en el objetivo protege al ojo del observador de la radiación fluorescente. Los objetos fluorescentes aparecen brillantemente iluminados contra un fondo oscuro, según el color del colorante usado. Microscopio invertido. En el laboratorio de virología se utiliza muchísimo el microscopio invertido que no es más que una variante del microscopio convencional que, tal y como indica su nombre, tiene invertida la posición normal de los objetivos, que están, en el revólver, por debajo de la platina, mientras que la luz de la fuente de iluminación, a través del condensador y del diafragma, llega desde encima de la platina, lo que facilita cierto tipo de trabajos como el control del estado de las monocapas celulares cuando se trabaja con botellas o tubos de cultivo. En la imagen un microscopio invertido y sus partes. Autorradiografía. Si las células a las que se han incorporado isótopos radioactivos se fijan a un portaobjetos, se cubren con emulsión fotográfica y se almacenan en la oscuridad por un periodo adecuado, aparecen huellas en la película revelada que salen de los sitios de desintegración radiactiva. Si las células se marcan con un emisor débil como el tritio, las huellas son lo suficientemente cortas como para mostrar la posición del marcador radiactivo en la célula. Este procedimiento, denominado Autorradiografía, ha sido muy útil para seguir la replicación del ADN con el empleo de timidina marcada con tritio como trazador especifico. Una variación de este método; se conoce como hibridación in situ y se usa para detectar la presencia de ácido nucleico viral, bacteriano y micótico en células y tejidos. Tipos celulares. La célula es la unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general dice que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas son organismos pluricelulares que están formados por muchos millones de células, organizadas en tejidos y órganos. Las células se dividen en células eucariota o procariota; Eucariota, también eucarionte, organismo vivo formado por células que tienen núcleos verdaderos, es decir, separados del citoplasma por una membrana doble bien diferenciada, por el contrario, los procariotas o procariontes, son organismos cuyos núcleos celulares no están envueltos por una membrana nuclear. Los términos procariota y eucariota proceden de la voz griega káryon, que significa `nuez' o `semilla' y hace referencia al núcleo; eucariota quiere decir `núcleo bien formado' (núcleo verdadero) y procariota `antes del núcleo'. Las células procarióticas carecen, además de núcleo verdadero, de flagelos, cilios, retículo endoplasmático y mitocondrias. Todos los procariotas son organismos unicelulares, la mayoría de ellos bacterias, mientras que los eucariotas pueden ser unicelulares, que comprenden los protozoos, y pluricelulares que incluyen hongos, plantas y metazoos. Estructura de la Célula Eucarionte. Las células eucariontes son generalmente mayores tanto en estructura, forma, tamaño y más complejas que las células procariontes. Las células eucariontes pueden ser animal o vegetal, ambas tienen casi los mismos organelos, variando solamente algunos. En ambas imágenes se muestran células eucariontes, la de arriba es vegetal y la de abajo es animal. Membrana celular o plasmática. 6

El contenido de todas las células vivas está rodeado por una membrana delgada llamada membrana plasmática, o celular, que marca el límite entre el contenido celular y el medio externo. La membrana plasmática de las células eucarioticas es una estructura dinámica formada por 2 capas de fosfolípidos en las que se introducen moléculas de colesterol y proteínas. Los fosfolípidos tienen una cabeza hidrófila y dos colas hidrófobas. Las dos capas de fosfolípidos se sitúan con las cabezas hacia fuera y las colas, hacia dentro. Es decir, los de la capa exterior de la membrana hacia el líquido extracelular y los de la capa interior hacia el citoplasma. Las proteínas metidas en las capas de fosfolípidos cumplen diversas funciones como la de transportar grandes moléculas hidrosolubles, como azúcares y ciertos aminoácidos. También hay proteínas unidas a carbohidratos (glicoproteínas) en la membrana. El grosor de la membrana celular varia entre 4 a 5 nanómetros (nm) y actúa como una barrera selectiva reguladora de la composición química de la célula. La mayor parte de los iones y moléculas solubles en agua son incapaces de cruzar de forma espontánea esta barrera, y precisan de la concurrencia de proteínas específicas de transporte o de canales proteicos. De este modo la célula mantiene concentraciones de iones y moléculas pequeñas distintas de las imperantes en el medio externo. Otro mecanismo, que consiste en la formación de pequeñas vesículas de membrana que se incorporan a la membrana plasmática o se separan de ella, permite a las células animales transferir macromoléculas y partículas aún mayores a través de la membrana. Citoplasma y citosol. El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. En él tienen lugar la mayor parte de las reacciones metabólicas de la célula. Está compuesto por el citosol, una solución acuosa concentrada que engloba numerosas estructuras especializadas y orgánelos. El citosol es un gel de base acuosa que contiene gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas, y en la mayor parte de las células es, con diferencia, el más voluminoso (en las bacterias es el único compartimento intracelular). En el citosol se producen muchas de las funciones más importantes del metabolismo celular, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula. Aunque muchas moléculas del citosol se encuentran en estado de solución verdadera y se desplazan con rapidez de un lugar a otro por difusión libre, otras están ordenadas de forma rigurosa. Estas estructuras ordenadas confieren al citosol una organización interna que actúa como marco para la fabricación y descomposición de grandes moléculas y canaliza muchas de las reacciones químicas celulares a lo largo de vías restringidas. Citoesqueleto El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos que se encuentra en el citosol y que ocupa el interior de todas las células animales y vegetales. Adquiere una relevancia especial en las animales, que carecen de pared celular rígida, pues la función principal del citoesqueleto es mantener la estructura y la forma de la célula. Actúa como bastidor para la organización de la célula y la fijación de orgánelos y enzimas. También es responsable de muchos de los movimientos celulares. En muchas células, el citoesqueleto no es una estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar. Se forma a partir de tres tipos principales de filamentos proteicos: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas accesorias.

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Microtúbulos: Son filamentos largos, formados principalmente por la proteína tubulina, son los componentes más importantes del citoesqueleto y pueden formar asociaciones estables, tales como; los centriolos, que son cilindros localizados en el interior del centrosoma(figura 1), exclusivos de células animales, al mirarlos con microscopio se observa que la parte externa de los centriolos esta formado por nueve tripletes de microtúbulos(figura 3), además los centriolos se cruzan formando un ángulo de 90°(figura 2). Figura 1 Figura 2 Figura 3 Microfilamentos: Se sitúan principalmente en la periferia celular, debajo de la membrana y están formados por hebras de la proteína actina, trenzadas en hélice, cuya estabilidad se debe a la presencia de ATP e iones de calcio. Cuando se encuentran asociados a los filamentos de miosina, son los responsables de la contracción muscular. Se encuentran dispersos por todo el citoplasma; pero se concentran fundamentalmente por debajo de la membrana plasmática. Filamentos Intermedios: Formados por diversos tipos de proteínas. Son polímeros muy estables y resistentes. Especialmente abundantes en el citoplasma de las células sometidas a fuertes tensiones mecánicas (queratina, desmina) ya que su función consiste en repartir las tensiones, que de otro modo podrían romper la célula. Se extienden por todo el citoplasma y se anclan a la membrana plasmática proporcionando a las células resistencia mecánica. Orgánelos Celulares Eucariontes. Dentro de las células se encuentra una variada gama de orgánelos; Núcleo: Se caracteriza por su membrana nuclear; que es una continuación del retículo endoplásmico, que contiene muchos poros grandes a través de los cuales pasan sustancias como proteínas y RNA, y que tiene una permeabilidad selectiva de intercambio hacia el exterior e interior. Normalmente posee forma esférica u oval. El núcleo contiene la información hereditaria de la célula en la forma de DNA. El DNA está combinado con proteínas denominadas histonas, dándole una apariencia fibrilar. Esta combinación de DNA y proteínas se llama cromatina. Durante la división celular la cromatina se condensa en cromosomas. Dentro del carioplasma se encuentra el nucleolo, el cual aparece más oscuro con el microscopio electrónico. Alrededor del 5 al 10% del nucleolo es RNA, siendo el resto proteína. Esta estructura es el lugar de síntesis del RNA ribosomal y de los componentes esenciales del ribosoma. Los componentes proteicos de los ribosomas sintetizados en el citoplasma entran en el núcleo a través de los poros nucleares para combinarse con el RNA ribosomal recién sintetizado. Tanto las proteínas como el RNA forman las dos subunidades de los ribosomas que salen del carioplasma a través de los poros y se convierten en funcionales en el citoplasma. Retículo endoplásmico: El retículo endoplásmico es una red membranosa de sacos y túbulos que a menudo están conectados a la membrana nuclear y citoplásmica. Existen dos formas de retículo endoplásmico: el rugoso y el liso. El rugoso posee ribosomas y el liso no lo posee. La superficie externa del RE rugoso está cubierta de diminutas estructuras llamadas ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas. Transporta las proteínas producidas en los ribosomas hacia las regiones celulares en que sean necesarias mediante el citoplasma o hacia el aparato de Golgi, desde donde se pueden exportar al exterior. El RE liso desempeña varias funciones. Interviene en la síntesis de casi todos los lípidos glucógeno y esteroides que forman la membrana celular y las otras membranas que rodean las demás estructuras celulares, como las mitocondrias. Las células especializadas en el metabolismo de lípidos, como las hepáticas, suelen tener más RE liso. El RE liso también interviene en la absorción y liberación de calcio para mediar en algunos tipos de actividad celular.

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El retículo endoplásmico liso está implicado también en la síntesis de glucógeno, y esteroides. Los canales del retículo endoplásmico liso también sirven para la distribución de las sustancias sintetizadas en él. En la imagen se observa el retículo endoplásmico liso y rugoso.

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