Biología y microbiología, Apuntes de Microbiología Ambiental

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Biología y Microbiología

Ambiental

Prácticas de Laboratorio

ROSA LEONOR ACEVEDO BARRIOS

Bióloga

Magister en Microbiología

Doctoranda en Toxicología Ambiental

CARLOS ALBERTO SEVERICHE SIERRA

Químico

Especialista en Ingeniería Sanitaria y Ambiental

Magister en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente

MARLON ENRIQUE CASTILLO BERTEL

Químico

Cartagena de Indias, Colombia

Cítese como: Acevedo Barrios, R.L.; Severiche Sierra, C.A. Castillo Bertel, M.E. 2013. Biología y Microbiología Ambiental. Prácticas de Laboratorio. EUMED.NED, España 2013, 94 p.

Palabras Clave: Ambiente, Determinaciones Biológicas y Microbiológicas, Laboratorio.

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PRESENTACIÓN

Ante el reconocimiento de la sociedad global de los desequilibrios causados sobre el entorno natural, surgió como una alternativa para el logro del desarrollo humano sostenible, emprender la estrategia de la educación ambiental en todos los niveles, conduciendo a la institucionalización de la formación ambiental. De igual forma en el campo educativo se inició una construcción conceptual y metodológica que ha permitido realizar programas de educación, en este contexto se suscita un análisis sobre esta dimensión de la formación integral.

El presente material no pretende ser una obra original de los autores, es simplemente una compilación y adaptación de obras publicadas por diferentes autores sobre la materia.

El objetivo de estos apuntes es el de servir como guía de estudio en los temas relacionados con el análisis ambiental biológico y microbiológico; pensando en que sea utilizado por el mayor número de personas y público en general.

El manual presenta un esquema muy general, indicando el fundamento, el ámbito de aplicación, la descripción de la metodología analítica, luego los cálculos y presentación de resultados, por último las referencias bibliográficas utilizadas en cada método.

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1. INTRODUCCIÓN

La Microbiología es la ciencia encargada del estudio de los microorganismos, seres vivos pequeños (del griego «μικρος» mikros "pequeño", «βιος» bios, "vida" y «-λογία» -logía, tratado, estudio, ciencia), también conocidos como microbios. Se dedica a estudiar los organismos que son sólo visibles a través del microscopio: organismos procariotas y eucariotas simples. Son considerados microbios todos los seres vivos microscópicos, estos pueden estar constituidos por una sola célula (unicelulares), así como pequeños agregados celulares formados por células equivalentes (sin diferenciación celular); estos pueden ser eucariotas (células con núcleo) tales como hongos y protistas, procariotas (células sin núcleo definido) como las bacterias]. Sin embargo la Microbiología tradicional se ha ocupado especialmente de los microorganismos patógenos entre bacterias, virus y hongos, dejando a otros microorganismos en manos de la Parasitología y otras categorías de la biología.

Aunque los conocimientos microbiológicos de que se dispone en la actualidad son muy amplios, todavía es mucho lo que queda por conocer y constantemente se efectúan nuevos descubrimientos en este campo. Tanto es así que, según las estimaciones más habituales, sólo un 1% de los microorganismos existentes en la biosfera han sido estudiados hasta el momento. Por lo tanto, a pesar de que han pasado más de 300 años desde el descubrimiento de los microorganismos, la ciencia de la Microbiología se halla todavía en su infancia en comparación con otras disciplinas biológicas tales como la Zoología, la Botánica o incluso la Entomología.

La Microbiología Ambiental, es el estudio de la función y diversidad de los microorganismos en sus entornos naturales. Incluye la Ecología Microbiana, la Geomicrobiología, la diversidad microbiana y la Biorremediación.

Con respecto a la Biología Ambiental, es una ciencia que estudia la posible solución a los problemas ambientales y requiere fundamentalmente de un amplio conocimiento y comprensión de los procesos básicos de tipo físico, químico y biológico que se dan en la

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naturaleza, para lo cual es necesario un personal idóneo que afronte esta problemática que integra casi todas las ramas del saber y que deben confluir en un esfuerzo por lograr una adecuada relación del hombre con su entorno.

Se analiza la problemática ambiental desde una amplia óptica biológica, con una visión integral de los componentes del medio ambiente, de tal forma que se pueden formular políticas ambientales basadas en procesos investigativos. Igualmente se realizan estudios de impacto ambiental que son definitivos para la toma de decisiones en relación con la construcción de obras y otras actividades que afecten el medio ambiente.

La Biología Ambiental está en capacidad de entender y manejar los diferentes temas de conservación ambiental y su óptimo desarrollo, como en el caso de la biodiversidad, que es considerada como patrimonio nacional y de interés para la humanidad, en la cual Colombia está catalogada como una potencia mundial desde el punto de vista de los recursos biológicos y genéticos.

Las ciencias de la vida han experimentado en las últimas décadas un desarrollo extraordinario, que ha comportado una gran diversificación de los ámbitos de estudio. Concretamente, la Biología Ambiental estudia la relación de los sistemas biológicos (organismos, especies, ecosistemas) con su entorno. Nos referimos al conocimiento de la biodiversidad y del papel que juega en el funcionamiento de la biosfera.

La Biología Ambiental está arraigada en disciplinas con una larga tradición de reconocimiento de los diferentes seres vivos como la Botánica o la Zoología, en otros que tratan del funcionamiento de los organismos y su respuesta al medio la fisiología y en otros con una vocación integradora del conjunto de seres vivos y del medio la Ecología.

En esta temática, se ha de añadir un conjunto de materias interdisciplinarias emergentes que abordan los efectos del hombre sobre la biodiversidad y su funcionamiento la Biología de la conservación, el cambio global, la Ecotoxicología.

Por lo tanto, los estudios de Biología Ambiental recogen vocaciones amantes de la naturaleza con una clara voluntad de rigor científico comprometido con los avances más

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2. PARTES, MANEJO Y USO DEL

MICROSCOPIO

Objetivo

Reconocer la importancia del microscopio Manejar correctamente el microscopio. Manejar correctamente el microscopio. Señalar los componentes mecánicos y ópticos que constituyen el microscopio.

Partes de un microscopio óptico

Figura 1. Microscopio óptico compuesto. Partes de un microscopio óptico

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Sistema óptico

OCULAR: Lente situada cerca del ojo del observador. Amplía la imagen del objetivo.

OBJETIVO: Lente situada cerca de la preparación. Amplía la imagen de ésta.

CONDENSADOR: Lente que concentra los rayos luminosos sobre la preparación.

DIAFRAGMA: Regula la cantidad de luz que entra en el condensador.

FOCO: Dirige los rayos luminosos hacia el condensador.

Sistema mecánico

SOPORTE: Mantiene la parte óptica. Tiene dos partes: el pie o base y el brazo.

PLATINA: Lugar donde se deposita la preparación.

CABEZAL: Contiene los sistemas de lentes oculares. Puede ser monocular, binocular.

REVÓLVER: Contiene los sistemas de lentes objetivos. Permite, al girar, cambiar los objetivos.

TORNILLOS DE ENFOQUE: Macrométrico que aproxima el enfoque y micrométrico que consigue el enfoque correcto.

Manejo del microscopio óptico

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Subir totalmente el condensador para ver claramente el círculo de luz que nos indica la zona que se va a visualizar y donde habrá que echar el aceite.

Girar el revólver hacia el objetivo de inmersión dejándolo a medio camino entre éste y el de x40.

Colocar una gota mínima de aceite de inmersión sobre el círculo de luz.

Terminar de girar suavemente el revólver hasta la posición del objetivo de inmersión.

Mirando directamente al objetivo, subir la platina lentamente hasta que la lente toca la gota de aceite. En ese momento se nota como si la gota ascendiera y se adosara a la lente.

Enfocar cuidadosamente con el micrométrico. La distancia de trabajo entre el objetivo de inmersión y la preparación es mínima, aun menor que con el de 40x por lo que el riesgo de accidente es muy grande.

Una vez se haya puesto aceite de inmersión sobre la preparación, ya no se puede volver a usar el objetivo 40x sobre esa zona, pues se mancharía de aceite. Por tanto, si desea enfocar otro campo, hay que bajar la platina y repetir la operación desde el paso 3.

Una vez finalizada la observación de la preparación se baja la platina y se coloca el objetivo de menor aumento girando el revólver. En este momento ya se puede retirar la preparación de la platina. Nunca se debe retirar con el objetivo de inmersión en posición de observación.

Limpiar el objetivo de inmersión con cuidado empleando un papel especial para óptica. Comprobar también que el objetivo 40x está perfectamente limpio.

Mantenimiento y precauciones

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1. Al finalizar el trabajo, hay que dejar puesto el objetivo de menor aumento en posición de observación, asegurarse de que la parte mecánica de la platina no sobresale del borde de la misma y dejarlo cubierto con su funda.
2. Cuando no se está utilizando el microscopio, hay que mantenerlo cubierto con su funda para evitar que se ensucien y dañen las lentes. Si no se va a usar de forma prolongada, se debe guardar en su caja dentro de un armario para protegerlo del polvo.
3. Nunca hay que tocar las lentes con las manos. Si se ensucian, limpiarlas muy suavemente con un papel de filtro o, mejor, con un papel de óptica.
4. No dejar el portaobjetos puesto sobre la platina si no se está utilizando el microscopio.
5. Después de utilizar el objetivo de inmersión, hay que limpiar el aceite que queda en el objetivo con pañuelos especiales para óptica o con papel de filtro (menos recomendable). En cualquier caso se pasará el papel por la lente en un solo sentido y con suavidad. Si el aceite ha llegado a secarse y pegarse en el objetivo, hay que limpiarlo con una mezcla de alcohol-acetona (7:3) o xilol. No hay que abusar de este tipo de limpieza, porque si se aplican estos disolventes en exceso se pueden dañar las lentes y su sujeción.
6. No forzar nunca los tornillos giratorios del microscopio (macrométrico, micrométrico, platina, revólver y condensador).
7. El cambio de objetivo se hace girando el revólver y dirigiendo siempre la mirada a la preparación para prevenir el roce de la lente con la muestra. No cambiar nunca de objetivo agarrándolo por el tubo del mismo ni hacerlo mientras se está observando a través del ocular.
8. Mantener seca y limpia la platina del microscopio. Si se derrama sobre ella algún líquido, secarlo con un paño. Si se mancha de aceite, limpiarla con un paño humedecido en xilol.
9. Es conveniente limpiar y revisar siempre los microscopios al finalizar la sesión práctica y, al acabar el curso, encargar a un técnico un ajuste y revisión general de los mismos.

Bibliografía

• DARNELL, J., et al. “Biología Celular y Molecular”. Editorial Médica Panamericana, Barcelona, 2003. Cuarta edición.

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3. MANEJO DEL MICROSCOPIO ÓPTICO

Nuestra capacidad para observar detalles estructurales de las células depende de manera importante de las herramientas con las que contemos. El microscopio compuesto ha sido de crucial importancia para el desarrollo de la ciencia y sigue siendo una herramienta básica en la investigación de rutina.

Objetivos

Reconocer la importancia del microscopio electrónico. Manejar correctamente el microscopio electrónico. Manejar correctamente el microscopio. Señalar los componentes mecánicos y ópticos que constituyen el microscopio. Realizar montajes húmedos. Comprobar las propiedades ópticas que posee el microscopio.

Materiales, Equipos y Reactivos

Microscopio compuesto eléctrico, portaobjetos, agua destilada, pelo de ceja, recorte de periódico (letras), hilo y cristales de sal ó azúcar.

Procedimiento

Manejo del Microscopio Observación a través del microscopio: Para el uso correcto del mismo es importante y necesario seguir los pasos que se describen a continuación.

Iluminación Prenda el microscopio con el objetivo de menor aumento (10X), observe por el ocular y ajuste la luz hasta lograr una iluminación uniforme en el campo de visión. El condensador debe estar cerca de la platina y el diafragma abierto.

Enfoque

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Actualmente los microscopios poseen lentes parafocales, es decir, tienen un sistema sincronizado de enfoque a diferentes aumentos. Así una vez enfocada la preparación a menor aumento, queda enfocada al utilizar el objetivo de mayor aumento. Para un ajuste mayor, se debe mover ligeramente el tornillo micrométrico. Por el contrario, los microscopios antiguos tenían lentes no parafocales y se corría el riesgo que al girar el revólver y pasar de una lente de menor aumento a una lente de mayor aumento, ésta última tropezara con la preparación.

Para el enfoque el procedimiento técnico es el siguiente:

Enfoque visual a menor aumento Se coloca la preparación centrada en la platina, mirando por fuera, se acerca el objetivo de menor aumento a la lámina, girando el tornillo macrométrico hasta que quede a una distancia ligeramente menor de la distancia de trabajo. Ahora se enfoca girando el tornillo macrométrico hasta ver la imagen del preparado. Una vez obtenida la imagen, complete el enfoque con el tornillo micrométrico o de ajuste fino. Si es necesario, gradúa la intensidad luminosa ajustando la apertura del diafragma y la altura del condensador. Evite sobre iluminación.

Enfoque visual a mayor aumento Una vez observada la preparación a menor aumento, pase a posición de trabajo el objetivo de mayor aumento, girando suavemente el revólver. Para el caso de microscopio con lentes parafocales, queda enfocado automáticamente y se afina el enfoque con el tornillo micrométrico. Si el microscopio posee lentes no parafocales, la lente puede tropezar con la preparación, entonces levante el objetivo empleando el tornillo macrométrico y proceda a acercar el objetivo a la preparación 8 menos de 1mm observando por fuera y no a través del ocular. Enfoque la imagen con el tornillo micrométrico alejando siempre el objetivo de la preparación.

Enfoque visual con el objetivo de inmersión (100X) Coloque una gota muy pequeña de aceite de inmersión sobre la laminilla cubreobjetos (si la preparación es un extendido fijado, coloque la gota de aceite de inmersión directamente sobre la lámina) y proceda como en el caso anterior, teniendo en cuenta

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retire el sobrante con papel absorbente. Antes de colocar la lámina sobre la platina fíjese que esté completamente seca en la parte inferior. Si usted ve que la preparación se está deshidratando puede agregar agua en forma de gota y al lado de la laminilla.

Observar el montaje a través del microscopio Inicie sus observaciones con el objetivo de menor aumento, el cual le brindará una imagen panorámica amplia y con mayor profundidad de foco. Luego pase a mayor aumento y precise las estructuras. Siéntese en posición correcta y cómoda para observar y dibujar. Acostúmbrese a observar con ambos ojos abiertos eso le evitará la fatiga ocular.

Desarrolle:

¿Cuáles son los pasos para la elaboración de un montaje húmedo? ¿Cómo se procede para lograr una iluminación adecuada? ¿Cómo se enfoca el microscopio al iniciar la observación? ¿Cómo es la posición de la imagen resultante? ¿Al mover el portaobjetos de derecha a izquierda a qué lado se mueve la imagen? ¿Con qué objetivo se logra una imagen completa o un campo de visión más grande? ¿Con qué objetivo se observa mejor los detalles de una imagen? ¿Con el objetivo de mayor aumento se necesita mayor o menor iluminación de la que se necesita con el de menor aumento?

Observar una hebra de hilo, los cristales de sal o azúcar y el pelo de ceja; Realice un montaje húmedo de cada uno; Obsérvelos al microscopio siguiendo los pasos anteriores.

Conclusiones finales:

¿Cuál es la utilidad del microscopio? ¿Qué imagen produce el microscopio simple? ¿Qué imagen produce el microscopio compuesto? ¿Qué imagen produce el objetivo? ¿Qué es poder de resolución? ¿Qué imagen produce el ocular?

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¿Para qué sirve el aceite de inmersión?

Bibliografía

• CALLE Jean Claude, et al. “Biología Celular” de las moléculas a los organismos. Ed. Continental. 2000. Primera edición.
• LODISH Harvey and Arnold Berk. 2005. Biología Celular y Molecular. 5 edición Editorial Panamericana
• PANIAGUA Ricardo, et al. “Biología Celular”. Ed MacGraw-Hill Interamericana. 2003. Segunda edición.
• SOLOMÓN .2008. Biología. Octava edición Editorial Mc Graw-Hill.