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Biología Celular e Histología: Introducción Histórica.
A la Teoría Celular se llegó gracias a una serie de descubrimientos científicos que fueron ligados a la mejora de la calidad de los microscopios.
A pesar de que el origen de los microscopios es todavía hoy incierto, se atribuye a la figura de Zacharias Janssen la invención del primer microscopio óptico compuesto hacia 1590. Los primeros microscopios compuestos producidos por los Janssen eran simplemente un tubo de 45 cm de largo y 5 cm de diámetro con una lente convexa en cada extremo. Este instrumento llegó a tener entre 3 y 9 aumentos, dependiendo del tamaño de la abertura del diafragma.
Más adelante, en 1665, Robert Hooke (fue uno de los científicos experimentales más importantes de la Historia de la Ciencia) publicó el libro Micrographia, relato de cincuenta observaciones microscópicas y telescópicas con detallados dibujos. Éste libro contiene por primera vez la palabra célula.
Hooke descubrió las células observando en el microscopio (x30) una laminilla de corcho, dándose cuenta de que estaba formada por unas pequeñas cavidades poliédricas que recordaban a las celdillas de un panal. Por ello cada cavidad se llamó célula.
Robert Hooke no supo demostrar lo que estas celdillas significaban como constituyentes de los seres vivos. Lo que estaba observando eran células vegetales muertas con su característica forma poligonal.
Anthony van Leeuwenhoek, contemporáneo de Hooke, fue un comerciante y científico holandés, conocido por las mejoras que introdujo a la fabricación de microscopios y por sus descubrimientos pioneros sobre los protozoarios y bacterias; los glóbulos rojos y el sistema de capilares, los espermatozoides y los ciclos vitales de los insectos.
Los mayores problemas de la época para el avance científico fueron:
- La limitada resolución de los microscopios, pues Anthony van Leeuwenhoek no reveló el secreto de sus lentes.
- La Inquisición, que se dedicaba a la supresión de lo considerado herejía.
Hasta que no se dispuso de buenos microscopios ópticos, a principios del siglo XIX, no se descubrió que todos los seres vivos, tanto animales como vegetales, están formados por células.
Matthias Schleiden, junto con su compatriota (ambos eran alemanes) el fisiólogo Theodor Schwann, formuló la Teoría Celular.
Schleiden dictaminó que todos los embriones vegetales se originan a partir de una única célula. Treinta años después Schwann la hizo extensiva a los animales.
“Todos los embriones animales se originan a partir de una única célula”. Por lo tanto, podemos concluir que:
- La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, de tal manera que la actividad vital de éstos es el resultado de la suma de las actividades de todas las células, entre las cuales existe una coordinación.
La Teoría Celular quedaba así definida por los siguientes principios:
- Los seres vivos están formados por una sola célula, unicelulares, o por varias, pluricelulares.
- La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos.
- Las células son las formas más elementales de vida que presentan todas las funciones propias de un ser vivo, o lo que es lo mismo, las células poseen una individualidad propia que les caracteriza como unidades vitales.
- Todas las células se originan a partir de células preexistentes.
Camillo Golgi fue un médico y citólogo italiano que a pesar de los escasos medios con que contaba, logró importantes resultados con sus experimentos, entre los que destaca el método de la tintura mediante nitrato de plata, que supuso una revolución en el estudio en laboratorio de los tejidos nerviosos. Empleando éste método, identificó una clase de célula nerviosa dotada de unas extensiones (o dendritas) mediante las cuales se conectan entre sí otras células nerviosas.
En 1876, continuó el examen de las células nerviosas, obteniendo pruebas de la existencia de una red irregular de fibrillas, cavidades y gránulos (que en adelante se llamaría Aparato de Golgi en su honor), que desempeña un papel esencial en operaciones celulares como la construcción de la membrana, el almacenamiento de lípidos y proteínas o el transporte de partículas a lo largo de la membrana plasmática.
Recibió el Premio Nobel de Medicina junto con Santiago Ramón y Cajal.
Santiago Ramón y Cajal fue un médico español, especializado en Histología y Anatomo- patología microscópica. Obtuvo el Premio Nobel de Medicina en 1906 por descubrir los mecanismos que gobiernan la morfología y los procesos conectivos de las células nerviosas, una nueva y revolucionaria teoría que empezó a ser llamada “Doctrina de la Neurona”, basada en que el tejido cerebral está compuesto por células individuales, es decir, que las neuronas no eran continuas sino contiguas.
Severo Ochoa fue un científico de nacionalidad española y desde 1956 también estadounidense. En 1959 fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina.
observados. El microscopio óptico más simple es la lente convexa doble con una distancia focal corta. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta quince veces. Por lo general, se utilizan microscopios compuestos que disponen de varias lentes con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos de estos pueden aumentar por encima de las 2000 veces.
- Microscopía óptica normal (de campo brillante coloreado): El material a observar se colorea con colorantes específicos que aumentan el contraste y revelan detalles que no aprecian de otra manera
- Microscopía de campo brillante: el material se observa sin coloración. La luz pasa directamente y se aprecian detalles que estén naturalmente coloreados.
- El microscopio en campo oscuro utiliza una luz muy intensa en forma de un cono hueco concentrado sobre el espécimen. El campo de visión del objetivo se encuentra en la zona hueca del cono de luz y sólo recoge la luz que se refleja en el objeto. Por ello las porciones claras del espécimen aparecen como un fondo oscuro y los objetos minúsculos que se están analizando aparecen como una luz brillante sobre el fondo. Esta forma de iluminación se utiliza para analizar elementos biológicos transparentes y sin manchas, invisibles con iluminación normal.
- Microscopía en contraste de fase: se usa principalmente para aumentar el contraste entre las partes claras y oscuras de las células sin colorear. Es ideal para especímenes delgados, o células aisladas. El microscopio de fase ilumina el espécimen con un cono hueco de luz, como en el microscopio en campo oscuro. Sin embargo en el microscopio de fase el cono de luz es más estrecho y entra en el campo de visión del objetivo, que contiene un dispositivo en forma de anillo que reduce la intensidad de la luz y provoca un cambio de fase de un cuarto de la longitud de onda. Este tipo de iluminación provoca variaciones minúsculas en el índice de
refracción de un espécimen transparente, haciéndolo visible. Este tipo de microscopio es muy útil a la hora de examinar tejidos vivos, por lo que se utiliza con frecuencia en biología y medicina.
- Nomarski, microscopía diferencial dos rayos de luz polarizada y las imágenes combinadas aparecen como si la célula estuviera proyectando sombras hacia un lado. Fue diseñado para observar relieves de especímenes muy difíciles de manejar, es muy u los tratamientos de fertilización in espécimen es muy grueso para usar contraste de fases
- Microscopía de fluorescencia colorante fluorescente aplicado al corte es estimulado por un haz de luz, emitiendo parte de la energía absorbida como rayas luminosas: esto se conoce como fluorescencia. La luz fluorescente de mayor longitud de o como si viniera directamente del colorante.
Microscopio electrónico de transmisión: transmisión fue desarrollado entre 1931 y 1933 por ese primer microscopio electrónic los microscopios modernos consisten en adicionar más lentes para incrementar el ámbito de aumentos y darle mayor versatilidad.
El microscopio electrónico ha de ser ultrafina y la imagen se obtiene a partir de los electrones que atraviesan dicha muestra. Debido a que los electrones tienen una longitud de onda mucho menor que la de la luz visible, pueden mostrar estructuras mucho más pequeñas. La im final aparece como una fotografía en blanco y negro.
fracción de un espécimen transparente, haciéndolo visible. Este tipo de microscopio es muy útil a la hora de examinar tejidos vivos, por lo que se utiliza con frecuencia en biología y medicina. Nomarski, microscopía diferencial de contraste de interferencia (DIC dos rayos de luz polarizada y las imágenes combinadas aparecen como si la célula estuviera proyectando sombras hacia un lado. Fue diseñado para observar relieves de especímenes muy difíciles de manejar, es muy u los tratamientos de fertilización in-vitro actuales. DIC se usa cuando el espécimen es muy grueso para usar contraste de fases Microscopía de fluorescencia: una sustancia natural en las células o un colorante fluorescente aplicado al corte es estimulado por un haz de luz, emitiendo parte de la energía absorbida como rayas luminosas: esto se conoce como fluorescencia. La luz fluorescente de mayor longitud de onda se observa como si viniera directamente del colorante.
Microscopio electrónico de transmisión: El primer microscopio electrónico transmisión fue desarrollado entre 1931 y 1933 por Ernst Ruska. La óptica básica de microscopio electrónico se mantiene hasta nuestros días; los cambios en los microscopios modernos consisten en adicionar más lentes para incrementar el ámbito de aumentos y darle mayor versatilidad.
utiliza un haz de electrones para visualizar una mu ha de ser ultrafina y la imagen se obtiene a partir de los electrones que atraviesan dicha muestra. Debido a que los electrones tienen una longitud de onda mucho menor que la de la luz visible, pueden mostrar estructuras mucho más pequeñas. La im final aparece como una fotografía en blanco y negro.
fracción de un espécimen transparente, haciéndolo visible. Este tipo de microscopio es muy útil a la hora de examinar tejidos vivos, por lo que
de contraste de interferencia (DIC). Utiliza dos rayos de luz polarizada y las imágenes combinadas aparecen como si la célula estuviera proyectando sombras hacia un lado. Fue diseñado para observar relieves de especímenes muy difíciles de manejar, es muy utilizado en vitro actuales. DIC se usa cuando el
una sustancia natural en las células o un colorante fluorescente aplicado al corte es estimulado por un haz de luz, emitiendo parte de la energía absorbida como rayas luminosas: esto se conoce nda se observa
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. La óptica básica de se mantiene hasta nuestros días; los cambios en los microscopios modernos consisten en adicionar más lentes para incrementar el
utiliza un haz de electrones para visualizar una muestra que ha de ser ultrafina y la imagen se obtiene a partir de los electrones que atraviesan dicha muestra. Debido a que los electrones tienen una longitud de onda mucho menor que la de la luz visible, pueden mostrar estructuras mucho más pequeñas. La imagen
También hay métodos para detectar ARN, azúcares…
- La tinción de PAS (Ácido Periódico de Schiff) pone de manifiesto los mucopolisacáridos. Si se pone de manifiesto un determinado enzima presente en determinadas neuronas hablaremos entonces de Enzimohistoquímica. Hay técnicas que utilizan la unión específica entre antígenos (ag.) y anticuerpos (ac.). Son las técnicas inmunocitoquímicas o inmunohistoquímicas. Los anticuerpos son proteínas que fabrica el sistema inmunitario que se unen a fragmentos proteicos que se llaman antígenos. Para poner una proteína de manifiesto en una muestra, la purificamos y la inyectamos en el animal, que fabricará anticuerpos contra distintas partes de ese antígeno (proteína). Los anticuerpos o inmunoglobulinas las fabrican los linfocitos. Hay anticuerpos monoclonales que provienen de un único clon de linfocitos, y anticuerpos policlonales, que es la mezcla de anticuerpos distintos que fabrican los diferentes linfocitos contra un mismo antígeno. Los anticuerpos policlonales reaccionan causando falsos positivos. Deberíamos comprobar cuál es el anticuerpo más específico (el que dé menos falsos positivos).
- Técnica inmunocitoquímica directa: Consiste en unir el anticuerpo que se tiene que unir al antígeno con una molécula que emita fluorescencia como la fluoresceína (m. confocal). En muchos casos el antígeno es tan escaso que un método directo no serviría para identificarlo. Cuando un método directo no sirve para identificar el antígeno hay que llevar a cabo un método indirecto.
- Técnica inmunocitoquímica indirecta: Una vez creado el anticuerpo (1), hay que utilizar un anticuerpo (2) contra ese anticuerpo (1) que se une al antígeno que queremos identificar. El anticuerpo (2) sería una inmunoglobulina de un segundo animal de otra especie al que se le inyectaron anticuerpos del primer animal. Un método indirecto sería el método ABC, que utiliza el hecho de que unas proteínas tengan afinidad por otras. De lo que se trata es de que se revele la peroxidasa. Esto ocurre echando un sustrato del enzima que produce un precipitado de color marrón visible en el microscopio óptico. En el microscopio electrónico de transmisión necesitamos algo unido a los anticuerpos que sea electrodenso y lo que se usa es el oro coloidal. Partículas pequeñas (10nm – 25nm) con las que se pueden hacer marcajes dobles, que se unen a la muestra dándole electrodensidad. (Crioultramicrotomo: cortes para MET de una muestra congelada).
- Autorradiografía (para microscopio óptico o microscopio electrónico). Si a un animal o cultivo celular se le suministran moléculas marcadas con isótopos radiactivos se puede ver donde se incorporan y dentro de qué estructuras forman parte (nucleótidos… etc…). Hay células que incorporan ese nucleótido marcado con radiactividad y las células emitirán esa radiactividad. Luego se hace una sección del tejido. Para detectar la radiactividad de la sección
ponemos una película fotográfica y al esperar, la radiactividad llegará a la película fotográfica y se impresionaran esos tonos en la película.
