En organismos multicelulares, varias células de un tipo particular se interconectan entre sí y realizan funciones compartidas para formar tejidos (por ejemplo, tejido muscular, tejido conectivo y tejido nervioso), varios tejidos se combinan para formar un órgano (por ejemplo, estómago, corazón , o cerebro), y varios órganos forman un sistema de órganos (como el sistema digestivo, el sistema circulatorio o el sistema nervioso). Varios sistemas que funcionan juntos forman un organismo (como un elefante, por ejemplo).
Hay muchos tipos de células, y todas se agrupan en una de dos grandes categorías: procariotas y eucariotas. Las células animales, las células vegetales, las células fúngicas y las células protistas se clasifican como eucariotas, mientras que las células de bacterias y arqueas se clasifican como procariotas. Antes de discutir los criterios para determinar si una célula es procariota o eucariota, examinemos primero cómo los biólogos estudian las células.
Microscopía
Las células varían en tamaño. Con pocas excepciones, las células individuales son demasiado pequeñas para ser vistas a simple vista, por lo que los científicos usan microscopios para estudiarlas. Un microscopio es un instrumento que magnifica un objeto. La mayoría de las imágenes de las células se toman con un microscopio y se llaman micrografías.
Microscopios de luz
Para darle una idea del tamaño de una célula, un glóbulo rojo humano típico tiene aproximadamente ocho millonésimas de metro u ocho micrómetros (abreviado como µm) de diámetro; la cabeza de un alfiler mide aproximadamente dos milésimas de metro (milímetros o mm) de diámetro. Eso significa que aproximadamente 250 glóbulos rojos podrían caber en la cabeza de un alfiler.
La óptica de las lentes de un microscopio óptico cambia la orientación de la imagen. Una muestra que está del lado derecho y hacia la derecha en el portaobjetos del microscopio aparecerá al revés y hacia la izquierda cuando se ve a través de un microscopio, y viceversa. De manera similar, si la diapositiva se mueve hacia la izquierda mientras se mira a través del microscopio, parecerá que se mueve hacia la derecha, y si se mueve hacia abajo, parecerá que se mueve hacia arriba. Esto ocurre porque los microscopios usan dos juegos de lentes para ampliar la imagen. Debido a la forma en que la luz viaja a través de las lentes, este sistema de lentes produce una imagen invertida (los binoculares y un microscopio de disección funcionan de manera similar, pero incluyen un sistema de aumento adicional que hace que la imagen final parezca vertical).
La mayoría de los microscopios para estudiantes se clasifican como microscopios de luz. La luz visible pasa a través y es doblada por el sistema de lentes para permitir al usuario ver la muestra. Los microscopios de luz son ventajosos para ver organismos vivos, pero dado que las células individuales son generalmente transparentes, sus componentes no son distinguibles a menos que estén coloreados con manchas especiales. Sin embargo, la tinción generalmente mata las células.
Los microscopios de luz comúnmente utilizados en el laboratorio universitario de pregrado se amplían hasta aproximadamente 400 veces. Dos parámetros que son importantes en la microscopía son el aumento y el poder de resolución. La ampliación es el grado de ampliación de un objeto. El poder de resolución es la capacidad de un microscopio para permitir que el ojo distinga dos estructuras adyacentes como separadas; cuanto mayor sea la resolución, más cerca estarán esos dos objetos y mejor será la claridad y el detalle de la imagen. Cuando se usan lentes de inmersión en aceite, el aumento generalmente se incrementa a 1,000 veces para el estudio de células más pequeñas, como la mayoría de las células procariotas. Debido a que la luz que ingresa a una muestra desde abajo se enfoca en el ojo de un observador, la muestra se puede ver con microscopía de luz. Por esta razón, para que la luz pase a través de una muestra, la muestra debe ser delgada o translúcida.
Un segundo tipo de microscopio utilizado en laboratorios es el microscopio de disección. Estos microscopios tienen un aumento menor (20 a 80 veces el tamaño del objeto) que los microscopios de luz y pueden proporcionar una vista tridimensional de la muestra. Los objetos gruesos se pueden examinar con muchos componentes enfocados al mismo tiempo. Estos microscopios están diseñados para brindar una vista ampliada y clara de la estructura del tejido, así como de la anatomía de todo el organismo. Al igual que los microscopios de luz, los microscopios de disección más modernos también son binoculares, lo que significa que tienen dos sistemas de lentes separados, uno para cada ojo. Los sistemas de lentes están separados por una cierta distancia y, por lo tanto, proporcionan una sensación de profundidad en la vista de su sujeto para facilitar las manipulaciones manuales. Los microscopios de disección también tienen una óptica que corrige la imagen para que parezca que se ve a simple vista y no como una imagen invertida. La luz que ilumina una muestra bajo un microscopio de disección generalmente proviene de arriba de la muestra, pero también puede dirigirse desde abajo.
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| La mayoría de los microscopios de luz utilizados en un laboratorio universitario de biología pueden aumentar las células hasta aproximadamente 400 veces. Los microscopios de disección tienen un aumento menor que los microscopios de luz y se utilizan para examinar objetos más grandes, como los tejidos. |
Microscopios Electronicos
A diferencia de los microscopios de luz, los microscopios electrónicos utilizan un haz de electrones en lugar de un haz de luz. Esto no solo permite un mayor aumento y, por lo tanto, más detalles, sino que también proporciona un mayor poder de resolución. La preparación de una muestra para su observación bajo un microscopio electrónico lo matará; por lo tanto, las células vivas no se pueden ver con este tipo de microscopía. Además, el haz de electrones se mueve mejor en el vacío, lo que hace imposible ver materiales vivos.
En un microscopio electrónico de barrido, un haz de electrones se mueve hacia adelante y hacia atrás a través de la superficie de una célula, reflejando los detalles de las características de la superficie celular por reflexión. Las células y otras estructuras generalmente están recubiertas con un metal como el oro. En un microscopio electrónico de transmisión, el haz de electrones se transmite a través de la célula y proporciona detalles de las estructuras internas de la célula. Como puede imaginar, los microscopios electrónicos son significativamente más voluminosos y caros que los microscopios de luz.
(a) Las bacterias de Salmonella se observan con un microscopio óptico. (b) Esta micrografía electrónica de barrido muestra la bacteria Salmonella (en rojo) que invade las células humanas.
CONEXIÓN PROFESIONAL: Citotecnólogo
¿Alguna vez has oído hablar de una prueba médica llamada prueba de Papanicolaou? En esta prueba, un médico toma una pequeña muestra de células del cuello uterino de una paciente y la envía a un laboratorio médico donde un citotecnólogo tiñe las células y las examina para detectar cualquier cambio que pueda indicar cáncer cervical o una infección microbiana.
Los citotecnólogos (cyto- = cell) son profesionales que estudian las células mediante exámenes microscópicos y otras pruebas de laboratorio. Están entrenados para determinar qué cambios celulares están dentro de los límites normales o son anormales. Su enfoque no se limita a las células cervicales; estudian especímenes celulares que provienen de todos los órganos. Cuando notan anormalidades, consultan a un patólogo, que es un médico que puede hacer un diagnóstico clínico.
Los citotecnólogos juegan un papel vital en salvar la vida de las personas. Cuando se descubren anormalidades temprano, el tratamiento de un paciente puede comenzar antes, lo que generalmente aumenta las posibilidades de un tratamiento exitoso.
| Estas células del cuello uterino, vistas a través de un microscopio óptico, se obtuvieron de una prueba de Papanicolaou. Las células normales están a la izquierda. Las células de la derecha están infectadas con el virus del papiloma humano. |
Teoría celular
Los microscopios que utilizamos hoy en día son mucho más complejos que los utilizados en el siglo XVII por Antony van Leeuwenhoek, un comerciante holandés que tenía una gran habilidad en la fabricación de lentes. A pesar de las limitaciones de sus lentes ahora antiguos, van Leeuwenhoek observó los movimientos de protistas (un tipo de organismo unicelular) y esperma, que colectivamente denominó "animalcules".
En una publicación de 1665 llamada Micrographia, el científico experimental Robert Hooke acuñó el término "célula" (del latín cella, que significa "habitación pequeña") para las estructuras en forma de caja que observó al ver el tejido de corcho a través de una lente. En la década de 1670, van Leeuwenhoek descubrió bacterias y protozoos. Los avances posteriores en la construcción de lentes y microscopios permitieron a otros científicos ver diferentes componentes dentro de las células.
A fines de la década de 1830, el botánico Matthias Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann estudiaban tejidos y propusieron la teoría celular unificada, que establece que todos los seres vivos están compuestos de una o más células, que la célula es la unidad básica de la vida, y que todo lo nuevo Las células surgen de las células existentes. Estos principios siguen vigentes hoy.
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