LA HERENCIA

INTRODUCCIÓN El material vivo que en la reproducción sexual conecta una generación con la siguiente es microscópico. Consiste en una pequeña célula, el óvulo, producida por el progenitor femenino, que es fecundada por otra célula, aún más pequeña, el espermatozoide, producida por el progenitor masculino. El cigoto así formado se desarrolla de acuerdo con un conjunto de instrucciones codificadas en las moléculas de ADN del núcleo celular. Tras un período de desarrollo, el nuevo individuo se asemeja a sus progenitores en casi todos los aspectos, pero difiere también de uno de ellos o de ambos en varios aspectos importantes. ¿Cuáles son los factores que contribuyen a esas semejanzas y diferencias entre los organismos?. Uno de ellos la HERENCIA. Podríamos decir, entonces, que: La HERENCIA de un individuo es el conjunto de instrucciones codificadas en el ADN que recibe a través de las células sexuales de sus progenitores. Un segundo factor importante que afecta el desarrollo y la vida posterior del individuo es el AMBIENTE. Una planta puede heredar la capacidad de florecer y fructificar, pero no lo hará si se la mantiene en la oscuridad. LA GENÉTICA La comprobación del parecido de los hijos con los padres o abuelos es un hecho que se repite de generación en generación. Si bien fue fácil de observar, resultó sin embargo, difícil de interpretar. Fue GREGOR MENDEL, monje austríaco, quien en 1856 llegó a establecer que: Las características biológicas de los individuos están determinadas por "factores", que pasan de padres a hijos sin que la transferencia modifique la naturaleza de estos "factores". El comportamiento de los "factores hereditarios" podía predecirse aplicando leyes o relaciones matemáticas sencillas (por lo menos en algunos casos). Para llegar a estas conclusiones trabajó paciente y metódicamente durante años, con plantas de arvejas. Con la enorme cantidad de datos recogidos, y sus conclusiones, publicó en 1866 un informe que presentó en la Asociación Naturalista de Brünn. Su trabajo recorrió toda Europa y América, sin embargo pasarían muchos años antes de que alcanzara repercusión. Recién en 1902, WALTER SUTTON (estadounidense), redescubrió el trabajo de Mendel. Determinó que los factores hereditarios de los que él hablaba corresponden a segmentos de ADN llamados GENES, ubicados en los cromosomas. Numerosas experiencias realizadas principalmente con la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, por genetistas como Morgan, Bridges, Sturtevant, Muller y otros, alrededor de 1910, confirmaron las conclusiones de Sutton, que luego constituyeron la llamada TEORÍA CROMOSÓMICA DE LA HERENCIA. VOCABULARIO Ya alrededor de la época de Morgan se cambió la nomenclatura mendeliana de "factor" por la actual de "gen". Como esta denominación, existe en genética una terminología específica, que se describe a continuación: GEN: unidad hereditaria que está en el cromosoma, consistente en una secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN. Es transmisible de una generación a otra y su información afecta la aparición de un rasgo biológico. En un mismo cromosoma hay varios genes. Dado que los cromosomas existen de a pares en las células somáticas, cada célula contiene dos genes para cada rasgo a heredar. Se los simboliza con letras. Ej.: gen A, gen B. LOCUS: lugar que ocupa el gen en el cromosoma. (plural=loci).

ALELOS o ALELOMORFOS: genes que llevan dos o más informaciones alternativas sobre un mismo rasgo. Por ejemplo, en las arvejillas, el rasgo color de semilla puede presentarse en dos alternativas: amarillo o verde. Los alelos ocupan la misma posición (locus) en cromosomas homólogos y se separan durante la meiosis, de tal manera que se puede recibir cualquiera de ellos, pero no ambos.

ALELO DOMINANTE y RECESIVO: En un individuo los dos alelos para un determinado rasgo pueden ser diferentes. Por ejemplo, una planta de arvejilla puede heredar un gen para semilla amarilla y el otro alelo para semilla verde, sin embargo la semillas que produce la planta son amarillas. En este caso uno de los alelos encubre los efectos del otro, ese alelo que se pone de manifiesto (gen para color amarillo) se llama DOMINANTE. El alelo que queda oculto no puede expresarse (gen para color verde) se denomina RECESIVO. Al simbolizarlos se le asigna una letra mayúscula al gen dominante, y la correspondiente minúscula al alelo recesivo: A= gen para el alelo dominante a= gen para el alelo recesivo HOMOCIGOTA: Si los dos genes que gobiernan un rasgo son iguales (ambos dominantes o ambos recesivos), el individuo que los porta se denomina HOMOGIGOTA para ese rasgo.

HETEROCIGOTA: Si los dos genes que gobiernan un rasgo son distintos (uno dominante y otro recesivo), el individuo que los porta se denomina HETEROCIGOTA para ese rasgo.

GENOTIPO: Es la constitución genética de un individuo . Los tres posibles genotipos para un rasgo son : Homocigota dominante Ej.: AA Homocigota recesivo Ej.: aa Heterocigota Ej.: Aa Nota: los individuos heterocigotas se nombran siempre anteponiendo el gen dominante. FENOTIPO: corresponde a los rasgos observables de un organismo, debidos a las interacciones del genotipo y el ambiente. Por ejemplo: los fenotipos posibles para el rasgo "color de semilla" de arvejas son: Semilla verde x Semilla amarilla Entonces:

PRIMERA LEY DE MENDEL Cruza monohíbrida: ¿Cómo se comporta un par de genes? La primera ley de Mendel se refiere a la herencia de un carácter o rasgo tomado independientemente para su estudio (cruza monohíbrida) y predice el comportamiento del par de genes que gobierna dicho rasgo. A continuación analizaremos una cruza monohíbrida desde los conocimientos de que hoy tenemos. 1) Planteo del cruzamiento Especie: plantas de arvejas Carácter a analizar: color de la semilla Partiremos de dos individuos progenitores o generación parental, a los que supondremos provenientes de líneas puras u homocigóticas para este carácter. Les asignaremos arbitrariamente los símbolos para identificarlos:

2) Gametos Una vez planteada la cruza, cabe preguntarse qué genes portarán las gametos de los respectivos progenitores. Para responder a esto recordemos que: Ambos alelos del par ocupan loci equivalentes en cromosomas homólogos

En genética no nos importa la cantidad de gametas producidas, sino su calidad, es decir, la información o genes que portan. Desde este punto de vista, cada progenitor produce sólo un tipo de gametos. Lo representamos del siguiente modo:

3) Unión de gametos y obtención de los descendientes: Filial 1 (F1) Se procede a la unión de los genes que llevan las gametas, tal como ocurre en la fecundación. Así se obtiene la constitución genética de la F1. Resumiendo lo hasta aquí expuesto:

4) Resultados del cruzamiento Se deben explicar el GENOTIPO y el FENOTIPO de los descendientes. De esta cruza sólo es posible obtener individuos heterocigotos, por lo tanto amarillos. Entonces:

¿Qué ocurriría si se cruzan dos individuos de la F1? 1) Planteo de cruzamiento

2) Gametas Dado que la constitución genética de ambos progenitores es la misma, analizaremos la gametogénesis una vez:

De las 4 gametos obtenidas en la meiosis, 2 portarán el gen A y otras 2 el gen a. Cada padre origina 2 tipos de gametos:

3) Unión de gametos y obtención de los descendientes: Filial 2 (F2) Cualquier gameto de un padre tiene la misma probabilidad de fecundar a cualquier gameto del otro padre. Para expresar todos los cruzamientos potenciales, en este caso, es aconsejable distribuir las gametos en un tablero de Punnett:

Las intersecciones nos indicarán las distintas fecundaciones posibles, y, por lo tanto, los potenciales descendientes de esta cruza 4) Resultados del cruzamiento Pueden expresarse en cualquiera de las siguientes formas: 25% AA; 50% Aa; 25% aa Proporción genotípica ¼ AA; ½ Aa; ¼ aa 1 AA; 2Aa; 1 aa 75% amarillo; 25% verdes Proporción fenotípica ¾ amarillos; ¼ verdes 3 amarillos; 1 verde Éstas son las proporciones típicas de una F2 en cualquier cruza monohíbrida, y representan una probabilidad estadística a la cual se acercan los resultados reales cuando el número de cruzas es muy grande. Notar que en la F2 reaparece el fenotipo recesivo de la generación parental (G.P.) que había quedado enmascarado en la F1. Ahora estamos en condiciones de interpretar correctamente el enunciado de la primera ley de Mendel o LEY DE LA SEGREGACIÓN DE LOS GENES:

CRUZA MONOHÍBRIDA Cruzamiento prueba: Para que una semilla sea verde, la planta tiene que ser homocigota para el alelo recesivo (aa). Ahora, si la planta presenta semillas amarillas, su genotipo puede ser homocigota dominante (AA) o heterocigota (Aa). ¿Cómo diferenciar a estas últimas plantas entre sí? Mendel resolvió este problema cruzando a la planta de genotipo desconocido con una planta homocigota recesiva para el color de la semilla. ¿Qué resultados se obtienen de esta cruza de prueba? Examinemos los dos casos posibles: 1) Si el individuo de genotipo desconocido es homocigota dominante, el 100% de la descendencia presentará el fenotipo correspondiente al gen dominante:

2) Si el individuo incógnita es heterocigota, el 50% de la descendencia tiene el fenotipo dominante (igual al progenitor incógnita) y el 50% tiene el fenotipo recesivo (igual al progenitor de prueba). Por lo tanto: sólo aparecen individuos con el rasgo recesivo (aa) si el progenitor es heterocigota (Aa) y nunca si es homocigota dominante (AA).

RETROCRUZA Si la progenie es apareada con alguno de sus progenitores (o con individuos con un genotipo idéntico a aquél de sus progenitores) la cruza se denomina retrocruza. Algunas veces se utiliza el término retrocruza como sinónimo de cruza de prueba en la literatura genética. SEGUNDA LEY DE MENDEL Cruza polihíbrida: ¿Cómo se comportan varios pares de genes? En los cruzamientos precedentes hemos considerado la herencia de un solo par de genes. Sin embargo, los individuos no heredan los genes de uno en uno, sino que los heredan todos al mismo tiempo. Se impone entonces el estudio de cruzamientos en los que se tome en cuenta la transmisión simultánea de dos o varios pares de genes. A estas cruzas se las denomina dihíbridas, trihíbridas, etc. ¿Cómo se comportan los genes en estos casos?

Aquí Mendel descubrió una regla fundamental, que se conoce como segunda ley de Mendel o ley de la segregación independiente. Expresada en términos modernos se formula así: En otras palabras, dos o más caracteres producidos por genes localizados en dos o más pares distintos de cromosomas "se heredan independientemente", cada carácter se expresa como si no estuvieran presentes los demás. Podemos comprender bien el significado de la ley examinando la herencia simultánea de los caracteres color y textura de la semilla en plantas de arveja:

1) Planteo del cruzamiento G.P. fenotipos semillas amarillas lisas X semillas verdes rugosas G.P genotipos AA.BB X aa.bb 2) Gametos Progenitor AA.BB

El individuo doble homocigota produce gametas con la misma información genética. Esto también se verifica para el otro progenitor.

3) Unión de gametos : F1

4) Resultado de la cruza : F1 Genotípicamente: 100% Aa.Bb (heterocigota para ambos caracteres). Fenotípicamente: 100% semillas amarillas y lisas. Cruzamiento entre dos individuos de la F1 1) Planteo del cruzamiento F1 Aa.Bb x Aa.Bb 2) Gametos

En conclusión, de la naturaleza de la meiosis se desprende que: • Cada gameto lleva un solo alelo de cada par. (A ó a; B ó b). • Cada gameto lleva alelos de todos los pares considerados. (Un alelo para color y un alelo para textura). • La combinación de alelos en las gametos depende del azar: A con B = AB A con b = Ab a con B = aB a con b = ab Una vez comprendido esto, no es necesario efectuar todos los pasos aquí desarrollados para obtener las gametos de cada progenitor. Basta tomar las conclusiones enunciadas como reglas de trabajo.

3) Unión de gametos: F2

*dobles homocigotas / *dobles heterocigotas Nota: Al expresar los genotipos de los descendientes, reunir los alelos del mismo par. Ej. Correcto: AA.BB / Ej. Incorrecto: AB.AB 4) Resultado de la cruza Proporción genotípica de F2 Proporción fenotípica de F2 1/16 AA.BB 9/16 amarillas lisas 1/16 AA.bb 3/16 amarillas rugosas 1/16 aa.BB 3/16 verdes lisas 1/16 aa.bb 1/16 verdes rugosas 2/16 AA.Bb 2/16 Aa.BB 2/16 Aa.bb 2/16 aa.Bb 4/16 Aa.Bb A pesar de que los caracteres color y textura se heredan simultáneamente y producen una razón fenotípica 9:3:3:1, considerándolos separadamente la razón es 3:1. Los caracteres se heredan independientemente. LIGAMIENTO Al tratar la segunda ley de Mendel hemos recalcado que para que se cumpla la herencia independiente los genes deben estar localizados en cromosomas no homólogos. Dado que en el hombre existen 23 pares de cromosomas y muchos cientos de rasgos hereditarios diferentes, es obvio que debe haber muchos genes en cada cromosoma. Los genes localizados en el mismo cromosoma se dice que están LIGADOS y se heredan en bloque. Cuando existe LIGAMIENTO no se cumple la segunda ley de Mendel. Consideremos dos pares de genes, A/a y B/b, situados en el mismo par de homólogos. Supongamos un individuo heterocigota para ambas características: Aa. Bb, en el cual el gen A está ligado al gen b y el gen a está ligado al gen B. ¿Qué tipo de gametos produce este individuo?

Sólo se obtienen en las gametos dos de las cuatro combinaciones de los alelos posibles: Ab y aB. No aparecen los gametos ab ni AB. Esto está predeterminado por la posición de los genes en los cromosomas. ENTRECRUZAMIENTO GENÉTICO o CROSSING-OVER Al realizar un gran número de cruzas con individuos como el analizado en el punto anterior se observó que, si bien la mayor parte de las veces los genes se heredan de acuerdo con lo que es dable esperar por el ligamiento, en algunos casos los genes se comportan como si no estuviesen ligados. ¿Qué haría posible que el individuo de nuestro ejemplo produzca gametos ab y AB? Morgan propuso una hipótesis para explicar este hecho, que luego fue probada por la observación microscópica de células en meiosis. La respuesta es: el crossing-over. El crossing-over anula los efectos del ligamiento. Cuanto mayor es la distancia entre dos genes de un cromosoma, mayor es la frecuencia de crossing-over entre ellos. El entrecruzamiento es una fuente de variabilidad genética.

HERENCIA NO MENDELIANA No todas las características se heredan de una manera tan simple como el color de las semillas de arveja. En realidad hemos analizado que la herencia simple, en la que solamente interviene un par de genes, es la excepción y no la regla. También hemos analizado que el ligamiento y el crossing-over introducen variaciones en los resultados que describiera Mendel al aplicar su segunda ley. Cabe preguntarnos: ¿Mendel se equivocó?. No fue así. El material que Mendel seleccionó para trabajar arrojó resultados que concordaban con lo que sus hipótesis le hacían esperar. Pero con otros materiales no se puede llegar a los mismos resultados. Hoy, entonces, se considera que existen genes que se comportan respondiendo a la herencia mendeliana, mientras que otros quedan incluidos en la herencia NO Mendeliana, tal es el caso del ligamiento y crossing-over, como así también los casos que se describirán a continuación:  Dominancia incompleta  Alelos múltiples  Codominancia  Herencia ligada al sexo DOMINANCIA INCOMPLETA No se necesita que una característica sea completamente dominante sobre la otra. Muy a menudo la combinación de genes diferentes tiende a producir grados variables de dominancia parcial o incompleta; en este caso, el fenotipo del heterocigota resulta diferente del de ambos homocigotas. La dominancia parcial o incompleta es aquella condición en la cual un gen dominante no logra imponer su expresión en forma total en el heterocigota ALELOS MÚLTIPLES Muchos genes tienen más de un alelo para un determinado rasgo. Los grupos sanguíneos A, B, AB y O son ejemplos de alelos múltiples (genes A, B y O). Los alelos A y B son ambos dominantes, se dice que son codominantes, mientras que el alelo O es recesivo. Si una persona tiene sangre tipo AB, significa que por lo menos uno de sus padres tenía el alelo A y el otro B. Si una persona tiene sangre tipo A significa que un alelo fue heredado de uno de sus padres y que un alelo A ó O fue heredado del otro. Una persona con sangre tipo O debe tener ambos padres portadores de un alelo O, aunque fenotípicamente sean A ó B. Genética de los grupos sanguíneos A, B y O

Son alelos múltiples cuando en el locus de un cromosoma puede encontrarse uno cualquiera de tres o más genes distintos. Cualquiera sea el número de genes que controlan la aparición de un rasgo, un individuo sólo presenta dos, uno de cada cromosoma de un par de homólogos CODOMINANCIA Cuando existe codominancia entre dos alelos, el fenotipo del heterocigota está determinado por la expresión individual de ambos genes. Ej.: grupo sanguíneo AB. HERENCIA LIGADA AL SEXO En la especie humana, los genes "diferenciadores" del sexo se encuentran en cromosomas particulares: los cromosomas sexuales, gonosomas o alosomas. El par sexual puede estar constituido por:

El sexo de un individuo queda determinado en el momento de la fecundación, dependiendo del cromosoma sexual que aporta el espermatozoide (X ó Y), ya que el óvulo siempre aporta un X.

Uniones Intercelulares

UNIONES INTERCELULARES

En organismos multicelulares, virtualmente toda célula actúa en íntimo contacto con sus vecinas y con componentes de la matriz extracelular. Tales interacciones ocurren de varias formas y se inician luego de la fertilización. De hecho, el proceso de embriogénesis puede en algún sentido ser resumido, como un complejo y exquisitamente orquestado juego de agrupamientos en diferentes poblaciones celulares. Desde el inicio, las interacciones específicas célula - célula y célula - matriz son necesarias para que el mantenimiento de la integridad epitelial y la producción de la respuesta imflamatoria ante una agresión, entre muchos otros procesos. La ruptura de los contactos celulares es incompatible con la supervivencia y es un signo característico en la patogénesis del cáncer y de los estados de deficiencia inmunes.

Las moléculas de adherencia celular y las uniones intercelulares son las dos razones por las que las células actúan recíprocamente y con su ambiente extracelular. Algunas de las proteínas de adherencia de las células son componentes de las uniones intercelulares. En casi todos los tipos de uniones, dichas moléculas relacionan superficies de membrana contiguas y terminan fijando a las células al citoesqueleto.

Las uniones intercelulares son clasificadas típicamente en tres grupos que varían físicamente en su composición molecular y funcionalmente en la relación que establecen entre células adyacentes.

   En las uniones estrechas , oclusivas o zona ocludens se unen células epiteliales formando una capa continua que restringe la permeabilidad.

   Los Desmosomas, hemidesmosomas y uniones adherentes fijan células entre si y con la matriz extracelular, contribuyendo a la formación y mantenimiento de los tejidos.

   Las uniones del hendidura, comunicantes, uniones gap o nexus o uniones de anclaje forman poros entre células que permiten el acoplamiento, facilitando la comunicación intercelular.

·        UNIONES ESTRECHAS

Las uniones estrechas "pegan" de manera individual a las células vecinas manteniéndolas juntas dentro de la misma capa de epitelio.

Estas uniones impiden a la mayoría de las moléculas cruzar el epitelio entre las células. El agua puede difundir a través ellas, pero la mayoría de los iones e incluso las moléculas pequeñas, como azúcares simples y aminoácidos no pueden ingresar.

Las uniones estrechas forman una especie de cinturón que rodea todo el perímetro celular

Las uniones estrechas están formadas por la ocludina y por una familia de moléculas denominadas claudinas, que son las proteínas transmembrana encargadas de establecer los contactos célula-célula. Las claudinas parecen ser las más importantes en el establecimiento de la unión y en estas uniones forman unos poros que dejan pasar ciertos iones. Hay 20 tipos de claudinas, cada una de las cuales forma uno poro extracelular distinto y así favorecen a la selectividad de su permeabilidad intercelular según el tipo de claudina que expresen.

·        UNIONES DE ANCLAJE:

Desmosomas, hemidesmosomas y uniones adherens

Las células que conforman tejidos y órganos deben fijarse entre sí y a la matriz extracelular. Para tal fin, han desarrollado varios tipos de complejos de unión, y en cada caso, diferentes proteínas transmembrana se extienden a través de la membrana celular uniendo proteínas del citoesqueleto de una célula con proteínas del citoesqueleto de su vecina.

Se observan tres tipos de uniones, y difieren entre sí por la proteína del citoesqueleto a la que se unen, así como por la proteína transmembrana .

Las uniones de anclaje no sólo mantienen las células juntas, también proporcionan cohesión estructural a los tejidos. Estas uniones son muy abundantes en los tejidos que están sujetos a tensión mecánica constante como la piel y el miocardio.

 Desmosomas

Los desmosomas puede visualizarse a manera de remaches a través de la membrana de células adyacentes. Están compuestos por glicoproteínas integrales de la familia de las cadherinas, denominadas desmogleínas y desmocolinas.  están constituidos por una placa proteica en la cara interna citosólica de la MP, llamada placa del desmosoma en la cual se insertan filamentos intermedios del citoesqueleto, que se continúan con las cadherinas  que  se proyectan al espacio intercelular entrelazándose a las de la otra célula uniéndolas entre sí. Estas uniones requieren la presencia de calcio extracelular.

El número de desmosomas es proporcional al grado de tensión que soporta un tejido.

Uniones adherentes, cinturón adhesivo o zonula adherens

Las uniones adherentes comparten la característica de fijar células a través de componentes del citoesqueleto, en este caso los filamentos  de actina. De manera similar a los desmosomas y hemidesmosomas, sus proteínas transmembrana son cadherinas, cuando se unen a otras células e integrinas, cuando la unión es a la matriz extracelular.

Los filamentos de actina que forman parte de las uniones adherentes son proteínas contráctiles que además poseen función de fijación.

Uniones en hendidura, uniones comunicantes, uniones gap o nexus

permite la comunicación entre las células permitiendo que las mismas actúen en forma coordinada y armónica.Las uniones en hendidura no sellan células entre sí, ni restringen el pasaje de material entre las células. Más bien, este tipo de uniones esta compuesta de series de cauces pequeños que permiten el pasaje de pequeñas moléculas a través de ellos. Las uniones en hendidura permiten el acoplamiento eléctrico y metabólico entre las células, porque la señal iniciada en una célula puede propagarse rápidamente a las células vecinas. Se observan al ME como parches de tamaño variable, donde las membranas celulares de las dos células implicadas en la unión, están separadas por un espacio uniforme En el que se observan tubos hexagonales llamadas conexones que forma poros acuosos.

La proteína del conexón es la conexina que, cuando se expresa en células que normalmente no tienen uniones en hendidura, les permite formarlas. Un conexón esta formado por seis moléculas del conexina que se extienden fuera de la célula a distancia uniforme. La alineación de los conexones de cada célula provoca la formación de los poros que funcionalmente definen esta unión.

Las uniones en hendidura son estructuras dinámicas, porque los conexones pueden abrirse y cerrarse independientemente. Se cierran cuando la concentración intracelular de calcio se eleva o desciende el pH intracelular.

Plasmodesmos

Las células vegetales a diferencia de las animales, carecen de uniones especializadas. Sin embargo, se conectan entre si por medio de conductos cilíndricos, llamados plasmodesmos. Estos plasmodesmos se extienden entre células contiguas a través de la pared celular. El interior del plasmodesmo se encuentra revestido por membrana plasmático y contiene un desmotúbulo, especie de varilla densa derivada del retículo endoplasmático liso. Los plasmodesmos son sitios de comunicación, permitiendo la integración metabólica en los tejidos vegetales.

CITOSOL O MATRIZ CITOPLASMÁTICA

El citosol, hialoplasma o matriz citoplasmática, consiste fundamentalmente en un sistema coloidal con grandes biomoléculas como lo son las proteínas, los polisacáridos y los ácidos nucleicos.

Sin embargo no debemos olvidar que también es una solución acuosa que tiene disueltos iones orgánicos e inorgánicos y pequeñas moléculas como monosacáridos, aminoácidos, pequeños ácidos orgánicos, etc.

En esta matriz tienen lugar muchísimos procesos metabólicos, por tal motivo entre las biomoléculas encontramos muchas enzimas, como las que participan en el proceso de glucólisis o el de síntesis de las proteínas. Para éste último, son imprescindibles los ribosomas, organoides también presentes en el citosol de todas las células y en el estroma o matriz de cloroplastos y mitocondrias.

  

Inclusiones

Generalmente corresponden a la acumulación citoplasmática de diferentes tipos de sustancias en grandes cantidades. Podemos mencionar a los glicosomas que corresponden a la acumulación de glucógeno, como así también pigmentos fabricados por la misma célula o provenientes del exterior. Por ejemplo la lipofuscina (tiene su origen en productos de desecho celular que se acumulan primero en autofagosomas; a éstos se unen lisosomas constituyéndose los autofagolisosomas, en los que se realiza la degradación a productos que se vuelven a utilizar por la célula. Este es un proceso fisiológico donde teóricamente no debiera sobrar nada. Sin embargo, por circunstancias no del todo aclaradas, se produce una desviación y no se degradan se acumulan como gránulos de lipofuscina. Este pigmento es autofluorescente amarillo café, constituida por fosfolípidos y proteínas. )

Chaperonas

Las chaperonas asisten a las proteínas para su oportuno y adecuado plegamiento. Las chaperonas ayudan a la renaturalización de las proteínas afectadas. Como ejemplo mencionaremos a las chaperonas HSP60 y HSP70 (por las iniciles de Heath Shock Protein). Ambas chaperonas consumen energía para realizar su tarea.

Proteasomas

Podríamos decir que los proteasomas desempeñan funciones opuestas a los ribosomas, pues se encargan de la degradación de las proteínas endógenas dañadas.

Las proteínas dañadas, que han cumplido su ciclo dentro de la célula, o que se plegaron inadecuadamente son marcadas con ubiquitina, una pequeña proteína de 76 aminoácidos.

La proteína ubiquitinizada, es reconocida por la partícula regulatoria del proteosoma. La proteína pierde su plegamiento por la acción de las ATPasas, con gasto de energía. La proteína desenrollada es translocada dentro de la cámara central, donde las proteasas la degradan. 

LABORATORIO DE MICROSCOPIA

LABORATORIO DE BIOLOGÍA  GENERAL

Guía de Laboratorio

Tema: Metodología  de trabajo del Microscopio en el Laboratorio

 Método de trabajo:

Antes de empezar a definir la forma de trabajar con un microscopio compuesto, hay que tener claras las partes del mismo y cómo funcionan esas partes, solo de esta forma se podrá emplear correctamente el mismo.  Antes de hacer un enfoque se debe de conocer el concepto de posición de trabajo o posición de empleo. 

Esta posición es la que debe presentar el microscopio antes y después de usarse.  

La posición de trabajo permite que las piezas del microscopio no se desajusten mientras el mismo no se esté usando, además a partir de la misma es que se empieza a enfocar correctamente.   Por lo tanto es muy importante que Ud. sepa para qué se emplea la posición de trabajo y que la utilice siempre al final de cualquier sesión de práctica en que se emplee un microscopio.  La posición de trabajo consiste en lo siguiente: 

Microscopio apagado. Asegúrese de que el  interruptor del microscopio  se encuentre en " apagado ".

El tornillo de la caja de prismas debe encontrarse ajustado 

La Platina debe encontrarse abajo, con el carro en el centro.

Lente objetivo en bajo poder. 

Para poder trabajar correctamente con su microscopio asegúrese de seguir las siguientes recomendaciones. 

a.   Coloque el microscopio sobre la mesa de trabajo. Cuando tome el microscopio para trasladarlo de un lugar a otro hágalo cuidadosamente, usando ambas manos, con la derecha tome firmemente el brazo y ponga la izquierda bajo la base.  Nunca lo arrastre, si necesita correrlo un poco deberá igualmente levantarlo por completo.  La vibración que produce el arrastrarlo desajusta algunos de los mecanismos ópticos.

b.   Antes de usar el microscopio, observe si todas sus partes se encuentran limpias y en buen estado. Cualquier daño debe ser reportado inmediatamente a su  profesor. 

c.   Revise que el lente objetivo de bajo poder esté en línea, sino entonces, gire el revólver hasta que el lente quede de esa manera.  Reporte a su instructor la mala posición del microscopio si no se encontraba correctamente. 

d.  Encienda la luz y ajuste el diafragma con la abertura cerrada.  La luz debe permanecer apagada mientras el microscopio no esté en uso.  La cantidad de luz, regulada mediante el  diafragma, debe ser directamente proporcional al aumento empleado.  Recuerde que este es el control principal de la luz del Microscopio.

e.   Mire por el lente ocular y revise que  todo el campo óptico este iluminado.  Si el ocular y los objetivos se encuentran sucios,  llame a su profesor para que él proceda a limpiarlos con un trozo de tela especial.  Si aún sus lentes permanecen  sucios, consulte a su profesor, pues los lentes se deberán tratar con sustancias especiales a fin de limpiarlos más profundamente.

f.   Coloque la preparación a estudiar sobre la platina, asegúrese de que esté bien colocada y sujeta con las pinzas del carro.

g.   Una vez hecha la observación y antes de quitar la preparación, coloque el lente objetivo en bajo poder y luego proceda a bajar la platina antes de retirar la lámina.

h.   Asegúrese de que el microscopio esté limpio y en posición de trabajo antes de entregarlo al concluir sus observaciones. 

¿ CÓMO ENFOCAR CORRECTAMENTE CON EL MICROSCOPIO ?

 Coloque la preparación sobre la platina del microscopio y sujétela con las pinzas del carro

Mueva los tornillos del carro 

 De tal forma que la porción del portaobjetos que contiene la preparación quede sobre la abertura circular de la platina en donde se observará el condensador.

Mueva la preparación hacia el lente objetivo de bajo poder con la perilla del macrométrico (enfoque grueso) hasta que observe una imagen más o menos nítida. Para ajustar esa imagen utilice la perilla del micrométrico (enfoque fino ).

 Ahora ha hecho un enfoque en bajo poder.  Para pasar a mediano poder, solamente mueva el lente objetivo, recuerde a la hora de cambiar de lente objetivo solamente girar del revólver, si la imagen se desajustó, enfoque de nuevo con la perilla del micrométrico, pero NO utilice la perilla de macrométrico porque quiebra la preparación. 

Para pasar a alto  poder se vuelve a girar el revólver y se ajusta con el micrométrico.  La perilla del macrométrico se utiliza solamente en bajo poder. Para desenfocar debe hacerse lo contrario (primero girando el lente hasta bajo poder y luego bajando la platina) recuerde que el macrométrico sólo se puede usar cuando el microscopio de encuentra en la lente de bajo poder.  La lente de inmersión en aceite solo se utiliza si se cuenta con el aceite especial que le permite funcionar. 

DISTANCIA DE TRABAJO

La Distancia de Trabajo es la distancia que existe entre la lente objetivo y la lámina, cuando esta se encuentra enfocada.   La distancia de trabajo disminuye conforme se utilice más amplificación en el microscopio, es por esto que no deberá utilizarse el macrométrico (enfoque grueso) en mediano poder, alto poder o con la lente de inmersión en aceite, pues la distancia de trabajo es tan corta que se puede quebrar la lámina, además de que se desenfocaría demasiado.

Comparación de la distancia de trabajo en la lente de bajo poder, mediano poder y alto poder 

Para retirar la lámina

Ud. tiene le microscopio en un enfoque en alto, o mediano poder, para poder retirar la lámina debe hacer lo contrario que cuando enfocó, es decir deberá girar el revólver hasta el lente e bajo poder y luego utilizar el macrométrico  para bajar la platina.  Con la platina abajo, cierre el diafragma, abra las pinzas del carro y luego retire la lámina.

Manejo de la luz

Del adecuado manejo de la luz depende que se pueda observar bien la preparación, para esto recuerde que debe empezar en la potencia aproximadamente a un 80% de la bombilla, con la lente de bajo poder y el diafragma cerrado en el mínimo posible para ello, use el regulador de luz.  Conforme se va aumentando la amplificación debe irse incrementando la cantidad de luz.  Recuerde que el dispositivo que permite esto es el diafragma.  

Las luces muy fuertes causan deslumbramiento que al final es el causante de una enfermedad del ojo llamada ceguera nocturna.  Si el microscopio no se está usando deberá apagarse la luz.

  

PARTES DEL MICROSCOPIO ÓPTICO Y SU FUNCIÓN

En esta ocasión vamos a ir conociendo las distintas partes del microscopio óptico así como la función de cada una de ellas 

Partes mecánicas. 

Lentes Oculares: sirven para hacer la observación y son los por los cuales hay que mirar los objetos, normalmente poseen un aumento de 10X.  No deben tocarse con los dedos o limpiarse, para esto el encargado del equipo deberá hacerlo tomando los cuidados necesarios para no rayarlos o mancharlos.

En los microscopios binoculares (dos oculares) hay un mecanismo que permite separarlos para ajustarlos a la separación de los ojos de cada usuario.

Para observar por los lentes oculares se deberá tener ambos ojos abiertos, aunque el microscopio sea monocular (un solo ocular).

El tubo óptico se une a la Caja de Prismas, en la cual hay un prisma quien es el que se encarga de desviar la imagen que se recibe desde el lente objetivo hacia el lente ocular formando un ángulo de 120 grados. El tubo óptico tiene como función soportar los oculares.

Esta es la razón por la cual no se debe arrastrar o golpear el microscopio a la hora de movilizarlo, pues estos prismas de pueden mover se su posición, la cual es la que permite el enfoque.  Obsérvese que el tornillo de la caja de prismas se puede aflojar y con esto se consigue que la misma se pueda girar, con la finalidad de permitir a otras personas observar sin mover el microscopio.

El tornillo se debe aflojar suavemente, nunca hay que girarlo demasiado pues se puede soltar, basta girarlo un cuarto de vuelta. 

Siempre es importante que este tornillo quede ajustado cada vez que se mueve la caja de prismas, pues la misma se puede caer.   Igualmente, luego de utilizarlo hay que cerciorarse de que el mismo quede ajustado, para evitar que esta parte del microscopio se mueva y se produzca un accidente.

El brazo del microscopio, sirve para transportarlo y soportar algunas piezas como el tornillo macrométrico (para enfoque grueso) y el tornillo micrométrico (para enfoque de precisión).  

La platina es una placa metálica con una perforación central sobre ella se coloca la preparación que se va a observar.

Generalmente posee un par de pinzas para sostener la lámina y un sistema mecánico denominado carro. El Carro a veces posee dos escalas que permiten fijar una determinada estructura en la preparación observada, como se ve en la fotografía anterior, esto se logra por medio de la utilización de coordenadas (como en un mapa).   El Carro, también posee dos Tornillos que se utilizan para mover la preparación de derecha a izquierda y de adelante hacia atrás.

El revólver se encuentra en la parte inferior del tubo óptico y en él se encuentran los lentes objetivos, en los microscopios ópticos puede haber tres o cuatro de estos lentes objetivos. Estos lentes presentan diferente aumento.

Lente Bajo Poder: Generalmente 4X

Lente Mediano Poder: Generalmente 10X

Lente Alto Poder: Generalmente 40X

Lente Inmersión en aceite: 100X

El condensador: se encuentra debajo de la platina y su función es la de soportar las lentes que recogen los rayos luminosos.

La base, sirve para darle estabilidad al instrumento. En ella generalmente se encuentran ubicadas la fuente de Luz .

AJUSTES DE ENFOQUE

Para enfocar la lámina o la preparación  existen dos perillas o tornillos, ( Macrométrico y Micrométrico ) las cuales realizan lo mismo básicamente.  Su función es hacer subir la platina hasta alcanzar la distancia de trabajo o distancia de enfoque, la diferencia es la magnitud en la que ambas funcionan.  El macrométricoo se utiliza exclusivamente con la lente de bajo poder, pues mueve en forma apreciable la platina, muientras que el Micrométrico se utiliza en cualquier amplificación.

PARTES ÓPTICAS

Lente ocular: Esta se compone de dos lentes. La lente inferior recoge la imagen del objetivo, la reduce y la reforma dentro del ocular a nivel del limitador del campo visual. La lente superior forma una imagen virtual aumentada para ser vista. El aumento de los oculares oscila normalmente entre X5 y X15.

Lente objetivo es el lente más importante del microscopio la que controla la amplificación posible y la resolución de la imagen. Todos los objetivos se acoplan a los microscopios mediante roscas estándar y pueden ser cambiadas de un microscopio a otro independientemente de su marca.

Los aumentos más utilizados son: 5X,10X,20X,40X y 100X. Si examinamos un objetivo observamos que hay cifras grabadas por ejemplo: 40X / 0,70:160/ 0,17 en donde: 40X es el aumento del objetivo y 0,70 es la abertura numérica, es decir la medida del tamaño del cono de luz que el objetivo puede admitir, 160 es la longitud en mm del tubo ocular que debe ser utilizado con ese objetivo, 0,17 es el espesor del cubre objeto (en mm) que debe utilizarse con ese objetivo. 

El condensador es la lente que ilumina la lente del objetivo, su abertura numérica debe ser suficientemente alta para suministrar el cono de luz requerido. 

En la parte inferior del condensador hay una abertura regulable, o diafragma controlado por una palanca lateral. 

  

Hay también un anillo para alojar filtros coloreados o de luz natural.

OTROS TIPOS DE MICROSCOPIOS:

Microscopio de Contraste de Fases.

Su sistema está compuesto por lente ocular, anillo de fases, lente del objetivo, lente del condensador y diafragma anular. Tiene una amplificación de 1,000 a 2,000 nm. Permite observar estructuras muy difíciles de distinguir. No requiere de una tinción.

Microscopio de Fluorescencia.

Se compone de un primer filtro de corte o filtro de excitación, espejo dicroico, segundo filtro de corte o filtro de emisión, fuente de iluminación y condensador.

Microscopio de Interferencia.

Es un instrumento que permite la medida de la masa de regiones pequeñas y transparentes de células vivas, obteniéndose datos de tipo cualitativo y cuantitativo. Sus componentes son analizador rotable, un cuarto de longitud de onda, objetivo de interferencia, condensador, polarizador y filtro de interferencia.

Microscopio Electrónico de Barrido.

Está compuesto por un cañón de electrones (ánodo, cátodo y electroimán), sistema de barrido y de lentes. Su resolución depende de la cantidad de electrones emitidos, contando así con un límite de    resolución. Tiene una amplificación de 100,000 a 200,000 veces y una alta resolución en 3D.

Microscopio Electrónico de Transmisión.

Está compuesto por cañón electrónico, lente condensadora, cámara de muestra, lente objetiva, lente intermedia, proyector, pantalla fluorescente y cámara (placa fotográfica). Utiliza electrones con una longitud de onda de 0.5 Å. Proporciona un aumento de las células de 100, 000 veces aproximadamente.(4) 

CUESTIONARIO

1) ¿Cuál es la diferencia entre un microscopio simple y uno compuesto?

2) ¿Qué importancia tiene el uso del microscopio en la Biología Celular?

3) ¿Por qué es necesario utilizar aceite de inmersión al utilizar el objetivodel mismo nombre?

4) ¿Qué significa resolución, poder de resolución y amplificación, asímismo de qué factores depende cada uno de ellos? Presenta tusrespuestas a manera de tabla.

5) Realiza una tabla comparativa de todos los tipos de microscopios incluyendo: fuente de iluminación, condensador, longitud de onda, tipode tinción, resolución, amplificación, tipo de lentes, etc.