MANUAL DE LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN FORMATIVA IV

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Esta obra es el resultado del trabajo de un grupo de profesores que imparten o han impartido la asignatura, y que vierten en ella su valiosa experiencia obtenida tanto en el ámbito académico, como en el didáctico.

OBJETIVO

Analizar la estructura, función e interacción de la célula, o el individuo con el medio circundante, mediante la biología celular, la sistemática, la morfofisiología animal y de plantas con semilla.

UNIDAD I: BIOLOGÍA CELULAR

Introducción

En la unidad de Biología Celular, el alumno a través de una serie de prácticas obligatorias y el desarrollo de un proyecto de investigación desarrollará habilidades y destrezas que le permitan comprender y analizar procesos celulares que son fundamentales para el entendimiento del funcionamiento de otros niveles de organización.

El aprendizaje mismo de esta unidad se evalúa como un proceso y no como un producto final,esto quiere decir que los resultados generados en el laboratorio pueden ser diferentes a los esperados y bajo ningún concepto esto debe entenderse como un fracaso. En efecto, entender el proceso es más importante que replicar resultados o montar una metodología. Es mediante el análisis y la discusión que llegamos realmente a entender y aprender. No es de sorprender que muchos hallazgos de valor en las ciencias naturales se dieron por “accidentes” o casualidades que ocurrieron a estudiosos que supieron determinar, el significado de los experimentos que condujeron.

Es importante considerar que, debido a su escala microscópica, con frecuencia se obvia que las células son entidades vivas y por ende extremadamente sensibles a la manipulación en laboratorio. En este sentido, el alumno debe atender la preservación de la estructura celular como base para explicar la función. Debe observar y cuidar las condiciones en que se verifican las reacciones bioquímicas que se pretenden replicar in vitro en el laboratorio. Con estos elementos, podrá concebir el aprendizaje de la biología celular como un proceso dinámico no lineal, con momentos de ruptura, reconstrucción, avances y retrocesos en la construcción permanente del conocimiento.

OBJETIVO

Analizar mediante la biología celular la estructura y función de la célula.

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PRÁCTICA 1: Actividad Enzimática de Macrófagos.

OBJETIVO

Conocer la estructura y función en relación a la actividad enzimática.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Los fagocitos mono y polimorfonucleares se originan a partir de células troncales hematopoyéticas (HSC por sus siglas en inglés) en la médula ósea. Ontológicamente las HSC se diferencian en células progenitoras mieloides comunes, las cuales generan a su vez progenitores cada vez más especializados en sus funciones. Eventualmente, las células progenitoras mieloides se restringen en precursores mieloides de un solo linaje de monocitos o granulocitos, que finalmente se diferenciarán en un solo tipo de fagocito mononuclear o granulocito polimorfonuclear respectivamente (Gordon y Taylor, 2005; Mancarelli et al., 2010) (Fig.1).

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[pic 3]

Los fagocitos mononucleares tienen receptores de superficie celular para una variedad de sustancias i.g. inmunoglobulina G (IgG). Los diferentes componentes del complemento, así como la fibronectina, y azúcares diversos son capaces de secretar mediadores como enzimas, otros componentes del complemento, componentes de la coagulación y citocinas. Los monocitos pueden diferenciarse en macrófagos al residir en una variedad de tejidos, adaptándose a su entorno y expresando funciones diferenciadas únicas relacionadas con diversos órganos y sitios anatómicos e.g. células de Kupffer, macrófagos alveolares pulmonares, osteoclastos, células de microglía, entre otros (Douglas y Musson, 1986).

Los granulocitos polimorfonucleares o neutrófilos, son fagocitos altamente móviles que constituyen la primera línea de defensa del sistema inmune innato (Segal 2005). Los mecanismos utilizados por estas células para destruir microorganismos incluyen un potente arsenal oxidativo: superóxido, peróxido de hidrógeno, ácido hipocloroso, entre otros. Por otra parte, el contenido granular incorpora enzimas proteolíticas como lisozimas, lactoferrinas y mieloperoxidasas. Otro mecanismo es el ejercido a través de citocinas inflamatorias, tales como el factor de necrosis tumoral (TNF por sus siglas en inglés), interleucina-1 (IL-1) e IL-6, que aumentan la actividad fagocítica y microbicida (Mandell, 1995).

No obstante que fagocitos mononucleares y neutrófilos comparten muchas propiedades, también tienen una morfología y funciones distintivas dependiendo de su estado de diferenciación. Por ejemplo, las proteínas asociadas a gránulos en monocitos son similares a los de los neutrófilos, pero los monocitos tienen una capacidad conservada para aumentar la producción de proteínas de gránulos a través de nueva síntesis de proteínas, una característica que se pierde en los neutrófilos maduros. También hay diferencias significativas en las respuestas quimiotácticas y la actividad metabólica durante la fagocitosis. En un sitio de la inflamación aguda, los monocitos se acumulan más lentamente, pero persisten más tiempo. Su estallido metabólico es menos extremo, pero su capacidad de eliminar microorganismos es más diversa en comparación con el de los neutrófilos (Dale et al., 2008).

La distinción morfológica entre fagocitos mono y polimorfonucleares se evalúa en un frotis sobre portaobjetos teñidos con el colorante Giemsa al 10%, siguiendo criterios de tamaño, forma del núcleo y proporción núcleo-citoplasma (cuadro I) (McDonaldet al., 1995). De manera complementaria, las tinciones citoquímicas específicas determinan con mayor precisión los linajes celulares, así, una tinción citoquímica específica para el monocito-macrófago con alfa-naftilacetato esterasa y de linaje granulocito-neutrófilo con cloroacetato esterasa, permiten distinguir el linaje, proporción e incluso, estadios de diferenciación de una muestra compleja, por ejemplo extendidos de médula ósea o de cultivos celulares sometidos a un estímulo de diferenciación con citocinas específicas