De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
“Soy de las que piensan que la ciencia tiene una gran belleza. Un sabio en su laboratorio no es solamente un teórico. Es también un niño colocado ante los fenómenos naturales que le impresionan como un cuento de hadas.”
Marie Curie
2
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
ÍNDEX 0 INTRODUCCIÓ......................................................................................................................................4 1 HISTÒRIA DE LA MICROSCÒPIA ÒPTICA ...................................................................................6 2 MICROSCOPI MOTIC..........................................................................................................................8 2.1 DESCRIPCIÓ DEL MICROSCOPI .............................................................................................................8 2.2 POSSIBILITATS QUE OFEREIX RESPECTE UN MICROSCOPI CONVENCIONAL.........................................11 3 PROCEDIMENT PER PORTAR A TERME UNA PREPARACIÓ MICROSCÒPICA...............14 3.1 MUNTATGE DE PREPARACIONS TEMPORALS O FRESQUES .................................................................14 3.2 MUNTATGE DE PREPARACIONS PERMANENTS ..................................................................................15 4 ARXIU D’HISTOLOGIA.....................................................................................................................16 5 ESTUDI DE LES MOSTRES...............................................................................................................18 5.1 MOSTRES DE PREPARACIONS PRÒPIES ..............................................................................................18 5.1.1 Col·lecció de pol·lens...............................................................................................................18 5.1.2 Estudi de l’epidermis de la ceba ..............................................................................................20 5.1.3 Estudi de la patata ...................................................................................................................21 5.1.4 Estudi del polipodi (Polypodium vulgare) ...............................................................................23 5.1.5 Observació de fenòmens osmòtics en el gladiol (Gladiolus spp.)............................................26 5.2 MOSTRES DE PREPARACIONS COMERCIALS .......................................................................................28 5.2.1 Alga filamentosa ......................................................................................................................28 5.2.2 Arrel primària..........................................................................................................................29 5.2.3 Fulla de pi................................................................................................................................31 5.2.4 Parènquima llenyós .................................................................................................................33 5.2.5 Tija de blat (Zea mays) ............................................................................................................34 5.2.6 Xilema secundari .....................................................................................................................35 5.3 MOSTRES ON-LINE ............................................................................................................................37 6 CONCLUSIONS....................................................................................................................................38 7 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................................40 8 GLOSSARI ............................................................................................................................................42 9 ÍNDEX ALFABÈTIC............................................................................................................................44
3
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
0 Introducció En primer lloc, benvinguts a l’interessant món del Motic. I què és això del Motic?, us preguntareu. La resposta a aquesta pregunta és la base del treball de recerca que teniu a les mans. Bé, només la base, perquè com veureu a continuació, la seva utilització ofereix un ventall de possibilitats molt ampli. El Motic, és un sistema informàtic compost per un microscopi i un software (Motic Images Plus 2.0) que ens permet el tractament informàtic de les imatges capturades pel mateix microscopi.
Quan em van proposar aquest tema, em va motivar des d’un bon principi. La idea de conèixer una nova eina que al meu institut pocs sabien utilitzar, em va fer pensar que podia ser un bon pretext per al meu treball de recerca. Entendre i aprendre a utilitzar el Motic ha suposat, entre d’altres coses, que em passés forces hores treballant al laboratori, però la veritat és que tot aquest treball m’ha ben captivat. “De la percepció òptica a la representació digital” pretén ser una eina de consulta per a tothom que vulgui introduir-se de manera preliminar al món del què és i com funciona el Motic tot explicant les possibilitats que ens ofereix, primer en el pla teòric i en una segona part del treball, aplicades a diferents tipus de preparacions microscòpiques.
He considerat dos tipus d’objectius: una finalitat principal i una de secundària. Aquest treball, es fonamenta com ja he dit abans, en les aplicacions que ofereix el Motic. D’altra banda, ens aporta coneixements concrets segons la temàtica treballada a cada preparació. També dóna a conèixer les tècniques d’elaboració de preparacions, així com les diferents parts del microscopi i les seves funcions principals. M’he centrat en l’estudi dels teixits vegetals per ser aquests més a l’abast dels meus coneixements i alhora, assequibles d’obtenir.
4
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Per a l’elaboració del treball, he fet ús de diversos mitjans. Per començar, vaig recopilar informació referent a la història de la microscòpia òptica, amb l’objectiu de centrar una mica el tema. Després d’això, vaig endinsar-me en les funcionalitats del Motic i a partir d’aquí, després de seleccionar els temes a tractar, en vaig obtenir les pertinents imatges i en vaig fer una tria. Després, amb la recerca d’informació vaig poder contrastar-la amb les imatges i així veure quina de les aplicacions Motic m’interessava practicar-li. Finalment, vaig elaborar una petita fitxa amb cada temàtica tractada.
5
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
1 Història de la microscòpia òptica Les primeres observacions cel·lulars es van dur a terme fa aproximadament 350 anys. El 1611, Johannes Kepler va suggerir la manera de construir un microscopi compost, i el 1655 Robert Hooke va publicar un recull de dibuixos titulat Micrographia, en què descriu les observacions microscòpiques que va realitzar amb el primer microscopi construït per ell mateix. Aquestes primeres observacions es van fer d’un tall d’un tros de suro. Robert Hooke va anomenar cèl·lula cada petit porus microscòpic que va observar.
Microscopi de Hooke i cèl·lules de suro
Antonie Van Leeuwenhoek, contemporani de Hooke, va construir més de dos-cents microscopis d’un disseny molt especial que en realitat eren lupes. Aquests microscopis consistien en una placa de coure en la qual hi havia una perla de vidre, de manera que els objectes s’observaven a través de la perla. Cada objecte s’enganxava amb una agulla perquè no és mogués. Gràcies a aquests microscopis, amb els quals s’aconseguí fins a 270 augments, Leeuwenhoek va poder realitzar bones observacions de sang, esperma, aigua de pantans i llacunes, i va ser el primer a descriure organismes unicel·lulars (protozous i bacteris). Els microscopis construïts fins aleshores no sols havien aconseguit augmentar la imatge de l’objecte que calia observar, sinó que també havien aconseguit dotar l’ull humà de més poder de resolució, és a dir, de més poder per veure separats dos punts que estan situats molt a la vora l’un de l’altre. Però aquests microscopis tenien uns objectius amb dos grans problemes : aberracions esfèriques i aberracions cromàtiques.
6
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Aquestes anomalies consistien en el fet que la imatge formada a través de l’objectiu presentava una aurèola borrosa que impedia definir el contorn de l’objecte observat (aberració esfèrica) i una difuminació dels colors de l’arc de sant Martí al seu voltant (aberració cromàtica). Aquestes aberracions, les va corregir primerament Giovanni Battista Amici, al començament del segle XIX, i després Ernst Abbe, amb la construcció del primer objectiu que resolia aquestes anomalies (objectiu apocromàtic).
Objectiu apocromàtic
Al final del segle XIX s’havien descrit molts tipus de teixits i, a més, Robert Brown (1833) va descriure clarament el nucli cel·lular; Rudolf Albert von Köllinger (1857), els mitocondris de les cèl·lules musculars; Alexander Flemming (1879), el comportament dels cromosomes durant el procés de mitosi de les cèl·lules animals; Robert Koch (1882), va identificar els bacteris causants de la tuberculosi i la còlera i Camillo Golgi (1898), va descriure per primera vegada l’anomenat aparell de Golgi impregnant les cèl·lules amb nitrat de plata. Altres científics com ara Edwin Klebs, Santiago Ramón i Cajal o Louis Pasteur, van aconseguir donar un impuls constant i decidit a les tècniques de microscòpia. La Microscòpia com a tècnica i la citologia com a ciència avançaven paral·lelament gràcies a la millora constant dels aparells òptics i a l’ús de colorants per ressaltar les cèl·lules.
7
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
2 Microscopi Motic 2.1 Descripció del microscopi Una descripció minuciosa del microscopi i dels seus accessoris sobrepassaria l’objectiu del treball. No obstant, he cregut necessari fer una breu referència sobre les parts principals del microscopi i les seves funcions.
8
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Sistema òptic 1.- Ocular: És el conjunt de lents situades a la part superior del tub òptic. Amplifica la imatge que li prové de l’objectiu de manera que l’augment total és el producte dels augments d’ambdós sistemes (per exemple, un objectiu de 40x i un ocular de 10x donen una imatge de 400x). El resultat és la imatge final, invertida i augmentada.
2.- Objectiu: Conjunt de lents situades a l’extrem inferior del tub òptic. Generalment la llargada és proporcional a l’augment. En molts microscopis hi ha diversos objectius intercanviables, com és el cas d’aquest.
3.- Diafragma: És un tercer conjunt de lents que porten alguns microscopis ben bé sota la platina i que concentren la llum que els arriba sobre l’objecte o sobre un punt concret d’aquest. El condensador (4), en millorar la qualitat i la quantitat de la il·luminació ajuda a veure amb més detall coses més petites.
5.- Filtre: A vegades s’utilitzen filtres (per exemple blaus) per millorar la qualitat de la llum que arriba a la preparació.
6.- Font d’il·luminació: es troba a la base del microscopi i dirigeix la llum a les lents del condensador.
Part mecànica 7.- Cargol d’enfocament macromètric: Permet l’enfocament de la imatge.
8.- Tub òptic: Suport d’ocular i objectius.
9.- Cargol d’enfocament micromètric: Permet l’enfocament fi o de detall; especialment en augments elevats.
10.- Revòlver: Peça circular sobre la qual hi ha muntats els diferents objectius d’un microscopi i que permet l’intercanvi d’aquests.
11.- Braç: Integra el sistema de suport del microscopi i, per la forma d’ansa que té, en permet el desplaçament. 9
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
12.- Pinces de platina: Permeten subjectar la preparació sobre la platina.
13.- Platina: Mènsula o superfície plana sobre la qual es col·loca la preparació. Presenta un orifici central per on passa la llum que es dirigeix cap a l’objecte.
14.- Peu: Base de sosteniment del microscopi.
10
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
2.2 Possibilitats que ofereix respecte un microscopi convencional La tasca més important que permet l’equipament Motic és la de crear fitxers amb imatges digitals a partir de preparacions microscòpiques. Tot i així, també ofereix una gran quantitat de funcions, entre elles la de mesurar, que permet calcular automàticament les mides reals de les estructures que es poden observar en les imatges digitals capturades amb el Motic. Sobre una mateixa imatge es poden prendre diferents tipus de mesures: longitud, angles, polígons regulars i irregulars, etc. Perquè les mesures siguin correctes, és imprescindible la prèvia calibració del microscopi. La calibració permet relacionar una distància en píxels amb la longitud real a què correspon (normalment en micres). El microscopi ve acompanyat d’una preparació on hi ha diversos cercles amb diàmetres coneguts, que van de 70 µm a 1,5 mm i que serveixen per calibrar el programa Motic Images Plus 2.0.
Una altra de les possibilitats que ens ofereix el programa, és el retoc d’imatges amb la finalitat de ressaltar allò que ens interessi. Així doncs, per exemple, podem passar a escala de grisos una imatge amb color, invertir la imatge de positiu a negatiu, etc. Amb
11
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
la opció Imatge > Ajustar podem modificar la brillantor, el contrast, el color, la saturació i els grups de vermells, verds i blaus.
També poden aplicar-se alguns filtres amb l’opció Imatge > Filtre i Personalitzar filtre segons el que es vulgui remarcar.
Altres icones que he cregut oportú destacar són les pestanyes inferiors (pintar, text, mesurar, lupa i música). La primera afegeix fletxes i indicacions de les imatges. El text, permet escriure a les imatges capturades o al full per imprimir. La pestanya de mesura inclou el quadre de mesura i configurar. El primer conté una taula de mesures que es pot exportar a l’Excel i configurar permet fer variacions en la lletra, el color, la forma
12
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
de les fletxes, etc. de les indicacions de les imatges. Quan volem mesurar cal tenir en compte la lent de l’objectiu que és on s’ha de verificar l’objectiu del microscopi amb què treballem quan fem la mesura (sense tenir en compte l’ocular) i les unitats amb què volem obtenir la mesura. La lupa ens serveix, òbviament, per augmentar regions concretes de la imatge. Finalment la pestanya de música, tal i com el seu nom indica, ens permet afegir música a les imatges. Per últim, destacar una altra aplicació del Motic Images Plus 2.0 com és l’obtenció de seqüències de vídeo de les preparacions microscòpiques, que tot i no haver-ho utilitzat en aquest treball, crec que és una eina més a tenir en compte.
13
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
3 Procediment per portar a terme una preparació microscòpica L’objecte que ha d’examinar-se al microscopi es col·loca en un portaobjectes (prisma rectangular de 76x26x1mm. aproximadament), envoltat d’un líquid transparent, solidificat o no, i es cobreix en la majoria dels casos amb una làmina de vidre quadrada o circular de 0.1 o 0.2 mm. d’espessor, el cobreobjectes. La preparació és el conjunt format per l’objecte, el “porta” i el “cobre”. L’objecte que es pretén observar ha de ser d’un tamany ínfim per la qual cosa, si no és així, serà necessari dissociar-lo i observar-ne una part. S’utilitzen dos mètodes: dilaceració o dissociació en porcions més petites mitjançant agulles emmanegades o trituració per diversos sistemes i la realització de talls molt fins que s’executen a mà alçada o amb micròtoms.
3.1 Muntatge de preparacions temporals o fresques L’objecte a observar es situa sobre el portaobjectes envoltat d’un líquid (normalment aigua) per evitar la seva dessecació. Algunes vegades s’utilitza un líquid clarificador que faciliti la seva visió (glicerina, gelatina, etc.). Per fer el muntatge es segueix el següent esquema:
1) Dipositar sobre el portaobjectes: Col·loquem l’objecte que volem observar ja prèviament tallat sobre el portaobjectes. Amb l’ajuda d’un comptagotes, deixem caure una o dues gotes d’aigua sobre l’objecte.
2) Col·locar el cobreobjectes: A prop de l’objecte, col·loquem un cobreobjectes net i agafat pels extrems amb una mà, recolzant un dels seus costats sobre el portaobjectes formant un angle díedre. Amb l’agulla emmanegada, es manté el cobreobjectes i es va lliscant per que el cobreobjectes caigui de manera contínua sobre l’objecte.
14
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
3) Acabat: Comprimir el cobreobjectes amb l’agulla emmanegada per fer sortir pels costats l’excés d’aigua i les bombolles d’aire. En cas de que quedin bombolles o que l’aigua no ocupi tota la superfície del cobreobjectes, se’n dipositaran algunes gotes pels costats. Abans de col·locar-lo sobre la platina s’ha de procurar que tot estigui ben sec.
Normalment, per ressaltar algunes estructures de l’objecte que volem observar, cal tenyir-lo amb colorants indicats per a tal efecte. Es pot utilitzar un sol colorant (tinció simple) o varis (tinció múltiple).
3.2 Muntatge de preparacions permanents Per aconseguir preparacions permanents s’utilitza un líquid que envolta l’objecte pràcticament sec i que, al col·locar el cobreobjectes, es solidifica. S’empra bàlsam del Canadà dissolt en xilol o bé Euparal. Unes altres vegades consisteix en vorejar la preparació. Per això, s’aplica una cola, ciment o laca d’ungles apropiat al voltant del cobreobjectes de manera que eviti la dessecació del muntatge temporal que li hem practicat .
15
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
4 Arxiu d’histologia
Pol·len d’alegria (p. 17).
Pol·len de pi (p. 18).
Estudi de l’epidermis de la ceba (p. 19).
Estudi de la patata (p. 20).
Estudi del polipodi (p. 22).
Fenòmens osmòtics en el gladiol (p. 25).
16
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Alga filamentosa (p. 27).
Arrel primària (p. 28).
Fulla de pi (p. 30).
Parènquima llenyós (p. 32).
Tija de blat (p. 33).
Xilema secundari (p. 34).
17
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5 Estudi de les mostres 5.1 Mostres de preparacions pròpies 5.1.1 Col·lecció de pol·lens
El pol·len és l’element fecundador masculí en els vegetals superiors. La paraula deriva del mot grec "palè" que significa "farina" o "pols". Pol·len d’alegria
Pol·len d’alegria 400x Els grans de pol·len d’alegria presenten una forma simple ovalada amb un relleu rugós i desigual. Per observar-ne millor la seva textura, a la imatge següent he aplicat un filtre que n’accentua el relleu.
Pol·len d’alegria 400x (vist amb filtre de relleu)
18
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Pol·len de pi
Pol·len de pi 400x
El pi, com la majoria de les Gimnospermes posseeix un pol·len que presenta un cos més ample que alt, acompanyat de dos vesícules aeríferes en forma de sac anomenades “ales” i proveït d’una sola obertura que se situa a la cara distal del gra, entre aquests dos sacs laterals. La principal funció d’aquests sacs és de permetre-li al pol·len de flotar a l’aire i introduir-se a l’òvul. El pol·len de pi és anemòfil, és a dir, es transporta gràcies al vent des de principis de febrer fins al juliol. El seu color és generalment entre groguenc i cafè clar. El pol·len de pi es caracteritza per tenir una superfície granulada i berrugosa. El seu tamany és gran, oscil·la entre 50 i 80 micròmetres.
Gra de pol·len de pi al microscopi electrònic
19
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.1.2 Estudi de l’epidermis de la ceba
Cèl·lules epidèrmiques 100x
400x En l’epidermis de ceba (teixit semblant a una paret de maons, a on cada maó que s’hi pot veure correspon a una cèl·lula), és possible observar-hi cèl·lules allargades, poligonals i bastant grans en les que s’hi detecta fàcilment la paret cel·lular, tenyida pel blau de metilè i el citoplasma. Els nuclis són grans i molt visibles, s’hi pot veure, inclús, alguna granulació al seu interior que són els nuclèols. La major part de les vegades, es troben al centre de la cèl·lula però adossats en un costat o altre de la paret cel·lular. En el citoplasma s’hi distingeixen alguns vacúols grans dèbilment colorejats. Aquestes taquetes fosques que s’aprecien sobretot en la primera imatge, són els cristalls que forma el blau de metilè.
20
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.1.3 Estudi de la patata
Epidermis de patata 100x
400x
La pell de la patata vella presenta una estructura i un tipus de cèl·lules molt similars a les de suro. Són cèl·lules polièdriques, semblants a les cel·les d’un rusc d’abelles.
Grànuls de midó dins d’una cèl·lula de patata 400x
El midó, és un producte de reserva que s’acumula en algunes parts de les plantes, sobretot en arrels, tubercles com per exemple la patata i llavors. Els grànuls de midó es tenyeixen de color violeta intens al afegir-hi unes gotes de lugol o iode. Tenen forma més o menys circular però el seu tamany és variat.
21
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Cèl·lules de borró de patata 1000x
Les cèl·lules que s’observen en aquesta fotografia són de borró de patata. Les hem tenyit amb lugol per determinar si també contenen midó. Com es pot observar, només hi podem veure un grànul. Per tant, no podem verificar que el borró de patata contingui midó ja que és fàcil que aquest grànul s’hagi desprès d’una preparació anterior de la pell de la patata o del seu interior, donat que aquestes són molt riques en reserves de midó.
22
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.1.4 Estudi del polipodi (Polypodium vulgare)
Polipodi (Polypodium vulgare)
Sorus del polipodi
El polipodi o herba pigotera (Polypodium vulgare) és una falguera, vistosa i esponerosa en temps humit, que arrela en escletxes grans i replans de roques d’ambients ombrívols. El polipodi difícilment es pot confondre amb altres falgueres per les seves frondes una sola vegada pinnades, amb les pinnes o lòbuls estrets, lleugerament concrescents abans d’assolir el raquis i de marges una mica serrats o ondulats als que fa referència el nom subespecífic. Els sorus de forma circular, primer verds, després daurats quan maduren, s’arrengleren en dues fileres simètriques respecte del nervi medial dels lòbuls al revers de les frondes. D’aquests sorus, rodons com taques de verola, li ve el nom d’herba pigotera. Aquests sorus estan constituïts per centenars d’esporangis on s’hi contenen les espores.
23
De la percepció òptica a la representació digital
Epidermis amb estomes 400x
Curs 2006-2007
Estoma 1000x
Les cèl·lules de l’epidermis de la fulla de polipodi tenen una forma molt peculiar. El més significatiu en aquesta preparació, però, és l’observació dels estomes. Estan constituïts per dues cèl·lules amb forma de ronyó o de mongeta en les que s’hi poden observar uns orgànuls verds molt petits que són els cloroplasts. Aquestes dues cèl·lules limiten un orifici que s’anomena ostíol. Si ens hi fixem bé, a la imatge, podem observar també els dos nuclis de les cèl·lules envoltats per nombrosos cloroplasts.
Esporangi verd 400x
Esporangis madurs 400x
Els esporangis són una mena de bosses on es formen i s’hi contenen les espores. En aquestes bosses, les espores maduren fins que l’esporangi s’obre. L’esporangi presenta una estructura rígida però amb una tanca com si fos una “columna” que actua com a molla i a l’assecar-se permet que aquest es replegui i provoqui la ruptura per alliberar les espores ja madures.
24
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Esporangi amb espores 1000x
Espora 1000x
Espora 1000x
Espora 1000x
Com es pot observar, les espores del polipodi tenen forma de mongeta. La seva llargada oscil·la entre els 20 i 24µm. La superfície que presenten no és gens llisa, sinó més aviat rugosa i desigual.
25
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.1.5 Observació de fenòmens osmòtics en el gladiol (Gladiolus spp.)
Gladiol
Turgència en aigua destil·lada 400x
A la imatge podem observar la forma prismàtica irregular que adopten les cèl·lules de pètal de gladiol a causa de la pressió que es sotmeten entre elles ja que, si no fos així, la seva forma seria esfèrica.
Plasmòlisi en solució salina 400x
Les membranes de les cèl·lules deixen passar l’aigua d’una dissolució en un i altre sentit fins que s’equilibren les concentracions. Aquest moviment de l’aigua a través de la membrana s’anomena osmosi i la pressió hidrostàtica sobre la membrana, pressió osmòtica. L’aigua es mou, per osmosi, de la solució menys concentrada (hipotònica) a la més concentrada (hipertònica), fins que s’igualen les concentracions. Això produeix que les 26
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
cèl·lules s’inflin (turgència) o es desinflin (plasmòlisi) en funció de l’entrada i de la sortida d’aigua, respectivament. Per fer la pràctica, he afegit dues gotes d’una solució salina molt concentrada al costat del cobreobjectes. Seguidament, he col·locat la preparació al microscopi i he pogut observar en el procés de plasmòlisi, una gran reducció del vacúol. En el següent esquema, podem observar el procés d’osmosi en les cèl·lules sanguínies.
Si volem observar aquest procés amb animació, podem visitar el següent enllaç: http://www.tvdsb.on.ca/westmin/science/sbi3a1/Cells/Osmosis.htm
27
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.2 Mostres de preparacions comercials 5.2.1 Alga filamentosa
Cloroplasts
400x
1000x
Els cloroplasts són uns orgànuls citoplasmàtics presents únicament a les cèl·lules de les plantes i algues eucariotes que realitzen la fotosíntesi. Aquest procés consisteix en capturar l’energia de la llum del sol per produir energia lliure emmagatzemada a l'ATP i el NADPH. Normalment són de color verd per la presència d’una substància química d’aquest color anomenada clorofil·la. L’alga que podem observar a la fotografia tenia els cloroplasts de color verd però aquests, han perdut el color a causa del llarg temps que porten en la preparació microscòpica.
28
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.2.2 Arrel primària
Imatge amb el color modificat 40x
L’epidermis és la capa més externa de l’arrel primària. S’hi formen pèls radicals i no posseeix estomes. És molt prima i delicada i està sotmesa a un gran desgast. Està formada per cèl·lules mortes, buides amb parets reforçades per lignina. L’exodermis és un teixit primari definitiu originat sota l’epidermis quan aquesta deixa de funcionar, és a dir, després de la caiguda dels pèls radicals. Està formada per una o vàries capes de cèl·lules allargades molt unides sense deixar espais intracel·lulars, amb parets suberificades o lignificades. El parènquima cortical o còrtex està format per cèl·lules que no tenen cloroplasts. La funció principal d’aquestes cèl·lules és la de reserva, degut al seu alt contingut de midó. La capa més interna, l’endodermis1, és una capa de cèl·lules suberificades que no deixen espais intracel·lulars i actua de barrera impedint el transport apoplàstic entre el cilindre central i el còrtex. El cilindre central està format per el pericicle, el floema, el xilema i el parènquima medul·lar.
1
Vegeu la imatge següent.
29
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Cilindre central 40x
El pericicle és la capa més externa del cilindre central. Les cèl·lules del pericicle són cèl·lules que conserven la capacitat de dividir-se i són les que donen lloc a la formació de les arrels secundàries.
Cilindre central 100x
Els vasos del xilema solen ocupar la part central del cilindre i estendre’s fins a l’exterior en forma de braços. La seva funció és donar més resistència al teixit per protegir els elements conductors, però també poden fer altres funcions relacionades amb aspectes tròfics i de defensa. El floema s’intercala entre els braços o feixos del xilema. És l’encarregat de conduir la saba elaborada. El parènquima medul·lar és el que trobem situat a l’interior del cilindre central.
30
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.2.3 Fulla de pi
Secció transversal de fulla de pi 40x
Una característica associada comunament a les coníferes, és que presenten una fulla amb forma d’agulla. La primera fotografia mostra un tall transversal d’una fulla de pi. Per fora de l’endodermis, trobem les cèl·lules on hi té lloc la fotosíntesi. Els conductes de resina, tal hi com el seu nom indica, són els encarregats de transportar la resina, una substància que s’allibera quan la planta és danyada i aparentment serveix per tancar la ferida. La capa externa de cèl·lules, l’epidermis, és molt dura, però conté estomes a través dels quals es realitza l’intercanvi de gasos.
400x Els estomes són estructures vegetals que regulen l’intercanvi de gasos. L’aire, que conté diòxid de carboni i oxigen, entra a la planta mitjançant l’obertura dels estomes i
31
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
s’utilitza en la fotosíntesi i la respiració. La planta transpira vapor d’aigua que surt també pels estomes.
Imatge d’un estoma obert vista amb microscopi electrònic 2900x
32
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.2.4 Parènquima llenyós
Parènquima llenyós 40x
Els vasos llenyosos estan formats per unes cèl·lules allargades disposades unes a continuació de les altres. Però aquí, en els tubs més gruixuts els envans han desaparegut per complet. Ja no hi ha ni citoplasma ni nucli. Per l’altra part, la membrana està més o menys impregnada de lignina, que es tenyeix de verd amb el iode verd. Les diferents formes que tenen aquests gruixos de lignina, permeten distingir diferents tipus de vasos: anellats, espiralats, punxeguts, escalariformes i reticulats. Els vasos llenyosos van acompanyats d’unes fibres llenyoses. Hi ha també un parènquima llenyós que es diferencia del vertader parènquima perquè té envans lignificats, però s’hi assembla per les seves funcions (substàncies de reserva). El conjunt constitueix el teixit anomenat fusta o lleny.
Vasos espiralats (color taronja) 400x
33
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.2.5 Tija de blat (Zea mays)
La tija és l’òrgan encarregat de la conducció, tant d’aigua i substàncies absorbides del terra, com de fotosintats elaborats en les fulles.
Secció transversal de tija de blat 40x
La disposició dispersa dels feixos vasculars no permet diferenciar el còrtex de la medul·la.
100x
Els feixos vasculars estan tancats per un anell d’esclerènquima, un teixit vegetal mecànic o de sosteniment, format per cèl·lules de membrana engruixida i sovint lignificada. A l’interior hi trobem el floema i el xilema.
34
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.2.6 Xilema secundari
100x
400x
El xilema està constituït per elements conductors i no conductors. Els primers inclouen les traqueides i els vasos, ambdós tipus de cèl·lules esdevenen funcionals quan moren. Els elements no conductors inclouen les fibres i el parènquima. El parènquima del xilema secundari pot ser axial (vertical) o radial (horitzontal). Està constituït per cèl·lules vives que acompanyen al xilema. A través d’elles es carreguen al xilema els productes que seran transportats. La relació entre vasos, fibres i parènquima determina les propietats de l’estructura llenyosa de la planta. En climes temperats, l’activitat estacional del càmbium determina la formació d’anells, que es reconeixen perquè la fusta de primavera és més blanquinosa
35
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
amb vasos més grossos, mentre que a l’estiu té coloració més fosca, vasos més petits i una proporció de fibres més alta.
36
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
5.3 Mostres on-line En aquest apartat, he seleccionat un seguit d’enllaços que m’han semblat interessants ja sigui per les seves imatges, explicacions o ambdues coses. Els he valorat segons el meu criteri i preferències. Alguns van acompanyats d’un petit comentari sobre el què podem trobar-hi. • http://www.arrakis.es/~rfluengo/citologia.html (castellà)
• http://www.xtec.es/~jserla/projecte/index.htm (català) • http://www.inea.uva.es/servicios/histologia/inicio_real.htm (castellà)
La web ofereix diverses imatges amb les pertinents explicacions sobre diferents tipus de teixits vegetals i les seves parts. • http://www.arrakis.es/~rfluengo/citologia.html (castellà)
• http://ciencies.udg.es/ciencies/depart/biologia/suro/histo/biologiacelular/20_1/imatges.
htm (català) Aquesta web inclou una galeria de fotos molt reduïda però, tot i així, les imatges són prou bones i les indicacions de les imatges molt clares i entenedores. • http://www.joseacortes.com/galeriaimag/histovegetal/index.htm (castellà)
• http://www.xtec.es/~mmanzano/imagenes/Listadoim%E1genes.htm (català)
• http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/ww/ciencias_agronomicas/anatomia-
vegetal/index.html (castellà) La web ens ofereix un elevat contingut de temes diferents d’histologia vegetal amb una bona explicació de cada imatge.
37
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
6 Conclusions Per començar, m’agradaria dir que tot i que em va costar molt decidir el tema d’aquest treball i sobretot la manera d’enfocar-lo, ha estat una experiència molt enriquidora. El treball m’ha permès, principalment, un contacte directe amb una nova tecnologia de laboratori tan interessant com és el Motic i totes les seves funcionalitats. També, amb l’estudi de les imatges treballades, he adquirit uns coneixements que m’han permès facilitat a l’hora d’observar imatges microscòpiques i diferenciar-ne les parts principals. Com queda reflectit en el treball, de les preparacions utilitzades, una part són de collita pròpia. Això, també m’ha aportat una certa habilitat en el procés d’elaboració de preparacions microscòpiques.
El fet d’afrontar aquest treball de recerca amb els coneixements propis d’una estudiant de segon de batxillerat, m’ha suposat en diferents etapes de la recerca, trobarme amb entrebancs a l’hora d’interpretar correctament les imatges. Per salvar aquestes dificultats, vaig invertir molt de temps buscant altres imatges iguals o molt semblants a la que volia comentar a d’altres fonts documentals, com llibres de consulta, enciclopèdies científiques, pàgines web... per contrastant-les amb la meva. D’aquesta manera, vaig poder anar establint relacions. D’altra banda, va resultar especialment laboriosa la confecció de l’índex alfabètic que acompanya el treball degut tant als coneixements informàtics que em va requerir, com la pròpia tasca a l’hora d’introduir les paraules. Malgrat això, m’hi vaig esforçar donada la importància que considero que té com a eina per facilitar-ne la consulta en un treball de caire científic com és aquest, que conté tants mots específics.
En un futur i si fos possible, com a continuació i ampliació de la línia de coneixements encetada en aquest treball, podríem abordar i explorar noves possibilitats com l’utilització d’altres teixits vegetals i també experimentar les pràctiques emprades amb teixits d’origen animal per així donar-li un gir interessant. A més a més, el Motic disposa d’un recurs que no he utilitzat com és l’aplicació del vídeo, que permet captar situacions en temps real com per posar un exemple, el procés de fecundació d’una garoina.
38
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Amb tot, espero que aquest treball pugui ser una bona eina de consulta per a hom qui vulgui explorar de primera mà el món del Motic.
39
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
7 Bibliografia Llibres: • ARIAS, Matilde; BARRACHINA, Jorge; CLOSAS, M. Carme; FERRER, Ramon. Biologia
1. 2ª ed. Barcelona: Castellnou, 1998. • COROMINA, Eusebi; CASACUBERTA, Xavier; QUINTANA, Dolors. El treball de recerca.
Procés d’elaboració, memòria escrita, exposició oral i recursos. Guia de l’estudiant. 1ª ed. Vic: Eumo, 2000. • CUELLO, Josep; VIDAL, Antònia M. 22 Tècniques per al laboratori escolar. 1ª ed.
Barcelona: Graó, 1987. • CUELLO, Josep; HERNÁNDEZ, Miguel; JOSA, Jaume; MASSEGÚ, Josefina; SARQUELLA,
Salvador. Temes 5 i 6: BALLESTEROS, Manuel; BLAS, Marina; ESTANY, Joan; PEREIRA, Ferran. Tema 19: MARTÍNEZ, Xavier. Prácticas de Biología. 2ª ed. Barcelona: Fontalba, 1981. • GARCÍA, Álvaro. Manual de prácticas de microscopia. 1ª ed. Madrid: Enosa, 1966. • NOLL, Fritz; SCHENCK, Heinrich; SCHIMPER, A.F.W.; STRASBURGER, Eduard. Tratado
de botánica. 5ª ed. Barcelona: Editorial Marín, 1968. • THÉRON, André. Botánica. 1ª ed. Barcelona: Hora, S.A., 1982.
Recursos de la xarxa: • http://www.xtec.net/cdec/ [consulta: 01.10.2006] • http://www.edu365.cat/batxillerat/recursos_xarxa/biologia.htm [consulta: 24.10.2006] • http://www.biologia.edu.ar/botanica/ [consulta: 03.11.2006] • http://www.joseacortes.com/galeriaimag/histovegetal/index.htm [consulta:
07.12.2006] • http://www.arrakis.es/~rfluengo/citologia.html [consulta: 07.12.2006] • http://www.geocities.com/plantasperunn/web_bot/separatas.htm [consulta:
09.12.2006] • http://es.geocities.com/meritxellmale/practiquesceba.htm [consulta: 10.12.2006] • http://www.inea.uva.es/servicios/histologia/lista_de_micrografias1.htm [consulta:
12.12.2006]
40
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
• http://ciencies.udg.es/ciencies/depart/biologia/suro/histo/biologiacelular/20_1/imatges.
htm [consulta: 13.12.2006] • http://www.xtec.es/~jserla/projecte/teixits.htm [consulta: 16.12.2006] • http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/ww/ciencias_agronomicas/anatomia-
vegetal/pagweb-espana/indice-fotos-tallo.htm [consulta: 16.12.2006] • http://www.xtec.es/~mmanzano/imagenes/Listadoim%E1genes.htm [consulta:
16.12.2006] • http://www.chambon.ac-versailles.fr/util/methodo/prepa_micr.htm [consulta:
19.12.2006] • http://www.seeiuc.com/recursos/traduc.htm [consulta: 27.12.2006] • http://www.grec.cat/home/cel/dicc.htm [consulta: 02.01.2007]
41
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
8 Glossari Aparell de Golgi: Conjunt d’orgànuls situats prop del nucli en les cèl·lules animals i en algunes de vegetals. Està format per unes estructures en forma de bosses o sacs aplanats.
Aspectes tròfics: Aspectes que fan referència a la nutrició de teixits, òrgans i organismes.
Càmbium: Teixit meristemàtic al qual és degut el creixement secundari en gruix de les tiges i les arrels dels vegetals que en posseeixen.
Citologia: Branca de la biologia que estudia l’estructura i la funció de la cèl·lula.
Concrescents: Dit dels òrgans que presenten concrescència. (Concrescència: Creixement en comú de dos òrgans o més, els quals romanen soldats entre ells i formen una massa única.
Euparal: Líquid emprat en microscòpia per solidificar les preparacions permanents.
Floema: Part del feix conductor formada pels tubs cribrosos i generalment també per les cèl·lules annexes, per fibres i per cèl·lules parenquimàtiques, que condueix la saba elaborada.
Fotosintats: Productes orgànics que es formen com a resultat de la fotosíntesi.
Gimnoespermes: Que té les llavors no closes en un ovari.
Lignina: Polímer aromàtic natural de molècules ramificades, derivades principalment del fenilpropà.
Lugol: Colorant emprat en tècniques de microscòpia per ressaltar algunes estructures de l’objecte que es vol observar.
42
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Micròmetres: 10-6m.
Mitocondri: Inclusió citoplasmàtica granular de forma esfèrica o allargada.
Mitosi: Procés de divisió de les cèl·lules somàtiques dels eucariotes que consisteix fonamentalment, en una divisió longitudinal dels cromosomes i en una divisió del citoplasma.
Raquis: Nervi principal d'una fulla composta o d'una fronda de falguera.
Vacúol: Espai intracel·lular protoplasmàtic en el qual s'acumulen substàncies líquides o gasoses segregades pel protoplasma o productes sòlids.
Xilema: En els feixos, conjunt de vasos de parènquima xilemàtic i de fibres llenyoses.
Xilol: Hidrocarbur aromàtic que s’utilitza com a dissolvent.
43
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
9 Índex alfabètic
A agulla emmanegada · 13, 14 agulles emmanegades · 13 aigua · 5, 13, 14, 25, 31, 33 - de pantans · 5 Alexander Flemming · 6 alga filamentosa · 2, 27 Antonie Van Leeuwenhoek · 5 aparell de Golgi · 6 aparells òptics · 6 arrel · 28 - primària · 2, 28 arrels · 20, 29, 40 - secundàries · 29 ATP · 27
B bacteris · 5, 6 bàlsam del Canadà · 14 blau de metilè · 19 borró de patata · 21
C càmbium · 34 Camillo Golgi · 6 cargol d’enfocament - macromètric · 8 - micromètric · 8 cèl·lula · 5, 19, 20, 40 cèl·lules · 5, 6, 19, 20, 21, 23, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 32, 33, 34, 40 - allargades · 19, 28, 32 - animals · 6, 40 - de l’epidermis · 23 - de membrana · 33 - de pètal de gladiol · 25 - de suro · 5 - del pericicle · 29 - epidèrmiques · 19 - mortes · 28 - musculars · 6 - polièdriques · 20 - sanguínies · 26 - suberificades · 28 cilindre central · 28, 29 citologia · 6, 36, 38 citoplasma · 19, 32, 40 clorofil·la · 27 cloroplasts · 23, 27, 28 cobreobjectes · 13, 14, 26 còlera · 6 colorants · 6, 14 comptagotes · 13 condensador · 8
conductes de resina · 30 coníferes · 30 còrtex · 28, 33 cromosomes · 6, 40
D diafragma · 8 dilaceració · 13 diòxid de carboni · 30
E Edwin Klebs · 6 endodermis · 28, 30 epidermis · 2, 19, 28, 30 - de ceba · 19 - de patata · 20 Ernst Abbe · 6 esclerènquima · 33 esperma · 5 espora · 24 esporangis · 22, 23 espores · 22, 23, 24 estomes · 23, 28, 30 Euparal · 14, 40 exodermis · 28
F falguera · 22, 40 feixos vasculars · 33 fibres · 32, 34, 35, 40 - llenyoses · 32, 40 filtre · 8, 11 floema · 28, 29, 33 font d’il·luminació · 8 fotosintats · 33 fotosíntesi · 27, 30, 31, 40 fulla · 2, 30 - amb forma d’agulla · 30 - de pi · 2, 30 - de polipodi · 25 fusta · 32, 34
G gimnoespermes · 40 Giovanni Battista Amici · 6 gladiol · 2, 25 Gladiolus spp. · 2, 25 glicerina · 13 grànuls de midó · 20
44
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
I
P
iode · 20, 32 - verd · 32
parènquima · 28, 29, 32, 34, 40 - cortical · 28 - llenyós · 2, 32 - medul·lar · 28, 29 paret cel·lular · 19 patata · 2, 20, 21 pèls radicals · 28 pericicle · 28, 29 pinces de platina · 9 plantes · 20, 27 platina · 8, 9, 14 pol·len · 17, 18 - d’alegria · 17 - de pi · 18 polipodi · 2, 22, 23, 24 Polypodium vulgare · 2, 22 portaobjectes · 13 preparació · 2, 3, 8, 9, 10, 13, 14, 21, 23, 26, 27 - microscòpica · 2, 13, 27 preparacions · 2, 3, 10, 12, 13, 14, 17, 27, 40 - permanents · 2, 14, 40 protozous · 5
J Johannes Kepler · 5
L lents · 8 lignina · 28, 32
Ll lleny · 32
L Louis Pasteur · 6 lugol · 20, 21 lupa · 11 lupes · 5
M medul·la · 33 microscopi · 2, 3, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 18, 26, 35 - compost · 5 microscòpia · 2, 4, 5, 6, 40 micròtoms · 13 midó · 20, 21, 28 mitocondris · 6 mitosi · 6 Motic · 2, 3, 4, 7, 10, 12
R raquis · 22 resina · 30 revòlver · 8 Robert Brown · 6 Robert Hooke · 5 Robert Koch · 6 Rudolf Albert von Köllinger · 6
S saba elaborada · 29, 40 sang · 5 Santiago Ramón i Cajal · 6 sorus · 22 suro · 5, 20, 36, 39
N NADPH · 27 nuclèols · 19 nuclis · 19, 23
O objectiu · 4, 6, 7, 8, 12 - apocromàtic · 6 ocular · 8, 12 organismes · 5, 40 - unicel·lulars · 5 ostíol · 23 òvul · 18 oxigen · 30
T teixit · 19, 28, 29, 32, 33 - primari · 28 - vegetal · 33 tija · 2, 33 - de blat · 2, 33 tinció · 14 - múltiple · 14 - simple · 14 transport apoplàstic · 28 traqueides · 34 tub òptic · 8 tubercles · 20 tuberculosi · 6
45
De la percepció òptica a la representació digital
V
- secundari · 2, 34 xilol · 14
vasos · 29, 32, 34, 40 - llenyosos · 32 vegetals · 3, 17, 30, 36, 40 - superiors · 17 vesícules aeríferes · 18
Z
X
Curs 2006-2007
Zea mays · 2, 33
xilema · 28, 29, 33, 34
46
De la percepció òptica a la representació digital
Curs 2006-2007
Agraïments: A en Joan Boada, el meu tutor, per totes les hores que m’ha dedicat i per ésser-hi sempre que l’he necessitat; a la Montse Llovera, pels seus sempre, encertats consells; a la Conxita Haro, pel seu ajut i per facilitar-me informació bibliogràfica sempre que m’ha calgut; a en Joan Ristol, per solucionar-me els petits problemes informàtics; i finalment, als meus pares, pel suport que m’han donat en tot moment.
47