Biología celular

Cultivo celular

Los cultivos celulares más comunes son los cultivos microbianos. Se realizan para detectar bacterias en una muestra o replicar una bacteria específica. El método más conocido para cultivar colonias bacterianas distintas es la técnica del sembrado en estrías. El entorno de trabajo debe ser estéril, es decir, utilizar una técnica aséptica.

Equipo

El equipo necesario para llevar a cabo un cultivo celular son los siguientes:

• Un cultivo aislado de bacterias.
• Asa de inoculación.
• Mechero Bunsen (y un mechero/partida para encenderlo).
• Placa de agar (o cualquier otro medio a base de azúcar adecuado).

Procedimiento

El procedimiento a seguir es el siguiente:

1. Enciende el mechero Bunsen y pon la llama azul para iniciar el proceso.
2. Esteriliza la asa de inoculación en la llama azul hasta que aparezca de color rojo brillante. Deja que se enfríe.
3. Recoge una parte de la colonia aislada con el asa y pásala 3 o 4 veces en paralelo para cubrir una cuarta parte de la placa de Petri.
4. Vuelve a poner la asa bajo la llama y, cuando se enfríe, extiende las rayas de la placa a la siguiente cuarta parte de la misma.
5. Repite la operación en las dos cuartas partes siguientes de la placa de Petri.

Fig. 1: Placa de Petri.

Histoquímica

Esta parte de la ciencia se basa en el uso de reactivos (colorantes, enzimas, anticuerpos...) que interactúan con unas moléculas específicas que se encuentran en los tejidos. La respuesta que se produce es detectable.

Microscopía

Hay muchos tipos diferentes de microscopía celular. Los más destacados son la microscopía óptica y la microscopía electrónica. La microscopía óptica usa un microscopio de luz y se utiliza para ver los tejidos y las células, mientras que la microscopía electrónica se utiliza para ver los orgánulos celulares en detalle.

Fig. 2: Microscopio óptico y sus partes.

Técnicas moleculares

Mientras que la biología celular estudia las células en su conjunto y sus orgánulos celulares, la biología molecular estudia las partes más pequeñas dentro de la célula, como los cromosomas y el ADN. Para conocer mejor estas moléculas dentro de las células se necesitan técnicas específicas. Los principales métodos que debes conocer son la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la electroforesis en gel.

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

Esta técnica se utiliza para copiar pequeños fragmentos de ADN para que haya la suficiente cantidad y se pueda seguir estudiando o utilizar en pruebas que detectan el ADN, las pruebas de PCR de Covid-19, por ejemplo.

Pasos de la PCR

Los pasos de una PCR son los siguientes:

1. Desnaturalización del ADN: La secuencia de ADN se desnaturaliza en cadenas simples.
2. Recalentamiento: Se añaden a la solución los cebadores de ADN, los nucleótidos y la Taq polimerasa (estable a altas temperaturas). Los cebadores de ADN se unen a la secuencia de nucleótidos objetivo.
3. Elongación: La Taq polimerasa se une a los cebadores de ADN y la cadena se copia.
4. Repetición del ciclo: El ciclo se repite y se crean millones de fragmentos de ADN.

Electroforesis en gel

Las moléculas investigadas se colocan en un gel que hace que las moléculas se muevan mediante corrientes eléctricas. El gel contiene pequeños poros. Las moléculas difieren en tamaño molecular y se mueven a diferentes velocidades. Las moléculas más pequeñas suelen desplazarse más rápido que las más grandes porque las moléculas más pequeñas pasan más fácilmente por los poros del gel.

La electroforesis en gel permite a los científicos el estudio de las biooléculas de las células y distinguir entre diferentes longitudes de fragmentos de ADN.

Aplicaciones de las técnicas de estudio celular

Las técnicas de estudio celular tienen muchas aplicaciones tanto en la investigación científica como en la medicina, que permiten analizar y entender mejor la estructura, la función y el comportamiento de las diferentes células. Esta información nos permite avanzar en la ciencia. Algunas de estas aplicaciones son:

• Creación y desarrollo de fármacos: las técnicas de estudio celular permiten evaluar los efectos en las diferentes células cuando son suministrados.
• Investigación en biología celular: las técnicas de estudio celular permiten el avance en la biología celular, como por ejemplo la investigación en el metabolismo celular, la división celular, la comunicación entre células, la expresión génica... Entre muchos otros procesos. Esto ha permitido grandes avances a lo largo de la historia.
• Diagnóstico de enfermedades: es posible llevar a cabo algunos diagnósticos gracias a las técnicas de estudio celular, como por ejemplo las citologías o citometrías.
• Terapia celular: estas técnicas permiten analizar la biología del cáncer, entender el funcionamiento de las células cancerígenas y su evolución. Gracias a esto podemos predecir cómo evolucionarán en algunas ocasiones.

Fig. 3: Una de las aplicaciones de las técnicas de estudio celular es la creación y el desarrollo de fármacos para tratar diferentes enfermedades.

Prácticas seguras de trabajo en el laboratorio

Antes de empezar a trabajar: Prepara o lee una evaluación de riesgos existente en la que se indiquen los posibles peligros del experimento. Informa de cualquier daño en el equipo que vayas a utilizar y asegúrate de que tienes todo el equipo de protección individual (EPI) necesario para el experimento.

Dependiendo de la naturaleza del experimento, el EPI incluye gafas de seguridad, una bata de laboratorio, botas, protectores faciales y otros. Cuando hagas experimentos, sigue el procedimiento correcto.

Procedimientos de emergencia: En caso de emergencia, debes ser capaz de localizar rápidamente los lavaojos y las duchas de emergencia, así como un botiquín de primeros auxilios. Estarás supervisado por tu profesor o por un técnico de laboratorio que te asesorará al respecto.

Buena limpieza: Evita el contacto directo con sustancias químicas potencialmente peligrosas, no comas ni bebas en el laboratorio, lávate las manos con regularidad, recógete el pelo (si lo tienes largo) y utiliza los EPI pertinentes.

También puede haber otras prácticas, dependiendo del procedimiento que vayas a llevar a cabo; tu profesor te guiará y leerá detenidamente el procedimiento experimento para que puedas entender bien cómo funciona.

Técnicas de laboratorio de biología celular

En los laboratorios se utilizan muchas técnicas diferentes para estudiar las distintas células, así que veamos algunas de ellas. En primer lugar, veremos la microscopía celular y cómo funcionan los cultivos celulares.

Métodos para estudiar la estructura de las células eucariotas

Las células pueden estudiarse de muchas maneras diferentes, dependiendo del aspecto que se quiera estudiar. Las células eucariotas suelen ser más grandes que las procariotas, por lo que son más fáciles de ver. Por lo tanto, el método de estudio más conocido para estudiar las células eucariotas es a través del microscopio óptico. La célula suele colocarse entre dos portaobjetos de vidrio/plástico transparente: la platina del microscopio y el cubreobjetos. Las células pueden teñirse para acentuar los orgánulos de interés.

Un microscopio óptico puede ver los orgánulos celulares más grandes, como el núcleo, el citoplasma y la pared celular. Los orgánulos celulares de interés pueden aislarse rompiendo la célula y aislando los diferentes orgánulos para su uso comercial. Este proceso se denomina fraccionamiento subcelular.

Los procariotas, como las bacterias, suelen cultivarse en un laboratorio para ser estudiados; tienen altas tasas de división. Las células eucariotas también pueden crecer en cultivos celulares como las procariotas. Sin embargo, esto es más complicado, ya que las células eucariotas no se replican igual que las procariotas. Tardarán más tiempo en replicarse.

Ya eres un experto en los métodos de estudio celular, ¡Enhorabuena!