Come osservare le cellule vegetali e animali

Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule. Le cellule sono la parte più piccola di un organismo vivente e sono lunghe circa 0,01 mm – 0,03 mm. Per guardare da vicino una cellula, abbiamo bisogno di un microscopio ottico composto. Gli scienziati lavorano sodo per fare delle osservazioni accurate: tali osservazioni aiutano i ricercatori a fare previsioni, a raggiungere delle conclusioni e ad effettuare confronti. In questo articolo, imparerai ad osservare le cellule vegetali e animali al microscopio, cosa che ti aprirà un mondo, poiché i possibili soggetti da analizzare sono praticamente ovunque.

Una cellula è la struttura più elementare di qualsiasi organismo vivente, ed è in grado di riprodursi indipendentemente. Le cellule possono essere raggruppate in due categorie, procariotiche ed eucariotiche. In una cellula eucariotica ci sono piccoli organelli che svolgono funzioni specifiche che possono essere paragonate agli organi del corpo umano. Alcuni di questi organelli includono: il nucleo, che contiene il DNA delle cellule; i mitocondri, che producono ATP dal glucosio e l’ossigeno, noto come respirazione cellulare; e l’apparato di Golgi, che impacchetta e processa diverse sostanze che escono dalla cellula.

Le cellule procariotiche sono le più semplici dei due tipi di cellule e sono organismi monocellulari, come ad esempio i batteri, che non contengono organelli. Sia le cellule vegetali che quelle animali, però, sono eucariote e hanno organelli simili, ad eccezione di alcuni che si trovano solo nelle cellule vegetali come la parete cellulare, che aiuta la struttura della cellula, e i cloroplasti, responsabili della fotosintesi.  Risulta quindi interessante visualizzare l’aspetto di ogni cellula eucariotica (in pratica, di piante o animali) al microscopio ottico per osservare le somiglianze e le differenze e registrarne i risultati.

Differenza fra cellule animali e cellule vegetali.

Ecco ciò che ti serve per fare le osservazioni di cellule che seguono:

  • microscopio ottico
  • vetrini portaoggetto
  • vetrini coprioggetto
  • cotton fioc
  • cipolla appena tagliata
  • 0,1% di soluzione di blu di metilene
  • soluzione di tintura di iodio
  • soluzione di disinfettante

Osservazione delle cellule animali

È molto importante prenderti il tempo per fare osservazioni attente quando si osservano le cellule. Non correre durante le tue osservazioni. Un’altra importante abilità scientifica che dovrai usare per fare le tue osservazioni sono gli schizzi. Ecco alcuni tipi di cellule animali già pronte che potresti osservare, essendo disponibili in commercio dei kit con vetrini già preparati con vari campioni interessanti:

  • Sezione trasversale della parete dello stomaco
  • Midollo spinale del coniglio
  • Cellula della ghiandola salivare del moscerino della frutta
  • Sezione trasversale della pelle umana
  • Motoneurone

Uno dei tanti set di vetrini con preparati biologici interessanti già pronti da osservare che puoi trovare online, ad esempio qui.

Altrimenti, le cellule da osservare puoi procurartele da solo. Le cellule del tessuto epiteliale della guancia sono cellule animali tipiche: hanno una membrana cellulare, il citoplasma e un nucleo. Sono le classiche cellule da cui iniziare, dopo averle prelevate con un tampone, in pratica un cotton fioc sfregato prima all’interno della guancia e poi sul vetrino portaoggetto, che viene poi ricoperto con quello coprioggetto. Ma prima devi usare un colorante come il blu di metilene. Ecco, in pratica, come devi procedere:

  • Metti una goccia di blu di metilene su un vetrino.
  • Strofina delicatamente l’interno della guancia con un batuffolo di cotone.
  • Pulisci l’estremità del bastoncino di cotone con la goccia di blu di metilene sul vetrino.
  • Colloca il bastoncino di cotone nel becher del disinfettante.
  • Utilizza un ago montato (o una stuzzicadenti) per abbassare delicatamente il vetrino coprioggetto.
  • Utilizzando un microscopio ottico, esamina il vetrino usando l’obiettivo × 10.
  • Utilizza l’obiettivo × 40 per identificare alcune delle strutture cellulari.
  • Identifica membrana cellulare, citoplasma e nucleo.

Preparazione del vetrino per l’osservazione al microscopio.

Non è difficile usare un microscopio biologico per analizzare il vetrino che avrai preparato o acquistato per l’osservazione. Sposta il palco (la sporgenza piatta) verso il basso nella posizione più bassa. Posiziona il vetrino sul palco. Fai attenzione a spingerlo sotto i fermagli in modo che lo scivolo del coperchio non si muova o si incrini. Seleziona l’obiettivo con la potenza più bassa. Ruota lentamente la manopola di messa a fuoco grossolana fino a quando non riesci a vedere le cellule.

Ruota lentamente la manopola di messa a fuoco fine fino a quando le cellule non sono a fuoco e puoi vederle chiaramente. Ripeti i passaggi precedenti utilizzando l’ingrandimento di potenza superiore per visualizzare le cellule in modo più dettagliato. L’ingrandimento della lente dell’oculare e l’ingrandimento dell’obiettivo vengono moltiplicati insieme per dare l’ingrandimento totale: Ingrandimento totale = ingrandimento dell’oculare × ingrandimento dell’obiettivo.

Crea uno schizzo di ciò che vedi guardando attraverso l’obiettivo. Dovresti provare a disegnare esattamente ciò che vedi. Fai riempire a uno stesso particolare la stessa quantità di spazio nello schizzo come nel microscopio. Fai attenzione a includere tutti i dettagli che puoi vedere. Supponiamo di vedere un grande cerchio nel mezzo della cellula. Disegna il grande cerchio rotondo e mettilo al centro della cellula. Se ci sono molte cose più piccole nel mezzo della cellula, disegnale tutte.

Cellule epiteliali della mucosa della bocca colorate con blu di metilene e viste al microscopio.

Scoprirai che il blu di metilene permette di evidenziare nelle cellule epiteliali della mucosa boccale, membrana, nucleo e nucleoli: a 40x al centro spicca, blu, il nucleo (a differenza delle cellule animali del sangue, che sono prive di nucleo), che mostra da 1 a 4 nucleoli; non c’è, a differenza delle cellule vegetali, parete cellulare, ma una sottile membrana. Ingrandibile fino a 1000x. Il blu di metilene mette anche bene in evidenza i batteri presenti sulle cellule di sfaldamento.

Osservazione delle cellule vegetali

Inizia con un semplice tipo di cellula vegetale tradizionalmente usata per iniziare l’osservazione di tali cellule: una cellula di cipolla. Le cellule di cipolla sono cellule vegetali, hanno una parete cellulare, una membrana cellulare, un citoplasma, un nucleo e un vacùolo. Prepara prima un vetrino delle cellule della pelle della cipolla e poi lo guarderai al microscopio.

Preparazione del vetrino con le cellule di cipolla.

Per la preparazione, procedi nel seguente modo:

  • Prendi una cipolla e tagliala. Usando le pinzette, rimuovere uno strato sottile e trasparente dalla superficie interna di una cipolla appena tagliata. Trasparente significa che dovresti essere in grado di vedere attraverso lo strato che rimuovi. Se stai attento, puoi usare una lametta da barba.
  • Posiziona il pezzo piatto al centro del vetrino. Fai attenzione che il pezzo non si pieghi sul vetrino.
  • Copri il pezzo dell’epidermide di cipolla con una o due gocce d’acqua.
  • Utilizzando l’ago montato, abbassa delicatamente il vetrino coprioggetto sul vetrino portaoggetto su cui è appoggiato il campione da osservare.
  • Osserva il vetrino al microscopio a basso ingrandimento (usa l’obiettivo 10x). Utilizza l’obiettivo × 40 per identificare alcune delle strutture cellulari.

Un microscopio ottico è perfetto per osservare le cellule animali e vegetali. Ne puoi trovare vari modelli in vendita a un buon prezzo qui.

Disegna ciò che vedi sotto ogni ingrandimento. Riesci a distinguere parete cellulare, membrana cellulare, citoplasma e nucleo? Ora rimuovi il vetrino. Indossa dei guanti di gomma e degli occhiali protettivi per la colorazione del campione. Posiziona una goccia di tintura di iodio su un bordo del vetrino coprioggetto. Tieni un pezzo di tovagliolo di carta all’altra estremità del vetrino coprioggetto. La carta assorbente del tovagliolo attirerà la tintura di iodio sotto il vetrino e attraverso la pelle della cipolla.

Tecnica di colorazione del preparato usando colorante e carta assorbente.

Osserva di nuovo il vetrino al microscopio. Disegna ciò che vedi sotto ciascun ingrandimento osservando la cellula di cipolla. Che cosa hai notato nel tuo vetrino? Hai trovato qualcosa che hai osservato interessante o inaspettato? Qual è lo scopo dell’uso di una tintura quando si prepara un vetrino con supporto bagnato? Quali erano le differenze osservabili tra il vetrino senza l’uso della tintura e con essa? Quali organelli sei riuscito a identificare ed a quali ingrandimenti del microscopio?

Prova anche a usare il blu di metilene al posto della tintura di iodio. Scoprirai che la struttura cellulare dell’epidermide di una cipolla (montata in acqua) mostra l’organizzazione cellulare nei vegetali: parete cellulare, nucleo, citoplasma, corpuscoli nucleari, vacuolo centrale. Colorando con blu di metilene, si possono vedere in modo evidentissimo il nucleo, filamenti di citoplasma che connettono il nucleo al resto della cellula e le pareti cellulari. Per le osservazioni, usa una cipolla appena tagliata.

Cellule di cipolla con i nuclei resi evidenti dal blu di metilene.

Osservazione dei cloroplasti in piante o alghe

Puoi successivamente osservare altre tipi di cellule vegetali, come ad esempio quelle delle foglie di piante di terra o di piante acquatiche (alghe), per concentrarti sui cloroplasti. I cloroplasti sono plastidi presenti nelle cellule delle piante superiori (piante con tratti avanzati con tessuto lignificato per il trasporto di acqua e minerali) e delle alghe come siti di fotosintesi. Questo li rende gli organelli cellulari più importanti, dato che le piante sono i produttori primari e la base di tutte le catene alimentari.

Nota, infatti, che le piante possono produrre il proprio cibo, ma gli animali no. Le piante producono il proprio cibo attraverso il processo di fotosintesi, qualcosa che gli animali non possono fare.  Le piante verdi contengono un pigmento verde chiamato clorofilla.  Le piante necessitano di luce solare (o altra fonte di luce) per eseguire la fotosintesi. La clorofilla cattura l’energia della luce solare e la usa per produrre zucchero e ossigeno. Le piante e altri esseri viventi usano lo zucchero come cibo.

Cloroplasti di una spirogira (alga verde) visti al microscopio.

A seconda del tipo di pianta o di alghe, il numero di cloroplasti in una cellula può variare da 1 a 100. Si trovano nel citoplasma cellulare e si muovono attraverso il citoplasma insieme ai fluidi cellulari. Rispetto ad altri organelli come i mitocondri, i cloroplasti sono relativamente più grandi e vanno da 4 a 10 micrometri di diametro e circa 2 micrometri di spessore. La loro forma varia anche da una pianta / alga all’altra e può apparire sferica, ovoidale o persino a forma di coppa o spirale.

Prendi la foglia dalla pianta o un’alga dello stagno di acqua dolce e spezza una foglia. Posiziona la foglia su un vetrino portaoggetto asciutto e pulito e aggiungi una goccia di acqua distillata. Copri con un vetrino coprioggetto. Ora esamina il campione con il tuo microscopio a bassa potenza (100x-150x). Se il microscopio ha un diaframma, tienilo su un’impostazione bassa (più piccola). Trova una buona zona e ruota ad alta potenza (400x). Dovresti vedere delle cellule rettangolari.

Osservazione di un campione vegetale al microscopio.

Guarda i diversi organelli all’interno della cellula. Occasionalmente vedrai una movimento attraverso la cellula. Ora regola il diaframma sull’impostazione più alta. Ciò consente il massimo della luce possibile. Dopo circa un minuto, dovresti vedere dei globi verdi che ruotano attorno al bordo esterno della cella. Questi sono i cloroplasti; raccolgono luce per la cellula. Quando li esponi alla luce, si eccitano e si muovono rapidamente. Prova a vedere di persona, illuminandoli ulteriormente.

Ora posiziona due gocce di una soluzione di acqua e sale (acqua salata) sul vetrino portaoggetto, proprio sul lato del coprioggetto. Ora posiziona un tovagliolino di carta vicino all’altro lato del coprioggetto. Se fatto correttamente, esso assorbirà l’acqua fresca e attirerà l’acqua salata attraverso le cellule vegetali. Ora esamina nuovamente le cellule al microscopio. Noti un cambiamento? Guarda la posizione dei cloroplasti. Dovrebbero essersi ritratti verso il centro come effetto dell’acqua salata sulla cellula.

Microfotografia di cloroplasti del muschio con microscopio ottico a 1000x (è stato utilizzato un obiettivo da 100x con immersione in olio).

Avvertenze. Il blu di metilene e la soluzione di iodio sono coloranti. Lo iodio è una sostanza chimica poco pericolosa come soluzione diluita. Il blu di metilene può irritare gli occhi ed i polmoni. Evita, per entrambe le sostanze, il contatto con la pelle. Usane la concentrazione più bassa possibile. Indossa guanti usa e getta per non macchiarti e protezioni per gli occhi durante l’uso.

Il disinfettante adatto dovrebbe includere Milton o Virkon, che dovrebbero essere diluiti in concentrazioni adeguate. Le cellule della guancia costituiscono un rischio biologico. C’è un rischio molto piccolo di trasmissione di virus. Gestisci solo i tuoi campioni corporei. Dopo l’uso, quindi, smaltisci igienicamente cotton fioc e vetrini in un disinfettante come il suddetto Milton o Virkon.