Microscopía Electrónica y Ultraestructura

La microscopía electrónica utiliza un haz de electrones en lugar de luz para obtener imágenes de tejidos, logrando una resolución mucho mayor y revelando la estructura fina —orgánulos, membranas y arreglos macromoleculares—, denominada colectivamente ultraestructura. Dado que la longitud de onda de los electrones es mucho más corta que la de la luz visible, la técnica resuelve detalles muy por debajo del límite del microscopio óptico.

Definition

La microscopía electrónica es una técnica de microscopía que forma imágenes utilizando un haz de electrones para lograr una resolución a escala nanométrica; la ultraestructura se refiere al detalle fino celular y tisular —orgánulos y componentes macromoleculares— revelado a esta resolución.

Scope

Este tema aborda por qué la microscopía electrónica logra una alta resolución, la preparación especializada de muestras que requiere (fijación fina, inclusión en resina, cortes ultrafinos, tinción con metales pesados) y la distinción entre los modos de transmisión y barrido. Es una referencia metodológica y no proporciona orientación para la interpretación clínica.

Core questions

• ¿Por qué un haz de electrones resuelve detalles mucho más finos que la luz visible?
• ¿Qué preparación especializada requiere el tejido para la microscopía electrónica?
• ¿En qué se diferencian la microscopía electrónica de transmisión y la de barrido en lo que muestran?
• ¿Cómo se genera contraste en una muestra biológica que de otro modo tendría bajo contraste?

Key concepts

• Resolución y longitud de onda de los electrones
• Microscopía electrónica de transmisión (TEM)
• Microscopía electrónica de barrido (SEM)
• Fijación con glutaraldehído y osmio
• Inclusión en resina y cortes ultrafinos
• Tinción con metales pesados (uranilo, plomo)
• Interpretación ultraestructural

Mechanisms

Dado que los electrones tienen una longitud de onda mucho más corta que la luz visible, un haz de electrones puede resolver estructuras hasta la escala nanométrica, mucho más allá del límite de difracción de la microscopía óptica. Para soportar el vacío y el haz, y para preservar la estructura fina, el tejido se fija bajo condiciones exigentes —típicamente fijación con aldehído seguida de tetróxido de osmio, basándose en la química de fijación con aldehído caracterizada por Sabatini y colaboradores (Sabatini, 1963)—, luego se incluye en resina y se corta en secciones ultrafinas. El material biológico dispersa los electrones débilmente, por lo que el contraste se mejora mediante la tinción con sales de metales pesados; el citrato de plomo a pH alto se convirtió en una tinción estándar opaca a los electrones para este propósito (Reynolds, 1963). En la microscopía electrónica de transmisión, los electrones pasan a través de la sección delgada para formar una imagen de la estructura interna, mientras que en la microscopía electrónica de barrido, el haz se escanea sobre la superficie de una muestra y las señales detectadas construyen una imagen superficial de apariencia tridimensional. Los principios y técnicas se consolidan en referencias estándar (Bozzola & Russell, 1999; Hayat, 2000).

Clinical relevance

El examen ultraestructural contribuye a la investigación en biología celular y a áreas seleccionadas de la patología diagnóstica donde la estructura fina es informativa. Esta entrada explica los métodos conceptualmente; describe cómo se producen las imágenes ultraestructurales y no es una base para decisiones diagnósticas o de tratamiento individuales.

Evidence & guidelines

La preparación de muestras y la obtención de imágenes en microscopía electrónica se consolidan en referencias de métodos establecidas (Bozzola & Russell, 1999; Hayat, 2000), basadas en trabajos primarios fundamentales sobre la fijación con aldehído (Sabatini, 1963) y la tinción con metales pesados (Reynolds, 1963).

History

El microscopio electrónico se desarrolló en la década de 1930 y se aplicó a tejidos biológicos a mediados del siglo XX, una vez que los métodos de preparación pudieron preservar la estructura fina. La fijación con aldehído se caracterizó para la preservación ultraestructural (Sabatini, 1963), y la tinción estandarizada con metales pesados, como el citrato de plomo de Reynolds (Reynolds, 1963), proporcionó el contraste necesario para interpretar la ultraestructura celular, convirtiendo la microscopía electrónica en un pilar de la biología celular moderna.

Key figures

• David Sabatini
• Edward Reynolds

Seminal works

• sabatini-1963
• reynolds-1963

Frequently asked questions

¿Por qué la microscopía electrónica resuelve más detalles que la microscopía óptica?

La resolución está limitada por la longitud de onda de la radiación de imagen; los electrones tienen una longitud de onda mucho más corta que la luz visible, por lo que un haz de electrones puede distinguir estructuras mucho más pequeñas de lo que puede el microscopio óptico.

¿Cuál es la diferencia entre la microscopía electrónica de transmisión y la de barrido?

La microscopía electrónica de transmisión hace pasar electrones a través de una sección ultrafina para obtener imágenes de la estructura interna, mientras que la microscopía electrónica de barrido escanea un haz sobre la superficie de una muestra y detecta las señales emitidas para obtener imágenes de la topografía de la superficie.