determinación de parámetros de red de cristales en células

determinación de parámetros de red de cristales en células

DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE RED DE CRISTALES EN
CÉLULAS DEL PARÉNQUIMA XILEMÁTICO MEDIANTE MICROSCOPIA
ELECTRÓNICA DE BARRIDO
Maria Silvina Lassa (a), Fidel Alejandro Roig (b, c)
(a)
LISAMEN, CCT CONICET Mendoza
Laboratorio de Dendrocronología e Historia Ambiental,IANIGLA, CCT CONICET Mendoza
(c)
Laboratorio de Microscopia Electrónica de Barrido y Microanálisis (MEBYM) CCT CONICET
Mendoza
(b)
E-mail: [email protected]
Resumen
La presencia de cristales en las células vivas de los tejidos vegetales y su frecuencia de
aparición, son características de relevancia en la identificación taxonómica. Sin embargo, la
información disponible es escasa, en particular para las floras de Argentina.
Tradicionalmente, los histólogos emplean la microscopía óptica para la observación de los
tejidos y la presencia y distribución de los cristales, aunque ciertos detalles de los cristales y la
identificación química de los mismos encuentra limitaciones mediante el uso de esta técnica.
Actualmente, la microscopía electrónica de barrido (MEB) y el detector de rayos X por
energías dispersivas (EDS) son herramientas accesibles. Así, a través del MEB se puede
observar no sólo la distribución de los cristales, sino también su morfología, entretanto que el
EDS permite conocer sus elementos constitutivos. Con la ayuda de una tercer herramienta, la
cristalografía, se puede determinar no solo la especie química de la que se trata, sino también
sus parámetros de red determinados por su orden estructural interno. Esto podría emplearse
como una herramienta para dilucidar mecanismos de formación del cristal.
Los objetivos del presente trabajo son el de introducir principios de la cristalografía como
contribución a la taxonomía de las plantas y como una herramienta sencilla para estimar
parámetros de red de cristales encontrados en el xilema de plantas autóctonas de la región del
desierto del oeste argentino.
Introducción
La presencia o ausencia de cristales puede ayudar en la caracterización taxonómica de una
madera, pero también sino también de indicaciones en relación a su empleo tecnológico,
particularmente cuando se trata de cristales de relativa dureza y frecuencia en los tejidos.
Estos cristales están contenidos principalmente en las células parenquimáticas de las plantas
y se originan por procesos de secreción en la vacuola celular [1].
Ciertos cristales, como por ejemplo los constituidos por oxalato de calcio en forma de
agujas, pueden servir como mecanismo de defensa contra predadores, otros como la sílice,
confieren a las maderas dificultades para el aserrado, transformándose en un problema de
carácter tecnológico [2].
En la caracterización taxonómica y tecnológica de la madera, es relevante determinar la
morfología, especie química, distribución y cantidad de los cristales [3]. Los cristales pueden
depositarse en cualquier parte de la planta [3] y algunos autores sostienen que la presencia está
fuertemente relacionada con los componentes minerales del suelo [4].
Si bien existen técnicas analíticas para determinar la composición de estos cristales, éstas son
laboriosas y requieren de una gran cantidad de material y como contrapartida, no solo son
destructivas, sino que tampoco permiten evaluar su distribución. Sin embargo, el uso del MEB
permite identificar la distribución, morfología y tamaño del cristal, mientras que la técnica de
EDS facilita la identificación de los elementos constituyentes de los cristales [5] y la
cristalografía, a través de la forma del cristal, indica su composición química.
Usualmente, los parámetros de red de las sustancias cristalinas se determinan empleando
Difracción de Rayos X (DRX) y la ecuación de Scherrer, pero en el caso de las maderas, esta
técnica es engorrosa. La determinación de los parámetros de red permitiría determinar el grado
de pureza del cristal o ciertos defectos, como los relacionados con la sustitución y vacancia.
Materiales y Métodos
Las maderas seleccionadas corresponden a distintas especies leñosas de la región fitogeográfica
del Monte, en el oeste Argentino. Una de las muestras analizadas fue Maytenus vitis-idea
(Celastraceae), Larrea cuneifolia (Zygophyllaceae) y Bougainvillea spinosa (Nyctaginaceae).
Para su análisis fueron recubiertas con una muy fina capa de Oro, dado que el C es uno de los
elementos que puede estar presente en la composición del cristal, tal como es el caso de los
oxalatos o carbonatos. Las micrografías se obtuvieron con un Microscopio Electrónico de
Barrido JEOL JSM 6610LV, a 20kV, y algunos de los cristales observados se analizaron con un
detector EDS Thermo Scientific Ultra Dry y su software Noran asociado para la recolección de
datos (NSS versión 2.1).
Resultados y discusión
Se presenta aquí la estructura hexagonal definida por tres ejes
iguales en un plano formando ángulos de 60º entre sí y un
cuarto eje en ángulo recto con este plano y cuya longitud
puede diferir de las otras dos (Fig. 1). Así, se define a los
parámetros de una red hexagonal como, a y b: aristas iguales
entre si, c: altura y α, β y γ los ángulos entre los mencionados
ejes.
Esta estructura puede observarse en cristales hallados en
Maytenus vitis-idea (Celastracea) (Fig. 2) y un análisis de
EDS indica que los principales elementos constitutivos son
azufre, oxigeno y calcio (Fig. 3).
Con ayuda de las herramientas de medición del software
del MEB y teniendo en cuenta la correcta posición del
cristal, se determinó que generalmente cuando éste es de un
tamaño muy inferior al de la célula que lo contiene, las
relaciones entre los parámetros se mantienen (a ≅ b ≠ c α ≅ β
≅ 90º y γ ≅ 120º).
Fig.1: Esquema de la estructura
hexagonal.
a)
Fig. 2: Cristales hexagonales de CaSO4
(M: 2000x) presentes en Maytenus vitisidea (Celastracea)
a)
c)
b)
Conclusión
EL MEB con EDS, resulta en una herramienta práctica para
una primera aproximación de los parámetros de red de
cristales presentes en el xilema de las plantas. Una
condición importante es que estos cristales tengan un
tamaño tal que su forma geométrica no se vea
influenciada por la célula que los contiene.
Bibliografía
[1] T. Prohaska , U, C. Stadlbauera, R. Wimmerb, G.
Stingedera, Ch. Latkoczya, E. Hoffmannc, H. Stephanowitzc,,
1998, Science of the Total Environment, 219 , pp 29-39.
[2] C. Jeffrey, 2007, Compositae: Introduction with key to
d)
tribes, in Families and Genera of Vascular Plants, vol. VIII,
Fig. 3: a) Espectro de RX (EDS)
correspondiente a la muestra de la Fig.. 13.c,
Flowering Plants, Eudicots, Asterales, pp 61-87 (J. W.
Mapeo correspondiente al azufre (b), al Calcio
Kadereit and C. Jeffrey, eds.). Springer-Verlag, Berlin.
(c) y al Oxigeno (d)
[3] C.R Metcalfe and L. Chalk, 1983, Anatomy of the
dicotyledons (vol 2, 2ª ed., Calerdon Press –Oxford), Cap. 4, pp. 82-97.
[4] P. Bas, A. J. Bolton and D. M Catling (eds), Wood structure biological and technological research,
Laiden University Press (Leiden Botanical Series Nº3), pp 107-142
[5] Lassa, M. S. y Roig, F. A., "Caracterización morfológica y química de cristales presentes em tejidos
leñosos de plantas del desierto del oeste argentino" Proceeding de la VII Reunión de la Asociación
Argentina de Cristalografía. (Ver CV).
c)