Виды микроскопов: описание, основные характеристики, назначение. Чем электронный микроскоп отличается от светового? Устройство микроскопа и обращение с ним Строение простого микроскопа
Микроскоп световой - это оптический инструмент, предназначенный для исследования объектов, невидимых невооруженным глазом. Световые микроскопы можно разделить на две основные группы: биологические и стереоскопические. также часто называют лабораторными, медицинскими - это микроскопы для исследования тонких прозрачных образцов в проходящем свете. Биологические лабораторные микроскопы имеют большое увеличение, наиболее распространенное - 1000х, но некоторые модели могут иметь увеличение до 1600х.
Используют для исследования непрозрачных объемных объектов (монет, минералов, кристаллов, электросхем и пр.) в отраженном свете. Стереоскопические микроскопы обладают небольшим увеличением (20х, 40х, некоторые модели – до 200х), но при этом они создают объемное (трехмерное) изображение наблюдаемого объекта. Данный эффект очень важен, например, при исследовании поверхности металла, минералов и камней, так как позволяет обнаружить углубления, трещины и прочие элементы структуры.
В данной статье мы более детально рассмотрим строение , для чего рассмотрим отдельно оптическую, механическую и осветительную системы микроскопа.
2. Насадка
4. Основание
5. Револьверная головка
6. Объективы
7. Координатный столик
8. Предметный столик
9. Конденсор с ирисовой диафрагмой
10. Осветитель
11. Переключатель (вкл./выкл.)
12. Винт макрометрической (грубой) фокусировки
13. Винт микрометрической (точной) фокусировки
Оптическая система микроскопа
Оптическая система микроскопа состоит из объективов, расположенных на револьверной головке, окуляров, также может включать в себя призменный блок. С помощью оптической системы собственно и происходит формирование изображения исследуемого образца на сетчатке глаза. Поэтому важно обращать внимание на качество оптики, используемой в оптической конструкции микроскопа. Заметим, что изображение, полученное с помощью биологического микроскопа, - перевернутое.
УВЕЛИЧЕНИЕ = УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕКТИВА Х УВЕЛИЧЕНИЕ ОКУЛЯРА.
Сегодня во многих детских микроскопах используется линза Барлоу, с коэффициентом увеличения 1.6х или 2х. Ее применение позволяет дополнительно плавно повысить увеличение микроскопа свыше 1000крат. Польза от такой линзы Барлоу весьма сомнительна. Ее практическое применение приводит к существенному ухудшению качества изображения, и в редких случаях может оказаться полезным. Но производители детских микроскопов успешно используют ее в качестве маркетингового хода по продвижению своей продукции, ведь часто родители, досконально не разобравшись в технических параметрах микроскопа, выбирают его по ошибочному принципу "чем больше увеличение, тем лучше". И, конечно же, ни один профессиональный лабораторный микроскоп не будет иметь в комплекте такой линзы, заведомо ухудшающей качество изображения. Для изменения увеличения в профессиональных микроскопах используется исключительно комбинация различных окуляров и объективов.
В случае наличия линзы Барлоу формула расчета увеличения микроскопа принимает следующий вид:
УВЕЛИЧЕНИЕ = УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕКТИВА Х УВЕЛИЧЕНИЕ ОКУЛЯРА Х КОЭФФИЦИЕНТ УВЕЛИЧЕНИЯ ЛИНЗЫ БАРЛОУ.
Механическая система микроскопа
Механическая система состоит из тубуса, штатива, предметного столика, механизмов фокусировки, револьверной головки.
Механизмы фокусировки используют для фокусировки изображения. Винт грубой (макрометрической) фокусировки используют при работе с малыми увеличениями, а винт точной (микрометрической) фокусировки – при работе с большими увеличениями. Детские и школьные микроскопы, как правило, имеют только грубую фокусировку. Однако, Вы выбираете биологический микроскоп для лабораторных исследований, наличие тонкой фокусировки является обязательным. Обратите внимание, на рисунке приведен пример биологического микроскопа с раздельными точной и грубой фокусировкой, при этом в зависимости от конструктивных особенностей многие микроскопы могут иметь коаксиальные винты макро- и микрометрической регулировки фокуса. Отметим, что стереомикроскопы имеют только грубую фокусировку.
В зависимости от конструктивных особенностей микроскопа фокусировка может осуществляться перемещением предметного столика в вертикальной плоскости (вверх/вниз) либо тубуса микроскопа с его оптическим блоком также в вертикальной плоскости.
На предметном столике размещается исследуемый объект. Существует несколько видов предметных столиков: неподвижный (стационарный), подвижный, координатный и другие. Наиболее комфортным для работы является именно координатный столик, с помощью которого Вы можете перемещать исследуемый образец в горизонтальной плоскости по осям Х и У.
На револьверной головке расположены объективы. Поворачивая ее, Вы можете выбирать тот или иной объектив, и таким образом менять увеличение. Недорогие детские микроскопы могут быть оснащены несменными объективами, в то время как в профессиональных биологических микроскопах используются сменные объективы, вкручивающиеся в револьверную головку по стандартной резьбе.
В тубус микроскопа вставляется окуляр. В случае бинокулярной или тринокулярной насадки имеется возможность регулировки межзрачкового расстояния и коррекции диоптрий для подстройки под индивидуальные анатомические особенности наблюдателя. В случае детских микроскопов в тубус сначала может быть установлена "вредительница" линза Барлоу, а уже в нее - окуляр.
Осветительная система микроскопа
Осветительная система состоит из источника света, и диафрагмы.
Источник света может быть встроенный или внешний. Биологические микроскопы имеют нижнюю подсветку. Стереоскопические микроскопы могут быть оснащены нижней, верхней и боковой подсветкой для разных типов освещения препаратов. Детские биологические микроскопы могут иметь дополнительную верхнюю (боковую) подсветку, практическое применение которой, на самом деле, как правило, является бессмысленным.
С помощью конденсора и диафрагмы можно регулировать освещение препарата. Конденсоры бывают однолинзовые, двухлинзовые, трехлинзовые. Поднимая или опуская конденсор, Вы соответственно конденсируете или рассеиваете свет, попадающий на образец. Диафрагма может быть ирисовой с плавным изменением диаметра отверстия или ступенчатой с несколькими отверстиями различных диаметров. Так уменьшая или увеличивая диаметр отверстия, Вы соответственно ограничиваете либо увеличиваете поток света, падающий на исследуемый объект. Также отметим, что конденсор может быть оснащен фильтродержателем для установки различных светофильтров.
На этом можно закончить первое знакомство с микроскопом. Надеемся, что выше изложенный материал поможет Вам определиться с для Ваших целей.
с доставкой по Харькову, Киеву или любой другой город Украины вы можете в нашем магазине OpticalMarket, предварительно получив профессиональную консультацию у наших специалистов.
Изучение клеток микроорганизмов, невидимых невооруженным глазом, возможно только при помощи микроскопов. Эти приборы позволяют получать изображение исследуемых объектов, увеличенное в сотни раз (световые микроскопы), в десятки и сотни тысяч раз (электронные микроскопы).
Биологический микроскоп называется световым, так как он обеспечивает возможность изучать объект в проходящем свете в светлом и темном поле зрения.
Основными элементами современных световых микроскопов являются механическая и оптическая части (рис. 1).
К механической части относятся штатив, тубус, револьверная насадка, коробка микромеханизма, предметный столик, макрометрический и микрометрический винты.
Штатив состоит из двух частей: основания и тубусодержателя (колонки). Основание микроскопа прямоугольной формы имеет снизу четыре опорные площадки, что обеспечивает устойчивое положение микроскопа на поверхности рабочего стола. Тубусодержатель соединяется с основанием и может перемещаться в вертикальной плоскости при помощи макро- и микрометрического винтов. При вращении винтов по часовой стрелке тубусодержатель опускается, при вращении против часовой стрелки – поднимается от препарата. В верхней части тубусодержателя укреплена головка с гнездом для монокулярной (или бинокулярной) насадки и направляющей для револьверной насадки. Головка крепится винтом .
Тубус – это труба микроскопа, позволяющая поддерживать определенное расстояние между основными оптическими деталями – окуляром и объективом. Вверху в тубус вставляется окуляр. Современные модели микроскопов имеют наклонный тубус.
Револьверная насадка представляет собой вогнутый диск с несколькими гнездами, в которые ввинчиваются 3– 4 объектива. Вращая револьверную насадку, можно быстро установить любой объектив в рабочее положение под отверстие тубуса.
Рис. 1. Устройство микроскопа:
1 – основание; 2 – тубусодержатель; 3 – тубус; 4 – окуляр; 5 – револьверная насадка; 6 – объектив; 7 – предметный столик; 8 – клеммы, прижимающие препарат; 9 – конденсор; 10 – кронштейн конденсора; 11 – рукоятка перемещения конденсора; 12 – откидная линза; 13 – зеркало; 14 – макровинт; 15 – микровинт; 16 – коробка с механизмом микрометрической фокусировки; 17 – головка для крепления тубуса и револьверной насадки; 18 – винт для крепления головки
Коробка микромеханизма несет с одной стороны направляющую для кронштейна конденсора, а с другой – направляющую для тубусодержателя. Внутри коробки находится механизм фокусировки микроскопа, представляющий собой систему зубчатых колес.
Предметный столик служит для размещения на нем препарата или другого объекта исследования. Столик может быть квадратным или круглым, подвижным или неподвижным. Подвижный столик перемещается в горизонтальной плоскости при помощи двух боковых винтов, что позволяет рассматривать препарат в разных полях зрения. На неподвижном столике для обследования объекта в разных полях зрения препарат перемещают рукой. В центре предметного столика имеется отверстие для освещения снизу лучами света, направляемыми от осветителя. На столике имеются две пружинные клеммы , предназначенные для закрепления препарата.
Некоторые системы микроскопов снабжены препаратоводителем, необходимым при исследовании поверхности препарата или при подсчете клеток. Препаратоводитель позволяет производить передвижение препарата в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. На препаратоводителе имеется система линеек – нониусов, с помощью которых можно присвоить координаты любой точке исследуемого объекта.
Макрометрический винт (макровинт) служит для предварительной ориентировочной установки изображения рассматриваемого объекта. При вращении макровинта по часовой стрелке тубус микроскопа опускается, при вращении против часовой стрелки – поднимается.
Микрометрический винт (микровинт) используют для точной установки изображения объекта. Микрометрический винт является одной из наиболее легко повреждаемых частей микроскопа, поэтому с ним надо обращаться осторожно – не вращать с целью грубой установки изображения во избежание самопроизвольного опускания тубуса. При полном повороте микровинта тубус передвигается на 0,1 мм.
Оптическая часть микроскопа состоит из основных оптических деталей (объектив и окуляр) и вспомогательной осветительной системы (зеркало и конденсор).
Объективы (от лат. objektum – предмет) – наиболее важная, ценная и хрупкая часть микроскопа. Они представляют собой систему линз, заключенных в металлическую оправу, на которой указаны степень увеличения и числовая апертура. Наружная линза, обращенная плоской стороной к препарату, называется фронтальной. Именно она обеспечивает увеличение. Остальные линзы называются коррекционными и служат для устранения недостатков оптического изображения, возникающих при рассмотрении исследуемого объекта.
Объективы бывают сухие и иммерсионные, или погружные. Сухим называется объектив, у которого между фронтальной линзой и рассматриваемым объектом находится воздух. Сухие объективы обычно имеют большое фокусное расстояние и увеличение 8х или 40х. Иммерсионным (погружным) называют объектив, у которого между фронтальной линзой и препаратом находится специальная жидкая среда. Вследствие разницы между показателями преломления стекла (1,52) и воздуха (1,0) часть световых лучей преломляется и не попадает в глаз наблюдателя. В результате этого изображение получается нечетким, более мелкие структуры остаются невидимыми. Избежать рассеивания светового потока можно путем заполнения пространства между препаратом и фронтальной линзой объектива веществом, показатель преломления которого близок к коэффициенту преломления стекла. К таким веществам относятся глицерин (1,47), кедровое (1,51), касторовое (1,49), льняное (1,49), гвоздичное (1,53), анисовое масло (1,55) и другие вещества. Иммерсионные объективы имеют на оправе обозначения: I (immersion ) – иммерсия, Н I (homogen immersion ) – однородная иммерсия, OI (oil immersion ) или МИ – масляная иммерсия. В настоящее время в качестве иммерсионной жидкости чаще используют синтетические продукты, соответствующие по оптическим свойствам кедровому маслу.
Объективы различают по их увеличению. Величина увеличения объективов обозначена на их оправе (8х, 40х, 60х, 90х). Кроме того, каждый объектив характеризуется определенной величиной рабочего расстояния. Для иммерсионного объектива это расстояние составляет 0,12 мм, для сухих объективов с увеличением 8х и 40х – 13,8 и 0,6 мм соответственно.
Окуляр (от лат. okularis – глазной) состоит из двух линз – глазной (верхней) и полевой (нижней), заключенных в металлическую оправу. Окуляр служит для увеличения изображения, которое дает объектив. Увеличение окуляра обозначено на его оправе. Существуют окуляры с рабочим увеличением от 4х до 15х.
При длительной работе с микроскопом следует пользоваться бинокулярной насадкой. Корпуса насадки могут раздвигаться в пределах 55–75 мм в зависимости от расстояния между глазами наблюдателя. Бинокулярные насадки часто имеют собственное увеличение (около 1,5х) и коррекционные линзы.
Конденсор (от лат. condenso – уплотняю, сгущаю) состоит из двух-трех короткофокусных линз. Он собирает лучи, идущие от зеркала, и направляет их на объект. При помощи рукоятки, расположенной под предметным столиком, конденсор может перемещаться в вертикальной плоскости, что приводит к увеличению освещенности поля зрения при поднятом конденсоре и уменьшению его при опущенном конденсоре. Для регулировки интенсивности освещения в конденсоре имеется ирисовая (лепестковая) диафрагма, состоящая из стальных серповидных пластинок. При полностью открытой диафрагме рекомендуется рассматривать окрашенные препараты, при уменьшенном отверстии диафрагмы – неокрашенные. Под конденсором расположена откидная линза в оправе, используемая при работе с объективами малого увеличения, например, 8х или 9х.
Зеркало имеет две отражающие поверхности – плоскую и вогнутую. Оно закреплено на шарнирах в основании штатива и его можно легко поворачивать. При искусственном освещении рекомендуется пользоваться вогнутой стороной зеркала, при естественном – плоской.
Осветитель выполняет функциюискусственногоисточника света. Он состоит из низковольтной лампы накаливания, закрепляющейся на штативе, и понижающего трансформатора. На корпусе трансформатора имеется рукоятка реостата, регулирующего накал лампы и тумблер для включения осветителя.
Во многих современных микроскопах осветитель вмонтирован в основание.
1-тема. Световые микроскопы, строение и правила
работы с ними
Содержание темы.Одним из основных методов изучения мелких биологических объектов (вирусов, микроорганизмов, простейших, клеток, многоклеточных) является микроскопирование – изучение их с помощью оптических увеличивающих приборов (micros – малый, scopio - наблюдать). Существуют разные виды микроскопов (световой, электронный, люминесценный, фазовоконстрастный, флуоресцентный, поляризационный и др). Чаще используются световые микроскопы, которые необходимы не только для биологических но и медицинских исследований, например для лабораторной диагностики болезней. Поэтому каждый студент обязан знать строение световых микроскопов и уметь работать с ними.
Световой микроскоп состоит из следующих частей: а) оптическая, б) механическая, в) осветительная . (Рис.1; табл.1.).
К механической части относятся: штатив, предметный столик, тубус револьвер, макро и микрометрические винты. Штатив состоит из основания, тубусодержателя и тубуса. Предметный столик имеет в центре круглое отверстие, через которое проходит пучок света, две клеммы для фиксации препарата, препаратоводители-винты для передвижения верхней части столика по горизонтальной плоскости. Ниже предметного столика расположены макрометрический и микрометрический винты. Макрометрический винт крупнее и служит для ориентировочного фокусирования, а микрометрический - для более точного. В большинство микроскопов микровинт имеет вид массивного диска и распологается на основании.
Осветительная часть состоит из зеркала, конденсора и диафрагмы.
Зеркало подвижно укреплено на штативе ниже предметного столика, его можно вращать в любом направлении. Зеркало имеет вогнутую и плоскую поверхность. При слабом освещении используется вогнутая поверхность. Конденсор также располагается под предметным столиком и состоит из системы линз. Имеется специальный винт для перемещения конденсора вверх или вниз,
Рис-1. Микроскоп МБР-I.
1-основание (штатив); 2-тубусодержатель; 3-тубус; 4-предметный столик; 5-отверстие предметного столика; 6-винты,перемещающие столик; 7-окуляр; 8-объектив;
9-макрометрический винт; 10-микромерический винт; 11-конденсор; 12-винт конденсора; 13-дафрагма; 14-зеркало; 15-револьвер.
Таблица-1
Строение микроскопа
Предметный столик
I.Механическая часть Тубус
Револьвер
Макро и микрометрический винты
Световой II.Осветительная Зеркало
микроскоп часть Конденсор
Ирисовая диафрагма
Объектив малого увеличения (8 х)
III.Оптическая часть Объектив большого увеличения (40 х)
Иммерсионный объектив (90 х)
с помощью которого регулируется степень освещения. При опускании конденсора освещение уменьшается, при поднимании - увеличивается.
Ирисовая диафрагма ввинчена в нижнюю часть конденсора, состоит из мелких пластинок. С помощью специальной клеммы можно регулировать диаметр отверстия и освещенность изучаемого объекта.
К оптической части микроскопа относятся окуляры и объективы. Окуляры состоят из системы линз. Увеличительная способность окуляра указана на верхней поверхности (7, 10, 15, 20)
Объективы ввинчиваются в специальные гнёзда револьвера. Вращающийся револьвер имеет 4 гнёзда для объективов. Объективы также имеют различную кратность увеличения (8 х, 40 х, 60 х, 90 х) по увеличительной способности можно судить о «силе микроскопа» При расчете силы микроскопа следует умножить увеличение окуляра на увеличение объектива (например, 10 х 8=56 , 10 х 40 =400, 10 х 90=900 и т.д.)
Для характеристики оптических приборов часто употребляется понятие «разрешающая способность». Разрешающая способность микроскопа – это наименьшее расстояние между двумя точечеыми объектами, при котором их можно различить. Глаз человека (своеобразный оптический прибор) может различить две точки, удаленные от него на 25 см, при рассоянии между ними не меньше 0,073мм. Разрешающая способность светового микроскопа- 0,2мкм,электронного микроскопа -5А 0 (1 Ангстрем =
мкм)
Правила работы с микроскопом.
1.Микроскоп устанавливается штативом к себе, на расстоянии 5см от края стола.
2.Окуляр,объектив, зеркало и другие части микроскопа протираются мягкой суконкой.
3.Спомощью револьвер объектив малого увеличения устанавливается в центре предметного столика, при этом слышится легкий щелчок и револьвер фиксируется.
Необходимо надо помнить что изучение любого объекта начинается с малого увеличения .
4.С помощью макрометрического винта объектив малого увеличения поднимается на высоту 0.5см от предметного столика.
5.Глядя на окуляр левым глазом и вращая зеркало в разных направлениях устанавливается яркое и равномерное освещение поля зрения. Для этого следует расширить отверстие диаграммы и поднять конденсор. При достаточной освещенности используется плоская поверхность зеркала.
6.Изучаемый препарат устанавливается в центре предметного столика и закрепляется клеммами. С помощью макровинта малый объектив медленно опускается до расстояния примерно 2 мм от препарата. Затем, глядя в окуляр левым глазом, медленно вращая макрометрический винт, малый объектив поднимается до появления в поле зрения изображения изучаемого объекта. Фокусное расстояния объектива с малым увеличением составляет 0.5см. При появлении четкого изображения препарата в нужном участке эта часть устанавливается в центре поля зрения. Затем устанавливается объектив большого увеличения. Под контролем зрения объектив опускается почти до соприкоснования с препаратом. После этого, глядя в окуляр, медленно поднимается до появления четкого изображения. Фокусное расстояние при работе с объективом большого увеличения равно 1мм. При отсутствии изображения следует повторить работу сначала. Для тонкой фокусировки используются микрометрический винт, вращая его вправо и влево в полоборота.
Объясните понятие «сила микроскопа, разрешающая способность микроскопа».
7.Объектив с увеличением 90 х называются иммерсионным (от лат. Immersio-погружать). Этот объектив используется при изучении мельчайших объектов. При использовании этого объектива на изучаемый объект помещают каплю иммерсионного (кедрового) масла. Затем, глядя с боку, тубус опускаются до погружения линзы объектива в масло. После этого, глядя в окуляр, пользуясь только микровинтом, объектив осторожно опускается или поднимается до получения четкого изображения.
8.После завершения работы следует перевести микроскоп в нерабочее положение. Для этого, вращая револьвер, объективы переводятся в нейтральное положение.
Цель занятия.
Ознакомление со строением микроскопа, освоение правил работы с ним, техники приготовления временных препаратов, изучение временных и постоянных микропрепаратов.
Задание для самостоятельной подготовки.
I.Изучить материал по теме и ответить на следующие вопросы:
1.Значение микроскопических исследований в биологии и медицине.
2.Какие существует типы микроскопов?
3.Укажите основные части микроскопа.
4.Изучите правила работы с микроскопом.
5.Используя дополнительную литературу расскажите о принципах работы разных микроскопов.
II Решить ситуационные задачи и ответить на тестовые вопросы.
Учебное оборудование.
Микроскопы, чашки Петри, предметные и покровные стекла, пипетки стаканы с водой, пинцеты,ножницы,вата, иммерсионное масло,постоянные микропрепараты, таблицы с изображением строения микроскопа, различные клетки и ткани
План занятия.
Студенты изучают устройство микроскопа и правила работы с ними,осваивают технику приготовления временных препаратов.
препарат. Часть волоса длиной примерно 1-1,5см кладут на предметное стекло и капают из пипетки одну каплю воды, покрывают покровным стеклом. Препарат изучают сначала при малом, затем при большом увеличении микроскопа, зарисовывают изображение в альбом.
Ситуационные задачи.
1.Студент при работе с малым увеличением не смог найти изображение объекта. Перечислите ошибки, допушенные студентом.
2.При переходе на большое увеличение студент не смог найти изображение объекта. Какие ошибки допущены студентом?
3.При микроскопировании студент разбил препарат. Укажите причины.
Тестовые задания.
1.Основные части микроскопа:
А. Механическая. В. Оптическая. С. Осветительная. Д. Объектив и диафрагма.
Е. Все части микроскопа являются основными.
2.Иммерсионный объектив-это:
А. Объектив малого увеличения. В. Объектив большого увеличения.
С. Все объективы считаются иммерсионными.
Д. Объектив с увеличением 90 х при работе с которым используется иммерсионные масло. Е. Все ответы неверны.
3.Принцип работы электронного микроскопа основан:
А. На использовании светового излучения.
В. На использовании потока электронов.
С. На использовании электромагнитных линз.
4. Недостатки постоянных препаратов:
А. Отсутствуют.
В. При фиксации изучаемого объекта происходят незначительные изменения.
С. Отсутствие возможности изучения препарата при большом увеличении.
Д. Верны ответы В и С; Е. Все ответы не верны.
5.С помощью какого микроскопа биологические объекты можно изучить в живом виде?
А. Флуоресцентного микроскопа. В. Фазово-контрастного микроскопа.
С. Электронного микроскопа. Д Верны ответы А и В. Е. Верны все ответы.
6. Как определяется увеличение изучаемого объекта?
А. По цифрам на объективе; В. По цифрам на окуляра;
С. По цифрам на тубусе; Д. Умножением увеличения окуляра на увеличение объектива; Е. Умножением цифры объектива на цифру тубуса.
7. Значение револьвера:
А. Служит для передвижения тубуса; В. Служит для смены объективов.
С. Служит для установления нужного объектива под тубусом.
Д. Верны ответы А и С; Е. Верны ответы В и С.
8.Какими изменениями положения диафрагмы и конденсора можно добиться равномерной и хорошей освещенности объекта.?
А. Опусканием конденсора, сужением отверстия диафрагмы.
В. Поднятием конденсора, сужением отверстия диафрагмы.
С. Поднятием конденсора, расширением отверстия.
Д. Верны ответы А и В. Е. Все ответы неверны.
9. Укажите причины отсуствия изображения объекта при переходе с малого увеличения на большое.
А. Объектив большого увеличения не фиксирован.
В. Изучаемый объект не отцентрирован.
С.Нет фокусного расстояния. Д. Все ответы дополняют друг друга.
Е. Все ответы неверны.
10.С какого объектива начинается изучение объекта?
А. С иммерсионного объектива. В. С объектива большого увеличения.
С Со специального объектива. Д.Можно начинать с любого объектива
Е.С объектива малого увеличения.
2-тема. Строение клетки. Цитоплазма.
Клетка является элементарной структурной, функциональной и генетической единицей живого. Знания о структуре и функции клетки служат фундаментом для освоения морфологических и медико-биологических дисциплин. Врачи в своей практической деятельности используют данные цитологических исследований. По структуре клетки различаются на прокариотические и эукариотические.
К прокариотическим клеткам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. У них отсутствует ядро, вместо которого содержится одна кольцевидная хромосома.
Эукариотические клетки разделяются на простейшие (одноклеточные) и клетки многоклеточные (табл-2). На практических занятиях мы изучаем эукариотические клетки.
Форма клеток зависит от выполняемых функций. Например, сократительная функция мышечных клеток обеспечивается их вытянутый формой, длинные отростки нервных клеток определяют проводимость нервных импульсов.
Размеры клеток широко варьируют (от 2-3микрометров до 100 и более). Яйцеклетки некоторых организмов могут достигать до 10см. Лимфоциты и эритроциты человека относятся к мелким клеткам. Основными структурными компонентами эукриотической клетки являются: клеточная оболочка, цитоплазма и ядро . Клеточная оболочка окружает цитоплазму и отделяет ее от окружающей среды. В состав клеточной оболочки входят плазмолемма, надмембранные органические молекулы и субмембранные органоиды цитоскелета. У растительных клеток (рис.2.) надмембранный толстый слой состоит в основном из целлюлозы. У животных клеток (рис.3.) образуется надмембранный гликокаликс, состоящий из сложных гликопротеинов, толщина которого не превышает 10-20 нм.
Основу плазмолеммы составляет бимолекулярный липидный слой,белковые молекулы по разному погружены в этот липидный слой.
Функции плазмолеммы : защита цитоплазмы от факторов внешней среды, обеспечение транспорта веществ. Рецепторы плазмолеммы обеспечивают ответ клетки на действие гормонов и других биологически активных веществ.
Цитоплазма состоит из гиалоплазмы, органоидов, и включений . Гиалоплазма –матрикс цитоплазмы, сложная, бесцветная коллоидная система. В ней содержатся белки, РНК, липиды, полисахариды. В гиалоплазме обеспечивается транспорт веществ и их взаимодействие, буферные и осмотические свойства клетки.
Таблица-2
Э
УКАРИОТЫ
I.Поверхностный аппарат II.Цитоплазма III.Ядро
(клеточная оболочка)
Поверхностный аппарат
I.Плазмолемма II.Надмембранный комплекс III.Субмембранный
(гиалоплазма) опорно-сократительный
Состав аппарат
(по жидкостно- Состав
Мозаичной модели) а) ферменты
А) фосфолипидный б) гликопротеины а)микрофибриллы
Бислой б)микротрубочки
Б)белки Функции в)скелетные фибриллярные фибриллярные
В)липиды структуры
Г)гетерогенные
Макромолекулы рецепторная внеклеточное
Пищеварение
Участие в адгезии
Прочитайте:
|
К практическому занятию по разделу «Биология клетки»
Для студентов 1 курса специальности «Медико-профилактическое дело»
ТЕМА. Микроскоп и правила работы с ним
ЦЕЛЬ. На основании знания устройства светового микроскопа, освоить технику микроскопирования и приготовления временных микропрепаратов.
ПЕРЧЕНЬ ЗНАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ
1. Знать основные части микроскопа, их назначение и устройство.
2. Знать правила подготовки микроскопа к работе.
3. Уметь работать с микроскопом при малом и большом увеличении.
4. Уметь готовить временные микропрепараты.
5. Уметь правильно вести протокол практической работы.
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ
1. Основные виды микроскопии.
2. Основные части светового микроскопа их назначение и устройство.
3. Элементы механической части микроскопа.
4. Осветительная часть микроскопа. Каким образом можно увеличить интенсивность освещенности объекта?
5. Оптическая часть микроскопа. Как определить увеличение объекта?
6. Правила подготовки микроскопа к работе.
7. Правила работы с микроскопом.
8. Техника приготовления временного микропрепарата.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕМЫ
Микроскоп используется для изучения мелких объектов. В практической работе обычно пользуются микроскопом МБР-1 (микроскоп биологический рабочий), или МБИ-1 (микроскоп биологический исследовательский), «Биолам» и МБС-1 (стереоскопический микроскоп).
ВИДЫ МИКРОСКОПИИ: световая (лупа, люминесцентный, обычные световый микроскопы – МБИ–1, МБР-1, «Биолам» и др.) и электронная (просвечивающий и сканирующий микроскоп).
СВЕТОВАЯ МИКРОСКОПИЯ – основной метод изучения биологических объектов, поэтому освоение техникой микроскопирования, приготовления временных микропрепаратов необходимо для практической работы врача. Разрешающая способность светового микроскопа ограничена длиной световых волн. Современные световые микроскопы дают увеличение до 1500. Очень важно, что в световом микроскопе можно изучать не только фиксированные, но и живые объекты. Поскольку структуры большинства живых клеток недостаточно контрастны (они прозрачны), разработаны специальные методы световой микроскопии, позволяющие повысить контрастность изображения объекта. К таким методам относятся фазово-контрастная микроскопия, микроскопия в темном поле и др.
ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ – использует не свет, а поток электронов, проходящий через электромагнитные поля. Длина волны электронов зависит от напряжения, подаваемого для генерации электронного пучка, практически можно получить разрешение приблизительно в 0,5 нм, т.е. примерно в 500 раз больше, чем в световом микроскопе. Электронный микроскоп позволил не только изучить строение ранее известных клеточных структур, но и выявить новые органеллы. Так, было обнаружено, что основу строения многих клеточных органоидов составляет элементарная клеточная мембрана.
Основные части микроскопа: механическая, оптическая и осветительная.
Механическая часть. К механической части относятся штатив, предметный столик, тубус, револьвер, макро- и микрометрические винты. Штатив состоит из основания, придающего микроскопу устойчивость. От середины основания вверх отходит тубусодержатель, к нему прикреплен тубус, расположенный наклонно. На штативе укреплен предметный столик. На него помещают микропрепарат. На предметном столике имеются два зажима (клеммы) для фиксации препарата. Через отверстие в предметном столике обеспечивается освещение объекта.
На боковых поверхностях штатива имеются два винта, с помощью которых можно передвинуть тубус. Макрометрический винт служит для грубой настройки на фокус (на четкое изображение объекта при малом увеличении микроскопа). Микрометрический винт используется для тонкой настройки на фокус.
Оптическая часть. Оптическая часть микроскопа представлена окулярами и объективами. Окуляр (лат. осиllus – глаз) находится вверхней части тубуса и обращен к глазу. Окуляр представляет собой систему линз. Окуляры могут давать различное увеличение: в 7 (×7), 10 (×10), 15 (×15) раз. На противоположной стороне тубуса находится вращающийся диск – револьверная пластинка. В ее гнездах закреплены объективы. Каждый объектив представлен несколькими линзами, так же как окуляр, позволяет получить определенное увеличение: ×8, ×40, ×90.
Термин «микроскоп» имеет греческие корни. Он состоит из двух слов, которые в переводе означают «маленький» и «смотрю». Основная роль микроскопа заключается в его применении при рассмотрении весьма малых объектов. При этом данный прибор позволяет определить размеры и форму, строение и иные характеристики невидимых невооруженным глазом тел.
История создания
Точных сведений о том, кто являлся изобретателем микроскопа, в истории нет. По одним данным, его в 1590 г. сконструировали отец и сын Янссены, мастера по изготовлению очков. Еще один претендент на звание изобретателя микроскопа - Галилео Галилей. В 1609 г. этим ученым был представлен прибор с вогнутой и выпуклой линзами на обозрение публики в Академии деи Линчеи.
С годами система для рассмотрения микроскопических объектов развивалась и совершенствовалась. Огромным шагом в ее истории стало изобретение простого ахроматически регулировавшегося двухлинзового устройства. Представил эту систему голландец Кристиан Гюйгенс в конце 1600-х годов. Окуляры данного изобретателя находятся в производстве и сегодня. Единственным их минусом является недостаточная широта поля обзора. Кроме того, по сравнению с устройством современных приборов окуляры Гюйгенса имеют неудобное расположение для глаз.
Особый вклад в историю микроскопа внес изготовитель подобных приборов Антон Ван Левенгук (1632-1723 гг.). Именно он привлек внимание биологов к этому устройству. Левенгук изготавливал небольшие по размеру изделия, оснащенные одной, но весьма сильной линзой. Использовать такие приборы было неудобно, но они не удваивали дефекты изображений, что присутствовало в составных микроскопах. Исправить этот недостаток изобретатели смогли только спустя 150 лет. Вместе с развитием оптики улучшилось качество изображения в составных приборах.
Совершенствование микроскопов продолжается и в наши дни. Так, в 2006 г. немецкими учеными, работающими в институте биофизической химии, Мариано Босси и Штефаном Хеллем, был разработан новейший оптический микроскоп. Из-за возможности наблюдать предметы с размерами в 10 нм и трехмерные высококачественные 3D-изображения прибор назвали наноскопом.
Классификация микроскопов
В настоящее время существует большое разнообразие приборов, предназначенных для рассмотрения малых по величине объектов. Их группирование производится исходя из различных параметров. Это может быть назначение микроскопа или принятый способ освещения, строение, использованное для оптической схемы и т. д.
Но, как правило, основные виды микроскопов классифицируются по величине разрешения микрочастиц, которые можно увидеть при помощи данной системы. Согласно такому делению, микроскопы бывают:
- оптическими (световыми);
- электронными;
- рентгеновскими;
- сканирующими зондовыми.
Наибольшее распространение получили микроскопы светового типа. Их богатый выбор имеется в магазинах оптики. При помощи подобных приборов решаются основные задачи по исследованию того или иного объекта. Все другие виды микроскопов относят к специализированным. Их использование производится, как правило, в условиях лаборатории.
Каждый из вышеперечисленных видов приборов имеет свои подвиды, которые применяются в той или иной сфере. Кроме того, сегодня есть возможность купить школьный микроскоп (или учебный), который является системой начального уровня. Предлагаются потребителям и профессиональные приборы.
Применение
Для чего нужен микроскоп? Человеческий глаз, будучи особой оптической системой биологического типа, имеет определенный уровень разрешения. Другими словами, существует наименьшее расстояние между наблюдаемыми объектами, когда их еще можно различить. Для нормального глаза такое разрешение находится в пределах 0,176 мм. А вот размеры большинства животных и растительных клеток, микроорганизмов, кристаллов, микроструктуры сплавов, металлов и т. п. намного меньше этой величины. Каким же образом изучать и наблюдать подобные объекты? Вот здесь на помощь людям и приходят различные виды микроскопов. К примеру, приборы оптического типа позволяют различить структуры, у которых расстояние между элементами составляет минимум 0,20 мкм.
Как устроен микроскоп?
Прибор, с помощью которого человеческому глазу становится доступным рассмотрение микроскопических объектов, имеет два основных элемента. Ими являются объектив и окуляр. Закреплены данные части микроскопа в подвижном тубусе, располагающемся на металлическом основании. На нем же имеется и предметный столик.
Современные виды микроскопов, как правило, оснащены осветительной системой. Это, в частности, конденсор, имеющий ирисовую диафрагму. Обязательной комплектацией увеличительных приборов являются микро- и макровинты, которые служат для настройки резкости. В конструкции микроскопов предусматривается и наличие системы, управляющей положением конденсора.
В специализированных, более сложных микроскопах нередко используются и иные дополнительные системы и устройства.
Объективы
Начать описание микроскопа хотелось бы с рассказа об одной из его основных частей, то есть с объектива. Они является сложной оптической системой, увеличивающей размеры рассматриваемого предмета в плоскости изображения. Конструкция объективов включает в себя целую систему не только одиночных, но и склеенных по две или три штуки линз.
Сложность подобной оптико-механической конструкции зависит от круга тех задач, которые должны быть решены тем или иным прибором. Например, в самом сложном микроскопе предусматривается до четырнадцати линз.
В составе объектива находятся фронтальная часть и системы, последующие за ней. Что является основой для построения изображения нужного качества, а также определения рабочего состояния? Это фронтальная линза или их система. Последующие части объектива необходимы для обеспечения требуемого увеличения, фокусного расстояния и качества изображения. Однако осуществление таких функций возможно только в сочетании с фронтальной линзой. Стоит сказать и о том, что конструкция последующей части влияет на длину тубуса и высоту объектива прибора.
Окуляры
Эти части микроскопа представляют собой оптическую систему, предназначенную для построения необходимого микроскопического изображения на поверхности сетчатки глаз наблюдателя. В составе окуляров находятся две группы линз. Ближайшая к глазу исследователя называется глазной, а дальняя - полевой (с ее помощью объектив выстраивает изображение изучаемого объекта).
Осветительная система
В микроскопе предусмотрена сложная конструкция из диафрагм, зеркал и линз. С ее помощью обеспечивается равномерная освещенность исследуемого объекта. В самых первых микроскопах данную функцию осуществляли По мере усовершенствования оптических приборов в них стали применять сначала плоские, а затем и вогнутые зеркала.
С помощью таких нехитрых деталей лучи от солнца или лампы направлялись на объект исследования. В современных микроскопах более совершенна. Она состоит из конденсора и коллектора.
Предметный столик
Микроскопические препараты, требующие изучения, располагаются на плоской поверхности. Это и есть предметный столик. Различные виды микроскопов могут иметь данную поверхность, сконструированную таким образом, что объект исследования будет поворачиваться в наблюдателя по горизонтали, по вертикали или под определенным углом.
Принцип действия
В первом оптическом приборе система линз давала обратное изображение микрообъектов. Это позволяло разглядеть строение вещества и мельчайшие детали, которые подлежали изучению. Принцип действия светового микроскопа сегодня схож с той работой, которую осуществляет рефракторный телескоп. В этом приборе свет преломляется в момент прохождения через стеклянную часть.
Как же увеличивают современные световые микроскопы? После попадания в прибор пучка световых лучей происходит их преобразование в параллельный поток. Только затем идет преломление света в окуляре, благодаря чему и увеличивается изображение микроскопических объектов. Далее эта информация поступает в нужном для наблюдателя виде в его
Подвиды световых микроскопов
Современные классифицируют:
1. По классу сложности на исследовательский, рабочий и школьный микроскоп.
2. По области применения на хирургические, биологические и технические.
3. По видам микроскопии на приборы отраженного и проходящего света, фазового контакта, люминесцентные и поляризационные.
4. По направлению светового потока на инвертированные и прямые.
Электронные микроскопы
С течением времени прибор, предназначенный для рассмотрения микроскопических объектов, становился все более совершенным. Появились такие виды микроскопов, в которых был использован совершенно иной, не зависящий от преломления света принцип работы. В процессе использования новейших типов приборов задействовали электроны. Подобные системы позволяют увидеть настолько малые отдельные части вещества, что их попросту обтекают световые лучи.
Для чего нужен микроскоп электронного типа? С его помощью изучают структуру клеток на молекулярном и субклеточном уровнях. Также подобные приборы применяют для исследования вирусов.
Устройство электронных микроскопов
Что лежит в основе работы новейших приборов для рассмотрения микроскопических объектов? Чем электронный микроскоп отличается от светового? Есть ли между ними какие-либо сходства?
Принцип работы электронного микроскопа основан на тех свойствах, которыми обладают электрические и магнитные поля. Их вращательная симметрия способна оказывать фокусирующее действие на электронные пучки. Исходя из этого, можно дать ответ на вопрос: «Чем электронный микроскоп отличается от светового?» В нем, в отличие от оптического прибора, нет линз. Их роль играют соответствующим образом рассчитанные магнитные и электрические поля. Создаются они витками катушек, через которые проходит ток. При этом такие поля действуют подобно При увеличении или уменьшении силы тока происходит изменение фокусного расстояния прибора.
Что касается принципиальной схемы, то у электронного микроскопа она аналогична схеме светового прибора. Отличие заключено лишь в том, что оптические элементы замещены подобными им электрическими.
Увеличение объекта в электронных микроскопах происходит за счет процесса преломления пучка света, проходящего сквозь исследуемый объект. Под различными углами лучи попадают в плоскость объективной линзы, где и происходит первое увеличение образца. Далее электроны проходят путь к промежуточной линзе. В ней происходит плавное изменение увеличения размеров объекта. Конечную картинку исследуемого материала дает проекционная линза. От нее изображение попадает на флуоресцентный экран.
Виды электронных микроскопов
Современные виды включают в себя:
1. ПЭМ, или просвечивающий электронный микроскоп.
В этой установке изображение очень тонкого, толщиной до 0,1 мкм, объекта формируется при взаимодействии пучка электронов с исследуемым веществом и с последующим его увеличением находящимися в объективе магнитными линзами.
2. РЭМ, или растровый электронный микроскоп.
Такой прибор позволяет получить изображение поверхности объекта с большим разрешением, составляющим порядка нескольких нанометров. При использовании дополнительных методов подобный микроскоп выдает информацию, помогающую определить химический состав приповерхностных слоев.
3. Туннельный сканирующий электронный микроскоп, или СТМ.
При помощи данного прибора измеряется рельеф проводящих поверхностей, имеющих высокое пространственное разрешение. В процессе работы с СТМ острую металлическую иглу подводят к изучаемому объекту. При этом выдерживается расстояние всего в несколько ангстрем. Далее на иглу подают небольшой потенциал, благодаря чему возникает туннельный ток. При этом наблюдатель получает трехмерное изображение исследуемого объекта.
Микроскопы «Левенгук»
В 2002 году в Америке появилась новая компания, занимающаяся производством оптических приборов. В ассортиментном перечне ее продукции находятся микроскопы, телескопы и бинокли. Все эти приборы отличает высокое качество изображения.
Головной офис и отдел разработок компании располагаются в США, в городе Фримонде (Калифорния). А вот что касается производственных мощностей, то они находятся в Китае. Благодаря всему этому компания поставляет на рынок передовую и качественную продукцию по приемлемой цене.
Вам нужен микроскоп? Levenhuk предложит необходимый вариант. В ассортименте оптической техники компании находятся цифровые и биологические приборы для увеличения изучаемого объекта. Кроме того, покупателю предлагаются и дизайнерские модели, исполненные в разнообразной цветовой гамме.
Микроскоп Levenhuk обладает обширными функциональными возможностями. Например, учебный прибор начального уровня может быть присоединен к компьютеру, а также он способен выполнять видеосъемку проводимых исследований. Таким функционалом оснащена модель Levenhuk D2L.
Компания предлагает биологические микроскопы различного уровня. Это и более простые модели, и новинки, которые подойдут профессионалам.
Статьи по теме
