تدریس کنکور زیست شناسی، برنامه ریزی درسی و مشاوره تحصیلی توسط محمد غضنفری، کارشناس ارشد علوم سلولی ومولکولی با گرایش ژنتیک پزشکی. مدرس دانشگاه و کنکورهای کارشناسی ارشد. مدرس و سخنران دوره های تکنولوژی فکر و خلق اهداف در زندگی و  برنامه ریزی خویشتن. تلفن تماس 09121998463
خانه | درباره من |  وبلاگ شخصی |  همکاران مدرس |  تکنیک های آزمایشگاهی |  درسنامه |  تست |  پیوند ها |  عمومی |  نقشه سایت |  تماس با من

آشنایی با میکروسکوپ

 


نگریستن به  دنیای ریزتر ها و بسیار بزرگترها از آرمانهای بشر گذشته  بوده است. حواس ما تنها توانایی درک دامنه کوچکی از گستره هستی را دارد. همان طور که فقط می توانیم بخش کوچکی از طول موج های نوری را ببینیم. کشف میکروسکوپ برای مشاهده دنیای ریزترها، انقلابی در دنیای زیست شناسی به وجود آورد و نگاه ما را به جهان زیبایمان متفاوت ساخت. سر سلسله های موجودات زنده  از محدود بودن به گیاه و جانور، به 5 فرمانرو گسترش یافت و علت بسیاری از بیماری ها را شناختیم. شاید بد نباشد به عنوان علاقه مند به دانش زیست شناسی با میکروسکوپ ها بیشتر آشنا شویم.

میکروسکوپ از دو واژه میکرو (ریز ) و سکوپ (مشاهده) تشکیل شده است. می توانیم به جای میکروسکوپ واژه "ریزبین" را هم به کار ببریم.

 

تاريخچه

در سال 1655 رابرت هوگ كه يك فيزيكدان انگلیسی بود، اولين نگرش  ميكروسكوپي را انجام داد. هوک که 29 سال سن داشت به کمک اولین میکروسکوپ خود توانست بقاياي ديواره‌ سلولهاي مرده‌ گياهي را در برشي از چوب‌پنبه پوست درخت بلوط  مشاهده كند. وی از آنچه دیده بود نقاشی هایی رارسم کرد و به علت شباهت اتاقک های کوچکی که در بافت چوب پنبه با لانه زنبور دیده بود، نام این اتاقک ها را سلول گذاشت. اما هوک در آن زمان نمیدانست که درون این اطاقک ها، ماده زنده ای  که امروزه آن را پرتوپلاسم می نامیم وجود داشته است. هوک علاوه بر مشاهده چوب پنبه، اجزاء دیگری از موجودات مثل بال حشرات و چشم مرکب زنبور را هم بررسی کرده بود و نتیجه مشاهدات خود را در کتابی به نام "ذره نگاری" به چاب رساند.  اما حدود 20 سال بعد و در سال 1674 آنتوني‌وان ليوون هوك. كه يك پارچه فروش هلندی  بود، براي اولين بار توانست به کمک میکروسکوپ دست ساز خود، تك سلولهاي زنده (آغازیان جانور مانند یا پروتوزوآها) را ببیند . در سال 1683 هوگ با تكميل ميكروسكوپي كه ساخته بود، توانست دنیای باكتريها را نيز کشف  كند. ساختار میکروسکوپ ها به آهستگی دست خوش دگرگونی هیی  قرار گرفت و قدرت تفکیک آنها بهتر شد. اما ذات انسان از محدودیت بیذار است. میکروسکوپ های معمولی قدرت بزرگنمایی تا حدود 1500 برابر دارند. اما اگر می توانستیم دنیای ریزتر از این را هم ببینیم چقدر بهتر بود. این رویا  در سال 1932 با ساخت اولین ميكروسكوپ الكتروني  به واقعیت پیوست.

 

اساس كار ميكروسكوپ‌هاي نوري

عدسي های  محدب از جسمی  كه بين كانون ((F و مركز (2F) آن قرار گرفته تصويري بزرگتر، حقيقي و معكوس ايجاد مي‌كند. اگر اين تصوير حقیقی را به کمک  عدسي محدب ديگري که در فاصله معینی  از عدسی اول قرار گرفته است( تصویر حقیقی در فاصله کانونی عدسی دوم) ، بزرگ كنيم، شدت بزرگنمایی چندین برابر بیشتر شده و ما  يك ميكروسكوپ ساخته‌ايم، در اين صورت عدسي دوم تصويري بزرگتر و مجازي را ايجاد خواهد كرد.  

هر میکروسکوپ از دو بخش مکانیکی و نوری ساخته شده است. بخش مکانیکی که  ابزاری برای  دگرگونی جایگاه  نمونه است شامل  صفحه قرار دادن نمونه  و حرکت دهنده ها در 3 جهت،  همچنین پایه، دسته و گیره ها است. اما بخش نوری شامل منبع تأمین روشنایی، کندانسور( متمرکز کننده نور) عدسی های شیئی و عدسی های چشمی است.

 

انواع میکروسکوپ های نوری:

1-     میکروسکوپ نوری معمولی: میکروسکوپ نوری از تعدادی عدسی شیئی با بزرگنمایی های معمول 4، 10، 40 و 100 برابر  و عدسی های چشمی با بزرگنمایی 10  ساخته شده اند. منبع نوری میکروسکوپ های گذشته،  خورشید بود که به کمک آینه ای به زیر نمونه گسسل  می شد. اما امروزه لامپ های الکتریکی به کار برده می شوند. بالای منبع نوری و زیر نمونه، کندانسور قرار دارد. کندانسور که نام دیگر آن عدسی جمع کننده است، نور را بر روی نمونه متمرکز می کند. شدت نور را هم می توان به کمک دیافراگم و هم به کمک پیچ ویژه ای تغییر داد. نمونه بر روی صفحه ای قرار دارد که  می تواند در سه جهت، بالا- پایین،  چپ -  راست  و جلو- عقب حرکت کند. به این ترتیب می توان تصویر واضحی از نمونه دید.

2-     میکروسکوپ های فاز متضاد و تداخلی : به کمک تغییر در سرعت نور، بین بخش های مختلف نمونه تغییر فاز به وجود آورده و موجب بیشتر شدن  سایه روشن (کنتراست) نمونه می شود. این میکروسکوپ برای نگریستن به  نمونه های زنده که امکان رنگ آمیزی آنها وجود ندارد کاربرد دارد.

3-     میکروسکوپ های زمینه تاریک: به کمک بخش های نوری ویژه ای می توان تصویری  روشن را در صفحه ای تاریک کاوید.

4-     میکروسکوپ با پرتوهای فرابنفش: در این گونه ميكروسكوپ ها، بخش هایی از نمونه با مواد فلورسانت آغشته شده است. بعد از تابش نور فرابنفش به نمونه، مواد فلورسانت می درخشند و به اين ترتيب جايگاه آنها در نمونه شناسایی می شود. وقتي نور به مواد فلورسانت مي‌تابد، مواد فلورسانت بخشي از انرژي دريافتي را تابش ، بنابراين نور تابش شده طول موج بلندتر و انرژي كمتر نسبت به نور جذب شده دارند. برای بهتر شدن کیفیت تصویر،  بين منبع نور و نمونه فيلتری  قرار دارد می گیرد که تنها به امواج فرابنفش اجازه عبور مي‌دهد.

5-     میکروسکوپ پلاریزان: این گونه میکروسکوپ ها برای کنکاشدر  نمونه هایی به کار می روند  که تراکم و پراکنش اتم ها و مولکول های تشکیل دهنده آنها ناهمگن است  و به این ترتیب بازتابش متفاوتی دارند.

 

ميكروسكوپ الكتروني

میکروسکوپ های الکترونی اندازه ای بزرگتر از میکروسکوپ های نوری معمولی دارند و قدرت بزرگنمایی آنها تا یک میلیون برابر می رسد. این میکروسکوپ ها به دو گروه  تقسیم می شوند.

 

الف) ميكروسكوپ الكتروني گذاره(TEM):

در اين ميكروسكوپ، با وجود این که اساس کار آن مشابه با میکروسکوپ های نوری است اما برخلاف ميكروسكوپ نوري، پرتوها از بالا به پايين مي‌تابند. ميكروسكوپ الكتروني گذاره از يك ستون بلند ساخته شده که  منبع پرتوهاي الكتروني در بالاي اين ستون قرار گرفته اند. پرتوهاي الكتروني بعد از گذر از نمونه، به يك فيلم عكاسي يا يك صفحه‌ نمايش (كه از مواد فلورسانت ساخته شده) برخورد مي‌كنند و موجب تشكيل تصوير مي‌شوند. از آنجایی که برخي پرتوها از نمونه عبور نمي‌كنند و نقاط سياهرنگي را بوجود مي‌آرود،  عكسهاي ميكروسكوپ الكتروني سياه و سفيدند و رنگي نيستند. برش ها در میکروسکوپ گذاره بسیار نازکتر از میکروسکوپ نوری تهیه می شوند و تکنیک رنگ آمیزی آنها هم متفاوت است. از این میکروسکوپ می توان برای مشاهده نمونه های خیلی ریز مثل ویروسها و یا اندامک های درون سلولی به خوبی بهره گرفت.

                                                                    

ب) ميكروسكوپ الكتروني نگاره(SEM):

اين ميكروسكوپ تصوير 3 بعدي از سطح نمونه در اختيار ما مي‌گذارد در نتيجه مي‌توانيم شكل ظاهري نمونه را با آن ببينيم. در اين ميكروسكوپ الكترون از جسم نمی گذرد،  بلكه بر روی نمونه كه با لايه‌ نازكي از فلز سنگين مثل طلا پوشيده شده برخورد مي‌كند. در نتيجه‌ي اين برخورد الكترونهاي ديگري از سطح جسم باز تابش مي‌شوند. این پرتوها به کمک دستگاهي شناسایی شده و به کمک ابزاری به نام دتکتور به تصویر سه بعدی تلوزیونی تبدیل می شوند. قدرت تفکیک ميكروسكوپ نگاره از گذاره كمتر است.

 

میکروسکوپ های ولتاژ بالا (HVEM):

این میکروسکوپ ها که برای اهداف ویژه ای کاربرد دارند، واجد بزرگ نمایی بسیار بالایی هستند. اساس کار آنها شبیه به میکروسکوپ های گذاره است. اما منبع تغذیه آنها الکتریسته با چندین میلیون ولت است. این میکروسکوپ ها میتوانند بزرگ نمایی تا یک میلون برابر داشته باشند.

 

microscope

An instrument for producing a magnified image of a small object. There are many types of microscopes ranging from simple, single-lens instruments (magnifying glasses) to compound microscopes and high-powered electron microscopes.


History

The simple microscope, or magnifying glass, comprising a single converging lens, was known in ancient times, but the first compound microscope is thought to have been invented by the Dutch spectacle-maker Zacharias Janssen around 1590. However, because of the aberration unavoidable in early lens systems, the simple, single-lens microscope held its own for many years, Anton van Leeuwenhoek (1632–1723) constructed many fine examples using tiny, near-spherical lenses. His single-lens microscopes were capable of magnifying up to 300 times. With them he discovered microorganisms, thereby founding the science of microbiology and providing the basis for the germ theory of disease. Probably the greatest of the early microscopists, however, was the Italian Marcello Malpighi (1628–1694), who is generally regarded as the founder of histology. Compound microscopes incorporating achromatic lenses became available from the 1840s.

Light microscopes continued to be refined, with the development of the phase-contrast microscope, for example. However, the next major advances were instruments that used electrons instead of light – the transmission electron microscope (TEM), invented in the early 1930s, and the scanning electron microscope (SEM), invented in the mid-1960s.


Light microscopes

In the compound microscope – the most widely used kind of microscope – has two lens systems, the objective and the eyepiece (or ocular), which are mounted at opposite ends of a tube called the body tube. There is also a stage to hold the specimen, a light source, and an optical condenser. A magnified inverted image of an object resting on the stage is produced by the objective lens system. This image is viewed through the eyepiece which acts as a simple microscope, giving a greatly magnified virtual image.

In most biological microscopy the object is viewed by transmitted light, illumination being controlled by mirror, diaphragm, and "substage condenser" lenses. Near-transparent specimens are often stained to make them visible. As this usually proves fatal to the specimen, phase-contrast microscopy, in which a "phase-plate" is used to produce a diffraction effect, can alternatively be employed. Objects which are just too small to be seen directly can be made visible in dark-field illumination. In this an opaque disk prevents direct illumination and the object is viewed in the light diffracted from the remaining oblique illumination. In mineralogical use objects are frequently viewed by reflected light.

Although there is no limit to the theoretical magnifying power of the optical microscope, magnifications greater than about 2,000 times can offer no improvements in resolving power for light of visible wavelengths. The shorter wavelength of ultraviolet light allows better resolution and hence higher useful magnification. For yet finer resolution scientists to to electron beams and electromagnetic focusing.


Electron microscopes

Transmission electron microscopes (TEMs) are similar to light microscopes, except that they use a beam of electrons instead of light, and electromagnetic "lenses" instead of glass ones. Furthermore, because electrons are invisible, the image must be formed on a fluorescent screen or photographic film. Electron microscopes allow much higher magnifications than light microscopes. Modern TEMs can magnify up to about five million times, enabling viruses and large molecules (such as DNA) to be seen.

The scanning electron microscope (SEM) works in a different way from the TEM. SEMs have a lower maximum magnification (approximately 100,000 times) than do TEMs. However, unlike TEMs, SEMs provide three-dimensional images. This makes SEMs particularly valuable for applications such as studying the surface structure of cells and tissues.


Other microscopes

Phase-contrast and interference microscopes are types of light microscopes with modified illumination and optical systems that make it possible for unstained transparent specimens to be seen clearly. These microscopes are particularly useful for examining living cells and tissues.

Another instrument, the fluorescent microscope, is used to study the chemical composition of cells. In fluorescence microscopy, a specimen that has been selectively stained with fluorescent dyes is illuminated with ultraviolet light, which makes the stained parts glow.

Operating microscopes are low-powered compound microscopes with several modifications. They do not have a stage, and the illumination system is arranged to shine light down on to the living tissues rather than up through the specimen.

بازگشت به صفحه فرهنگ نامه زیست شناسی  

خانه | درباره من |  وبلاگ شخصی |  همکاران مدرس |  تکنیک های آزمایشگاهی |  درسنامه |  تست |  پیوند ها |  عمومی |  نقشه سایت |  تماس با من

CopyRigh©2005  zistamooz.com   All Rights Reserved