background image

Ćwiczenie 3 

(MOiŚ)

 

Techniki mikroskopowe. 

 

1. 

Budowa mikroskopu.  

2. 

Podstawowe pojęcia w mikroskopii 

3. 

Mikroskop 

jasnego pola 

ciemnego pola 

kontrastowo-fazowy 

fluorescencyjny 

4. 

Preparat przyżyciowy 

5. 

Preparat utrwalony 

 

 

 

1.  Budowa mikroskopu jasnego pola 

elementy mechaniczne: statyw, rewolwer, tubus, stolik przedmiotowy, przysłona żarówki, głowica 
binokularowa, śruby ogniskowania (mikrometryczna i makrometryczna), pokrętła kondensora (posuw 
pionowy i przesuwy XY) 

elementy optyczne: układ oświetleniowy, przysłona aperturowa, , okular, obiektyw, kondensor 

2.  Podstawowe pojęcia w mikroskopii 

a)  powiększenie mikroskopu – stosunek wielkości obrazu pozornego A’’, widocznego w mikroskopie 

do obrazu rzeczywistego A. Wartość powiększenia to wypadkowa (iloczyn) powiększenia okularu i 
obiektywu oraz długości tubusa. 

b)  zdolność rozdzielcza – minimalna odległość pomiędzy dwoma punktami, przy której widać je jeszcze 

jako oddzielne. Wartość ta jest charakterystyczna dla danego układu optycznego. Im mniejsza 
wartość zdolności rozdzielczej tym dokładniejszy obraz. 
 

Uproszczony wzór na zdolność rozdzielczą: 

d = λ/NA 
d = zdolność rozdzielcza 
λ = długość fali świetlnej 
NA = apertura numeryczna (liczbowa) obiektywu 

 

c)  apertura numeryczna – zdolność układu optycznego do przyjmowania strumieni światła 

NA = n × sin.u 

sin.u = sinus połowy kąta aperturowego 

n – współczynnik załamania światła w środowisku pomiędzy preparatem, a obiektywem 

 

d)  kąt aperturowy – kąt zawarty pomiędzy skrajnymi promieniami światła biegnącymi od obiektu do 

soczewki obiektywu. Teoretycznie maksymalna wartość może mieć 180°, w praktyce tylko 143°36’. 
Wtedy  wartość apertury numerycznej wynosi maksymalnie 0,95. 

 

 

background image

3.  Możliwości polepszenia rozdzielczości 

Im mniejsza wartość zdolności rozdzielczej tym lepiej (dwa punkty rozróżniane już przy niewielkich 
odległościach). Tak więc na podstawie poniższego wzoru, w celu polepszenia zdolności rozdzielczej układu 
optycznego należy obniżyć licznik i powiększyć mianownik: 

d = λ↓/NA↑    

W praktyce można to osiągnąć poprzez:  

a) 

zmniejszenie długości fali świetlnej – zmiana filtru zółtozielonego na niebieski (rozdzielczość z 0,2 
µm poprawia się na 0,17µm przy ustalonej aperturze o wartości NA =1,3) lub zastosowanie światła 
UV i obiektywu kwarcowego (rozdzielczość  0,1 µm) 

b) 

zwiększenie współczynnika załamania światła poprzez zastosowanie immersji (rodzaje immersji – 
woda, glicerol, olejek cedrowy). Substancje immersyjne mają wyższy współczynnik załamania 
światła od powietrza. 

................ 

Kąt aperturowy zależy od parametrów technicznych zastosowanego układu optycznego (tutaj 
mikroskopu) i nie ma możliwości jego polepszenia. 

4.  Mikroskop ciemnego pola 

Budową przypomina zwyczajny mikroskop jasnego pola. Ma jednak zamontowany specjalny element: 
kondensor ciemnego pola z przysłoną. 

 Do przesłony kondensora docierają promienie równoległe, biegnące od źródła światła. Budowa 
przesłony pozwala na docieranie do preparatu tylko tym promieniom, które zostały odchylone. Jeżeli taki 
odchylony promień trafi na obiekt biologiczny ulega załamaniu i wpada do obiektywu. Jeżeli promień nie 
natrafi na obiekt biologiczny to nie zostanie skierowany do obiektywu. W ten sposób widoczne dla 
obserwatora mogą być tylko biologiczne obiekty w postaci jasnych elementów na ciemnym tle. 

 

 

 

 

 

 

Rys. 

 

W trakcie korzystania z mikroskopu ciemnego pola niezbędne jest zastosowanie odpowiedniej immersji. 
Substancję immersyjną umieszczamy nie tak jak w przypadku klasycznych mikroskopów jasnego pola 
pomiędzy preparatem, a obiektywem ale pomiędzy kondensorem, a preparatem. 

Zdolność rozdzielcza mikroskopu ciemnego pola jest podobna do rozdzielczości mikroskopu jasnego 
pola.  

Zastosowanie mikroskopu ciemnego pola: obserwacja żywych organizmów (m.in. bakterii) 

background image

5.  Mikroskop kontrastowo – fazowy 

a)  Specjalne elementy budowy:  

 

pierścień fazowy w kondensorze (służy do kierowania promieni świetlnych pod odpowiednim 

kątem na preparat) 

 

Obiektyw z płytką fazową napyloną węglem 

b)  Obiekty amplitudowe – obiekty, które zmieniają amplitudę przechodzącej przez nie fali świetlnej 

czyli jej natężenie. Zmiana ta jest widoczna dla oka ludzkiego. 

Obiekty fazowe to takie, które nie powodują zmiany amplitudy fali przez nie przechodzącej, a 
jedynie zmieniają jej fazę . Oko ludzkie nie jest w stanie zarejestrować różnicy. 

c)   Promień, który napotkał obiekt biologiczny zostaje poddany przesunięciu fazowemu o ¼ dł. fali. W 

wyniku tej zmiany długości fali następuje zmiana kąta załamania i promień wpada do obiektywu w 
miejsce nienapylone na płytce fazowej. Promienie nie przechodzące przez obiekty biologiczne 
kierują się do obiektywu w miejsce napylone płytki fazowej i dzięki niej również zostaje przesunięta 
ich faza o ¼ dł fali. Ponadto przejście przez napylone miejsce w płytce fazowej powoduje zagięcie 
fali świetlnej i może ona napotkać promień światła, który biegł od obiektu biologicznego. Jeżeli 
zetkną się takie dwie fale o tej samej fazie następuje ich interferencja (wzmocnienie) i zmienia sie 
amplituda fali co skutkuje tym, że oko ludzkie ma możliwość zarejestrowania tej zmiany. 

 

 

 

 

 

 

Rys. 

6.  Mikroskop fluorescencyjny 

a)  Źródłem światła jest lampa rtęciowa. Światło UV nie tworzy obrazu, a jedynie dostarcza energii i 

wzbudza fluorescencję. 

Filtry wzbudzające – formują wiązkę promieni UV 
Filtry zaporowe (odcinające) – chronią ludzkie oko przed wpływem światła UV 
 

b)  fluorescencja naturalna: chlorofil, witamina A 

fluorescencja wtórna: oranż akrydyny 

c)  wykorzystanie mikroskopu fluorescencyjnego w mikrobiologii 

 

ocena żywotności hodowli 

  ocena fazy wzrostu hodowli (lag, log, stationary, death) 

d)  oranż akrydyny – barwnik wiążący się głównie z kw. nukleinowymi. Żywa komórka nie wybarwia 

się oranżem akrydyny. 

background image

7.  Przygotowanie preparatu przyżyciowego i utrwalonego 

W każdym przypadku czynności wykonujemy w warunkach jałowych (w pobliżu palnika lub w komorze 
z laminarnym przepływem powietrza) 

Preparaty przyżyciowe: 

a)  odtłuszczamy szkiełko w płomieniu palnika 
b)  nanosimy na szkiełko kroplę z hodowli płynnej lub kroplę NaCl 0,89% i 1 kolonię z hodowli 

stałej 

c)  przykrywamy szkiełkiem nakrywkowym 

Preparaty utrwalone 

a)  odtłuszczamy szkiełko w płomieniu palnika 
b)  nanosimy na szkiełko kroplę z hodowli płynnej lub kroplę NaCl 0,89% i 1 kolonię z hodowli 

stałej 

c)  czekamy aż szkiełko wyschnie (ok 10 min.) 
d)  utrwalamy materiał biologiczny, przeciągając szkiełko 5 razy w płomieniu palnika 

8.  Metody barwienia 

a)  barwienie proste (jeden barwnik) 
b)  barwienie złożone 

  metoda Gram’a 

  barwienie endospor metodą Shaeffera-Fultona  

 

barwienie prątków metodą Ziehl-Nielsena 

  barwienie endospor i toksyn krystalicznych Bth wg Smirnoff’a 

................ 

Barwienie pozytywne – wybarwiona jest komórka 

  proste – jeden barwnik np. błękit metylenowy 

 

złożone – 2 lub więcej barwników 

Barwienie negatywne – wybarwione tło 
 

9.  Metoda Gram’a 

a)  fiolet krystaliczny (f.gencjan) 1-2 min  
b)  spłukujemy wodą i zalewamy płynem Lugola na 1 min 
c)  odbarwiamy alkoholem 30 s 
d)  spłukujemy wodą 
e)  fuksyna karbolowa 30s 
f)  spłukujemy wodą 
g)  suszymy na bibułce 

 

W ścianie komórkowej tworzy się kompleks fioletu krystalicznego i płynu Lugola (podstawienie małego jonu chloru w 
fiolecie krystalicznym przez dużo większy jon jodu powoduje wytrącanie się kompleksu). Pod wpływem alkoholu łańcuchy 
peptydoglikanu ulegają odwodnieniu i denaturacji przez co zacieśniają się zatrzymując kompleks. Po spłukaniu kompleks 
zawarty pomiędzy licznymi łańcuchami peptydoglikanu nie zostaje wymyty. Jeżeli jednak komórka bakteryjna ma niewiele 
warstw peptydoglikanu (1-3) jak w przypadku bakterii G(-) to barwny kompleks łatwo ulega wymyciu ze ściany 
komórkowej. Drugi barwnik służy do dobarwienia tych gramujemnych bakterii. G(+) są więc w tej metodzie wybarwione na 
fioletowo, a G(-) na różowo. 

 
Endospory – formy przetrwalnikowe bakterii. Gatunki sporulujące: 
Bacillus cereus (laseczka woskowa), B.  subtilis (laseczka sienna), B. anthracis (laseczka wąglika) 
B. thuringiensis („laseczka z Turyngii”), Clostridium tetani (laseczka tężcowa), C. botulinum (laseczka jadu 
kiełbasianego), C. perfingens (laseczka zgorzeli gazowej), C. difficile