Для чего используется световая микроскопия
Оптическая микроскопия (световая)
Под оптической микроскопией (световой) понимается многообразие методов изучения микрообъектов при помощи оптических микроскопов разных конструкций. Кроме нее существует еще и электронная микроскопия, но в рамках этой статьи мы ее рассматривать не будем. Оптический микроскоп позволяет наблюдать объекты на увеличении до 2000–3000 крат, причем размер этих объектов не может быть меньше 200–400 нм (1 нм = 10−9 м = 10−6 мм). Эти ограничения накладывают физические законы – преодолеть эти границы можно лишь с применением неоптических (электронных) систем.
Методы оптической микроскопии
Метод микроскопии, который исследователь выбирает для изучения образца, зависит и от структуры самого образца, и от условий наблюдений, и от задач, которые решает наблюдатель. Принято выделять следующие методы: светлого поля, темного поля, поляризационную микроскопию, люминесцентную (флуоресцентную) микроскопию, метод фазового контраста и некоторые другие. Большинство этих методов мы описывали в отдельных статьях, которые можно найти по ссылке.
Сканирующая оптическая микроскопия
Здесь же мы осветим менее распространенный метод, который был разработан ирландским физиком Эдвардом Сингом в 1928 году. К сожалению, этот вид микроскопии не был встречен с энтузиазмом учеными того времени. Первые опыты с его использованием провели лишь в 1972 году. Этот метод называется «ближнепольная оптическая микроскопия», часто можно встретить и дополнение «сканирующая». На сегодняшний день это один из широко используемых в профессиональных кругах способов наблюдения микромира. Для исследований применяются специальные микроскопы со сканирующими оптическими зондами. Зонд позволяет регистрировать электромагнитное поле с расстояния меньшего, чем длина световой волны. И, несмотря на то, что наблюдения ведутся в оптическом диапазоне, разрешение (четкость и контрастность) картинки при сканирующей оптической микроскопии во много раз превышают разрешение изображений, полученных с использованием классических микроскопов.
Все микроскопы, которые представлены в нашем интернет-магазине, вы можете найти по ссылке. Наши консультанты всегда готовы помочь советом – звоните или пишите, если затрудняетесь с выбором подходящего микроскопа или аксессуаров.
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
12 методов в картинках: микроскопия
Авторы
Редакторы
Один из старейших научных приборов — микроскоп — появился практически одновременно с наукой в ее современном виде. Этот канонический инструмент биолога более 400 лет был важнейшим средством для познания живого, и дал львиную долю наших знаний об устройстве жизни. Все это время эволюция микроскопа продолжалась, расширяя возможности увидеть неразличимое глазом.
12 биологических методов в картинках
Генеральный партнер цикла — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Одна из главных миссий «Биомолекулы» — докопаться до самых корней. Мы не просто рассказываем, какие новые факты обнаружили исследователи — мы говорим о том, как они их обнаружили, стараемся объяснить принципы биологических методик. Как вытащить ген из одного организма и вставить в другой? Как проследить в огромной клетке за судьбой нескольких крошечных молекул? Как возбудить одну крохотную группу нейронов в огромном мозге?
И вот мы решили рассказать о лабораторных методах более системно, собрать воедино в одной рубрике самые главные, самые современные биологические методики. Чтоб было интереснее и нагляднее, мы густо проиллюстрировали статьи и даже кое-где добавили анимации. Мы хотим, чтобы статьи новой рубрики были интересны и понятны даже случайному прохожему. И с другой стороны — чтобы они были так подробны, что даже профессионал мог бы обнаружить в них что-то новое. Мы собрали методики в 12 больших групп и собираемся сделать на их основе биометодический календарь. Ждите обновлений!
История микроскопии
На пороге микромира
Собирающие (увеличивающие) линзы были известны с XI века, и очки распространились по Европе уже в XIV веке. Традиционно изобретение первого составного микроскопа приписывают отцу и сыну — Хансу и Захарию Янсенам в 1595 году (рис. 1). Этот первый микроскоп мог увеличивать изображение всего в 3–9 раз. Есть версия, что первый микроскоп создал Корнелиус Дреббель. Среди изобретателей первых микроскопов был и Галилей, создавший свой микроскоп в 1609 году. Так или иначе, ни один из изобретателей не оставил подробных описаний микромира. Микроскопия как наука началась с Роберта Гука, который в 1665 году издал Micrographia — книгу, в которой подробно описывались устройство микроскопа, основы оптики и первые наблюдения за биологическими объектами, иллюстрированные подробными рисунками [1]. Микроскоп Гука (рис. 2) состоял из трех линз и источника света — эта основа сохраняется и в современной микроскопии. Однако достичь больших увеличений удалось с помощью более простой конструкции — Антони ван Левенгук использовал, казалось бы, примитивный микроскоп всего с одной линзой (рис. 2). Однако благодаря высочайшему качеству этой линзы ему удалось достичь 200-кратного увеличения и описать клетки простейших и даже крупные бактерии. Использование всего одной линзы не создавало оптических аберраций, которые только множились при конструировании более сложной оптической системы.
Генеральный партнер цикла «12 методов» — компания «Диаэм»
«Диаэм» — крупнейшая российская компания, специализирующаяся на поставке оборудования и реагентов ведущих мировых производителей в области микроскопии: от микроскопов начального уровня до исследовательских, конфокальных и мультифотонных систем, а также автоматизированных биоимиджинговых систем, способных поддерживать жизнеспособность клеток при постановке длительных экспериментов.
Материал предоставлен партнёром — компанией «Диаэм»
Рисунок 1. Микроскопия: этапы большого пути. 1590 г. — Захарий и Ханс Янсены создают первый микроскоп. 1665 г. — первое издание книги Роберта Гука Micrographia: описание и иллюстрации первых микроскопических исследований. 1674 г. — Антони ван Левенгук с помощью своего микроскопа описывает инфузории, а в дальнейшем — бактерии, сперматозоиды, вакуоли внутри клетки и т.п. 1858 г. — Йозеф фон Герлах разрабатывает окрашивание кармином — одной из первых гистологических красок. 1878 г. — Эрнст Аббе выводит формулу Аббе, позволяющую вычислить максимальное разрешение, исходя из длины волны. 1911 г. — Оскар Хеймштадт изобретает первый флуоресцентный микроскоп. 1929 г. — Филипп Эллингер и Август Хирт конструируют эпифлуоресцентный микроскоп, в котором эффективно отфильтровывалось излучение от источника света. 1932 г. — Фриц Цернике изобретает фазовый контраст, позволяя рассматривать живые неокрашенные объекты с большим контрастом. 1933 г. — Эрнст Руска совместно с Максом Кноллем создает первый электронный микроскоп. В 1939 году с его помощью выпустили первый коммерческий электронный микроскоп. 1934 г. — Джон Маррак получает первый конъюгат антитела с красителем. Первое практическое использование Альбертом Кунсом, усовершенствовавшим технику конъюгацией с флуоресцентной меткой. 1942 г. — Эрнст Руска создает сканирующий электронный микроскоп. 1962 г. — первое описание GFP Осамой Симомурой. 1967 г. — первое использование конфокальной микроскопии Моймиром Петраном, Дэвидом Эггером и Робертом Галамбосом. 1969 и 1971 гг. — первое описание конфокальной лазерной микроскопии. 1981 г. — Герд Бинниг и Генрих Рорер создают первый сканирующий туннельный микроскоп. 1986 г. — Герд Бинниг, Келвин Куэйт и Кристофер Гербер изобретают атомно-силовую микроскопию. 1990 г. — Винфрид Денки и Джеймс Стиклер разрабатывают первый двухфотонный микроскоп. 1994 г. — Штефан Хелл: суперразрешающая электронная микроскопия на основе подавления спонтанного испускания (STED). 2006 г. — изобретение PALM/STROM-микроскопии. Чтобы увидеть рисунок в полном размере, нажмите на него.
Рисунок 2а. Первые «ласточки». Микроскоп Гука (реконструкция).
Преимущество использования световой микроскопии перед электронной
Содержание:
Виды микроскопов
Чтобы правильно определить преимущество использования световой микроскопии перед электронной, надо рассмотреть принцип действия микроскопов. Более подробно на занятиях по предмету «Биология» рассматриваются строение, принцип действия и правила использования светового микроскопа. Даются представления о работе электронного микроскопа, его возможностях при изучении биологических объектов. В некоторых заданиях требуется сравнить два вида микроскопии.
В оптическом (световом) микроскопе используется система линз, расположенных в окуляре и объективе. Изображение получается в результате преломления и рассеивания света. Приборы, основанные на световой технологии, позволяют добиться увеличения объектов в 140–2000 раз.
Что можно увидеть в световой микроскоп:
В электронном микроскопе изображение получают с помощью рассеивания потока электронов. Достигается увеличение объекта до 20000 раз. Можно изучить ультраструктуру органелл клетки, строение вирусов.
Преимущество использования световой микроскопии перед электронной
Электронный микроскоп более востребован в научной работе, так как дает большее увеличение по сравнению со световым. Если требуется установить преимущество использования световой микроскопии перед электронной, то следует обратить внимание на подготовку биологических объектов. В электронный микроскоп нельзя изучать живые бактерии, клетки.
В качестве примера рассмотрим тестовое задание: «Выберите преимущество использования световой микроскопии перед электронной». Формулировка теста или вопроса может несколько отличаться. Во всех случаях надо уметь различать возможности световой микроскопии и особенности электронного микроскопа.
Результат выполнения задания «Отметьте преимущество использования световой микроскопии перед электронной»:
| Преимущества светового микроскопа | Пояснения |
| Простота использования. | Классический световой микроскоп не требует особых условий для работы, использовать его может даже дошкольник и ученик младших классов. |
| Возможность рассматривать живые объекты. | Если нет необходимости, то живые объекты предварительно не фиксируют и не окрашивают. Можно наблюдать движение и питание бактерий, одноклеточных животных. |
| Простота приготовления препарата. | Надо настроить микроскоп, поместить каплю воды или кожицу лука на предметное стекло, накрыть тонким покровным стеклом, установить на предметном столике, отрегулировать с помощью винта резкость. |
| Низкая стоимость. | Световой микроскоп более доступен по цене, по сравнению с другими видами микроскопов. |
Предлагаемые ответы тестового задания «Найдите преимущество использования световой микроскопии перед электронной»:
Правильный ответ — 2) возможность видеть живые объекты.
Ответы 1, 3, 4 неверные, так как являются характеристиками электронной микроскопии. Разрешение электронного микроскопа в тысячи раз превосходит аналогичный показатель светового микроскопа. Используются сложные манипуляции для приготовления препарата. Изучаемый объект сначала фиксируют специальными веществами, затем обезвоживают и заливают пластмассой. Электронный микроскоп — дорогостоящий прибор, его приобретают и устанавливают в крупных исследовательских заведениях.
Метод изучения – микроскопия на практике
Микроскопия – это изучение объектов при помощи микроскопа. Причем разными методами. Каждый из них подходит для исследования определенных видов образцов и не может использоваться для изучения сразу всех микроструктур. Профессиональный ученый умеет применять на практике все основные методы микроскопии и знает, какой микроскоп обеспечит наибольшую эффективность в исследованиях. Эта статья не сделает вас специалистом в микроскопии, но поможет лучше ориентироваться в применяемых методах.
Современные методы микроскопии
Методы исследования микрообразцов можно разделить на световые и электронные. Они, в свою очередь, подразделяются на подметоды. Давайте познакомимся с этой классификацией поближе.
Световая микроскопия использует следующие методы: светлого поля, темного поля, фазового контраста, интерференционного контраста, поляризационную микроскопию, метод исследования в свете люминесценции, метод наблюдения в инфракрасных или ультрафиолетовых лучах. Отдельно можно выделить микрофотографирование и микрокиносъемку.
К электронным методам относят просвечивающую (трансмиссионную) и сканирующую (растровую) микроскопию.
Все довольно несложно, но что кроется за этой терминологией?
Метод светлого поля – наиболее широко применяемый. При использовании проходящего света он позволяет изучать разные прозрачные образцы, например тонкие шлифы минералов, окрашенные срезы тканей животных и растений. Иногда для изучения таких образцов применяется косое освещение – оно дает более рельефное изображение. Метод светлого поля в отраженном свете нужен для исследования непрозрачных материалов, например металлов и руд.
Метод темного поля используют для изучения живых неокрашенных клеток, которые нельзя увидеть при светлопольном методе изучения (микроскопии). Он требует применения специальных темнопольных микроскопов, на которые установлены конденсоры особой конструкции.
Микроскопия в поляризационном свете – это возможность изучать минералы, шлифы сплавов и многое другое. Этот метод чаще всего используется для исследования кристаллических структур, так как он позволяет регистрировать двойное преломление лучей света, что невозможно наблюдать обычным способом. В поляризационной микроскопии тоже используются особые микроскопы – поляризационные.
К современным методам микроскопии относится и метод фазового контраста. Он нужен для наблюдения прозрачных и бесцветных объектов, в том числе и живых. К ним относятся, например, неокрашенные животные ткани, которые не видны при использовании светлопольной микроскопии. В фазово-контрастной микроскопии применяются специальные микроскопы, которые позволяют регистрировать фазовые изменения световой волны в момент ее прохождения через разные структуры рассматриваемого образца.
Флуоресцентная (люминесцентная) микроскопия основана на получении изображения образца путем приведения его атомов и молекул в возбужденное состояние. Образец облучается высокочастотным светом, что приводит к высвобождению излучения, которое пропускается через фильтр и наблюдается в оптическом диапазоне. Для наблюдений используются специальные флуоресцентные микроскопы.
К сожалению, в рамках одной небольшой статьи невозможно подробно рассмотреть все методы микроскопии для исследования материалов и микропрепаратов. Все полезные статьи на тему микроскопии вы можете найти по ссылке. Микроскопы для исследований представлены в этом разделе. Если вас интересует конкретная модель или вы не можете определиться с выбором, звоните или пишите – мы поможем!
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Световая, люминесцентная, электронная микроскопия – разные методы исследований
Изучение микромира – это одновременно и увлекательно, и сложно. Если в самом начале, сразу после зарождения микроскопии, ученым был доступен только один метод исследований, сейчас их насчитывается уже более десятка. Самые широко распространенные методы микроскопии – это люминесцентная, темнопольная, светлопольная, поляризационная, фазового контраста. Некоторые из них можно использовать и для любительских наблюдений. А вот, например, методы электронной микроскопии созданы для решения сугубо профессиональных задач.
Люминесцентная микроскопия
В люминесцентной микроскопии используется явление свечения веществ при облучении их ультрафиолетом. Разделяют понятия первичной и вторичной люминесценции. Первичную демонстрируют лишь редкие образцы, вторичная проявляется у всех веществ, окрашенных красителями (флюорохромами). При люминесцентном методе исследований образец поглощает короткие волны и излучает длинные, которые можно наблюдать в видимом диапазоне. Люминесцентная микроскопия в микробиологии используется для изучения нуклеиновых кислот в клетках, бактериоскопии возбудителей инфекций, цитохимических исследований живых микроорганизмов. Метод незаменим в диагностике заболеваний и широко применяется в медицине.
Методы люминесцентной микроскопии
В люминесцентной микроскопии применяются несколько методов исследований. В микробиологии обычно используют два из них: окрашивание флюорохромами (флюорохромирование) и метод флюоресцирующих антител. Последний еще называется реакцией иммунной флюоресценции (РИФ). Мы не будем углубляться в тщательное описание каждого метода, так как объема одной статьи для этого не хватит. Отметим, что существует еще конфокальная микроскопия – тоже метод люминесценции, который позволяет изучать образцы на некоторой глубине.
Поляризационная, конфокальная, электронная, люминесцентная микроскопия – это методы изучения микромира. Некоторые появились вместе с первыми микроскопами, другие же были придуманы в последние сто лет. Наука не стоит на месте, а способы наблюдений меняются, совершенствуются и становятся все более эффективными. Вы тоже можете совершенствовать свои умения, используя более современную и актуальную оптическую технику. В нашем интернет-магазине вы найдете микроскопы не только для любителей, но и для профессионалов. Наши консультанты готовы ответить на любые ваши вопросы, рассказать о выгодных предложениях и акциях. Звоните или пишите!
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.