CORSO DI LAUREA IN SCIENZE DELLA FORMAZIONE PRIMARIA
ESERCITAZIONI DI BIOLOGIA
Lezione prima parte
Dott.ssa Annamaria Fiarè
Il MICROSCOPIO e’ uno strumento che consente
di osservare oggetti di dimensioni tali da non
essere osservabili ad occhio nudo
In generale si ritiene che il MICROSCOPIO
serve ad ingrandire cose molto piccole, ma non
è sempre così.
La funzione principale è quella di permetterci
di “distinguere” (termine tecnico risolvere) i
particolari di strutture estremamente piccole.
L’ ingrandimento dei particolari è una
caratteristica secondaria dello strumento
IL POTERE DI RISOLUZIONE di un sistema ottico,
consiste nella capacità di distinguere due punti vicini
dell’oggetto che stiamo osservando, come due punti
distinti fra di loro.
IL POTERE DI RISOLUZIONE DELL’ OCCHIO
UMANO è 0.1 mm (100 µm), ossia l’occhio umano non
può distinguere due punti separati meno di 0.1mm
IL POTERE DI RISOLUZIONE del MICROSCOPIO
OTTICO è fino a 0. 2µm
100
0, 1 mm
Foto a cura della Dott.ssa Sara Ferrando
Nella pratica usuale si hanno due principali
microscopi
Microscopio ottico
Microscopio elettronico
Per ognuno di essi ne esistono di vario tipo
I MICROSCOPI si distinguono principalmente, a seconda
della sorgente adoperata per l'illuminazione del campione
ll MICROSCOPIO OTTICO
Il MICROSCOPIO
ELETTRONICO
Utilizza come sorgente la luce
visibile.
Utilizza come sorgente un fascio di
elettroni di un certo potenziale.
Ha risoluzione tipicamente minore
rispetto al microscopio elettronico
E’ generalmente economico.
Ha risoluzione molto maggiore di
quello ottico e permette di rilevare,
oltre all'immagine, anche numerose
altre proprietà fisiche del campione
Fornisce immagini colori
E’ molto complesso e costoso.
Fornisce immagini in bianco e nero
DIMENSIONE
STRUTTURE
STRUMENTO
0,1mm (100 ) e
superiore
organi
Occhio e lente
Da 100 µm a 10
µm
Tessuti , cellula
vegetale
Microscopio ottico
Da 10 µm a 0,2
µm
Cellule, batteri
Microscopio ottico
ed elettronico
Morfologia
submicroscopica,
ultrastruttura
biologia molecolare
Microscopio
elettronico e
microscopio
polarizzatore
Struttura atomica
e molecolare
Diffrazione a raggi
x
Da 0,2 µm a 1nm
Inferiore a 1nm
IN MICROSCOPIA SI FA USO NORMALMENTE
DELLE SEGUENTI UNITA’ DI MISURA:
µm (micrometro)= 10
-6
m= 10
-3
mm (0,001mm)
nm (nanometro)= 10-9 m= 10-6 mm
A (Angstrom) =10-10 m = 10 -7 mm
MICRON
Cellula
vegetale
Cellula
animale
Cloroplasto
Batterio
1-2 µm
20 µm
Mitocondrio
Da 1 a 10
µm
da 2- 10
µm
100 µm
NANOMETRO
Ribosoma
Microtubulo
DNA
Membrana plasmatica
Procarioti:
altezza 29 nm
larghezza 21 nm
Eucarioti:
altezza 32 nm
larghezza 22 nm
25 nm
7 nm
2 nm
IL MICROSCOPIO UTLIZZATO A SCUOLA DURANTE LE
ESERCITAZIONI E’ DI TIPO OTTICO RELATIVAMENTE SEMPLICE
MICROSCOPIO OTTICO COMPOSTO
MICROSCOPIO STEREOSCOPICO
OMICROSCOPIO DA DISSEZIONE
IL MICROSCOPIO OTTICO COMPOSTO (composto
perché è formato da due lenti disposte in
successione lungo il cammino della luce, che servono
per realizzare l’ingrandimento dell’immagine) è
costituito da :
PARTE OTTICA
PARTE MECCANICA
1) PARTE OTTICA
FONTE
LUMINOSA
OCULARI
CONDENSATORE
DIAFRAMMA
AD IRIDE
DIAFRAMMA
DI CAMPO
OBIETTIVI
E TORRETTA
GIREVOLE
La FONTE LUMINOSA nei modelli più recenti è
costituita da una lampada a bassa tensione
incorporata alla base, che si accende per mezzo di
un interruttore.
In modelli più vecchi la lampada è separata e la luce
viene riflessa sul condensatore da uno specchio
Il DIAFRAMMA DI CAMPO della sorgente di
illuminazione, costituito da un diaframma
regolabile, regola l’ampiezza del fascio di luce
che arriva al condensatore e delimita il campo
microscopico visibile, contribuendo in tal modo
al controllo della qualità dell’ immagine
In tutti i microscopi ottici moderni al disotto
del tavolino portaoggetti è collegato il
CONDENSATORE
Alcuni microscopi, in particolare quelli privi di
fonte luminosa interna, non hanno condensatore.
Il condensatore può essere fisso o mobile. Se il
microscopio è dotato di condensatore mobile è
presente una manopola che ne regola la posizione,
esso deve essere regolabile in altezza e lo si deve
centrare rispetto all’asse ottico
Il CONDENSATORE è costituito da un sistema di
lenti che focalizza la luce proveniente dalla
sorgente sul piano del campione che da qui
raggiungerà il piano focale posteriore dell’obiettivo.
La sua perfetta regolazione è importante per la
qualità dell’immagine. (Quando si usano obiettivi a
minore ingrandimento esempio 4x o 10x, la lente
superiore del condensatore deve stare a 5 mm dal
vetrino, ma quando si usa l’obiettivo 40 X (alto
ingrandimento) la lente superiore del condensatore
deve essere poco al di sotto della sua posizione più
alta o circa 2mm sotto il vetrino
Il DIAFRAMMA AD IRIDE del condensatore
si usa per regolare l’ampiezza del cono di luce
che colpisce il campione.
Si può aprire o chiudere mediante la levetta a
lato del condensatore.
LEVETTA
DIAFRAMMA AD
IRIDE
GLI OBIETTIVI sono avvitati su di un
supporto denominato TORRETTA GIREVOLE
a REVOLVER , che può essere ruotato in
modo da permette di alternare gli obiettivi
stessi, scegliendo così di volta in volta quello
più idoneo.
Ciascun obiettivo è un doppio sistema di
lenti convergenti che raccoglie la luce
proveniente dal campione e la focalizza
sul piano focale creando un’ immagine
ingrandita del campione
Ciascun obiettivo può essere costituito da
uno dei tipi di lenti descritti di seguito:
Lente a scansione (ingrandimento 4 X)
Lente a basso ingrandimento (10 X)
Lenti ad elevato potere di ingrandimento
(ingrandimento 40X, 43X, 53X)
Lente ad immersione (100X)
Sul tubo oculare che porta l’obiettivo sono incise alcune
scritte:
La potenza o ingrandimento di un obiettivo (esempio 40x)
L’ Apertura numerica NA (esempio 0.70). Più è alto il
valore dell’apertura numerica, migliore è il potere di
risoluzione (capacità di distinguere due punti vicini). Se
aumenta il potere di ingrandimento, aumenta anche il potere
di risoluzione
Lunghezza del tubo porta oculare (esempio 160)
adattato per il tipo di obiettivo che porta
Spessore massimo del vetrino coprioggetto (esempio
0.16) da usare con il tipo di obiettivo presente
La LENTE OCULARE
dell’obiettivo.
è
focalizzata
sul
piano
focale
Essa raccoglie la luce proveniente dall’immagine già
ingrandita del campione e la proietta sul piano dell’occhio
dell’osservatore ingrandendo ancora l’immagine.
A volte il tubo che porta oculare è girevole, per facilitare
l’osservazione del campione a qualcuno seduto accanto, senza
dover spostare il microscopio.
Se il microscopio ha un solo oculare è un monoculare, se ci
sono due oculari è binoculare
MONOCULARE
BINOCULARE
L’OCULARE porta inciso un numero sulla
montatura che indica il suo potere di
ingrandimento.
Questo valore moltiplicato per l’ingrandimento
dell’obiettivo da l’ingrandimento totale del
microscopio
L’ INGRANDIMENTO TOTALE
È
IL PRODOTTO DELL’ INGRANDIMENTO
DATO DALLE SINGOLE LENTI:
esempio:
Se la lente dell’obiettivo ingrandisce 100 volte (lenti
100x, il massimo solitamente utilizzato) e l’oculare
ingrandisce 10 volte, l’ ingrandimento finale osservato
dall’occhio umano sarà di 1000 volte
1) PARTE MECCANICA
STATIVO
basamento
TUBO DEL
MICROSCOPIO
Braccio
VITE
MACROMETRICA
VITE
MACROMETRICA
TAVOLINO O PIANO
PORTAOGGETTI
mollette
Viti per il
movimento
Lo STATIVO garantisce stabilità allo
strumento e comprende tutti i delicati
meccanismi di regolazione del microscopio.
E’ costituito dal:
BASAMENTO
BRACCIO
Sul tubo del microscopio alla
sommità sono inseriti uno o
due oculari
Sul TAVOLINO PORTAOGGETTI viene posato il
vetrino con il preparato da osservare.
Il Tavolino può essere fisso o mobile, quadrangolare
o circolare.
Se è mobile il tavolino si può spostare verticalmente
girando la vite macrometrica e la vite micrometrica
oppure si può spostare avanti e indietro o da sinistra
verso destra mediante due viti (poste sotto il
tavolino in genere a sinistra), il che consente una
comoda visione, senza dover toccare il vetrino.
La VITE MACROMETRICA si usa per spostamenti
grandi per la messa a fuoco iniziale
a piccolo
ingrandimento
La VITE MICROMETRICA si usa per spostamenti
impercettibili e permette di focalizzare con precisione
ad alto ingrandimento,
Entrambe si trovano situate in posti diversi a seconda
del microscopio, insieme oppure separate.
Le MOLLETTE
campione
tengono
fisso
il
In alcuni microscopi lo spostamento
del vetrino è manuale.
In altri microscopi per muovere il
vetrino
nel
piano
orizzontale,
sinistra-destra e avanti indietro, si
usano delle manopole.
mollette
oculari
TUBO DEL
CORPO
OBIETTIVO
PIANO
PORTAOGGETTI
MANOPOLE DELLA
MESSA A FUOCO
BRACCIO
BASAMENTO
IL MICROSCOPIO STEROSCOPICO O MICROSCOPIO DA DISSEZIONE è una
variante del microscopio ottico. In generale i campioni da osservare al microscopio
ottico sono molto piccoli e si possono quasi considerare bidimensionali. Gli
esemplari di dimensioni più rilevanti, fino a organismi completi, si possono studiare
più facilmente con il MICROSCOPIO STEREOSCOPICO. La dissezione viene
spesso eseguita con questo tipo di microscopio, che è quindi anche detto
MICROSCOPIO DA DISSEZIONE.
Tale microscopio, in realtà, è un doppio microscopio, cioè è dotato di due oculari,
ciascuno dei quali ha il suo
corrispondente obiettivo. Come conseguenza di ciò
ognuno degli occhi percepisce un’ immagine indipendente. L’uomo possiede la visione
tridimensionale poiché riceve dai due occhi due immagini lievemente differenti. La
stessa cosa accade nel microscopio da dissezione.
La visione al microscopio ottico invece è bidimensionale poiché esiste un solo obiettivo
per entrambi gli occhi.
Lo STEREOSCOPIO è formato più o meno dalle stesse
parti
di
un
normale
microscopio
ottico
(sullo
stereomicroscopio per esempio non c’è micrometrica).
La luce utilizzata per l’osservazione, però, può essere sia
trasmessa, attraverso il preparato, come il normale
microscopio, che riflessa dalla superficie del campione
osservato
Se nel microscopio la lampada è incorporata, l’illuminazione
si regola attraverso due interruttori: uno per la luce
trasmessa ed uno per la luce riflessa
OSSERVAZIONE ALLO STEREOMICROSCOPIO: GONADI DI PESCE
OSSERVAZIONE ALLO STEREOMICROSCOPIO: STAME DI LILIUM
OSSERVAZIONE AL MICROSCOPIO OTTICO:
Sezione longitudinale dell’EPIDERMIDE di Tulipa
Ingr. Obiettivo 10 x (Ingrand. Totale 100 x)
nucleo
cellula
Sezione longitudinale
dell’EPIDERMIDE di
Tulipa
Ingr. Obiettivo 40 x
(Ingr. Totale 400 x)
stoma
Cellule di
guardia
cloroplasti
Parete
cellulare
OSSERVAZIONE AL MICROSCOPIO OTTICO:
Sezione longitudinale dell’EPIDERMIDE di Tradescantia
Ingr. Obiettivo 10 x (Ingr. Totale 100x)
stoma
Cellule di
guardia
Cellula
tricomi
NOSTOC CHE CRESCE SUL SUOLO
(OSSERVAZIONE OCCHIO NUDO)
NOSTOC
Osservazione al microscopio ottico obiettivo
Ingr.40 x (Ingr. Totale 400 x)
Colonia di
nostoc
nostoc
NOSTOC
è
un
genere
di
cianobatteri
azotofissatori (REGNO PROCARIOTI) che
formano colonie di filamenti, costituiti da cellule
rotondeggianti avvolte in una massa gelatinosa.
Nostoc
Quando si trovano al suolo le colonie di Nostoc
non vengono normalmente notate, mentre dopo
una pioggia si ingrossano fino a diventare un
ammasso gelatinoso.
I batteri di questo genere contengono pigmenti
fotosintetici nel loro citoplasma e possono quindi
effettuare la fotosintesi.
RISOLVERE IL SEGUENTE QUESITO:
4 mm a quanti µm corrispondono?
1 µm (micrometro)= 10
-6
m = 10 -3 mm= (0,001mm)
1 µm: 0.001mm = x : 4 mm
X = 4 mm. 1 µm /0.001mm
X= 4000 µm
SOLUZIONE: 4 mm = 4000 µm
RISOLVERE IL SEGUENTE QUESITO:
4 cm a quanti µm corrispondono?
