تبلیغات

لینک باکس تبلیغاتی

تبلیغات

تبلیغات

آشنایی با میکروسکوپ

2931 بازدید

آشنایی با میکروسکوپ

نوشته: فخرالدین نوری

اختراع ميكروسكوپ تحول بزرگی در علم زيست شناسی بوجود آورد. با به كارگيری اين ابزار قوی, بشر توانست ذراتی را كه با چشم ديده نمی شوند مشاهده كند: يك سلول جانوری را در نظر بگيريد كه قطر متوسط آن بين ۱۰تا۲۰ است این سلول ۵۰بار کوچکتر ازریزترین جسم قابل روئیت با چشم غیر مسلح است بنابراین تنها با اختراع میکروسوپ نوری بود که آدمی توانست سلول را ببیند.

بعد از گذشت چند قرن, ميكروسكوپ همچنان نقش مهمی در پژوهش های زيستی ايفا می كند و در سالهای اخير تحولات شگرفی در بهبود كيفيت آن صورت گرفته است. يكی از عمده ترين پيشرفتها در ساخت ميكروسكوپ, اختراع نوع الكترونی آن در دهه 1940 بود كه امكان مشاهده ذرات و اندامكهای درون سلولی را بهتر از گذشته فراهم كرد. در ضمن بايد تاكيد شود كه امروزه ميكروسكوپ نه تنها جهت بررسی شكل و ساختار نمونه های زيستی مورد استفاده قرار می گيرد, بلكه براي تعيين ارتباط بين ساختارهای تشكيل دهنده سلول و فعاليتهای گوناگون آنها نيز نقش به سزايی ايفا می كند. انواع ميكروسكوپها شامل موارد زير می باشد:

1- ميكروسكوپ زمينه روشن  2- ميكروسكوپ فلور سنت 3- ميكروسكوپ اختلاف فاز 4- ميكروسكوپ تداخلی  5- ميكروسكوپ زمينه سياه 6- ميكروسكوپ الكترونی گذاره 7- ميكروسكوپ الكترونی نگاره 8- ميكروسكوپ STM

اكنون به بررسی مختصرميكروسكوپها می پردازيم.

 ميكروسكوپهای نوری

ميكروسكوپ نوری زمينه روشن: قسمتهای مهم يك ميكروسكوپ نوری عبارتند از:

1- عدسی چشمی: اين عدسی برای مطالعه و مشاهده تصوير است.

2- عدسی شيئی: اين عدسی برای بزرگنمايی است و شامل چهار عدسی می باشد:

الف) عدسی شماره 4 (عدسی كوچك)

ب) عدسی شماره 10 (عدسی خشك)

ج) عدسی شماره 40 (عدسی خشك)

د) عدسی شماره 100 (عدسی روغنی)

3- كندانسور: كندانسور نور را جمع كرده و آن را بطور مستقيم روی نمونه هدايت می كند.

4- ديافراگم: مقدار نور ورودی را كم و زياد می كند.

5- ماكرومتر:ماكرومتر صفحه ميكروسكوپ را بالا و پايين برده و برای پيدا كردن تصوير نمونه بكار می رود.

6- ميكرومتر: تصوير تنظيم شده را واضحتر كرده و آن را برای مشاده مشخص تر می كند.

بين عدسی شيئی (عدسی 100) و نمونه فاصله ای در حدودmm 1/8  وجود دارد كه اين فاصله را فاصله كانونی گويند كه با روغن امرسيون اين فاصله را پر می كنند در غير اين صورت بعلت وجود هوا و شكست نور عبوری از نمونه, تصوير ناواضح خواهد بود.

نمونه روی لام (تيغ شيشه ای) گذاشته می شود و سپس روی جايگاه نمونه ميكروسكوپ قرار می گيرد. نور از چراغی در پايين ميكروسكوپ توسط كندانسور بر سطح نمونه متمركز می شود. نوری كه توسط نمونه جذب نشده و از آن عبور كرده است به عدسی شيئی می رسد و در نتيجه تصويری بزرگ شده از نمونه بدست می آيد. اين تصوير بار ديگر توسط عدسی چشمی بزرگ می شود. بزرگنمايی نهايی, حاصل ضرب بزرگنمايی های دو عدسی است. چنانچه بزرگنمايی عدسی شيئی 100 و بزرگنمايی عدسی چشمی 10 باشد, بزرگنمايی نهايی 1000 برابر خواهد بود.

مهمترين ويژگی عدسی ميكروسكوپ قدرت جداسازی يعنی توانايی تشخيص بين دو نقطه نزديك به هم است. قدرت جداسازی يك ميكروسكوپ در عمل نمايانگر كوچكترين جسم قابل رويت با آن ميكروسكوپ است و هر چه بيشتر باشد, اجسام كوچكتری را با آن ميكروسكوپ می توان ديد. قدرت جداسازی هر ميكروسكوپ معمولاَ با حد تفكيك يا R مشخص می شود. حد تفكيك مساوی است با نزديكترين فاصله بين دو جسم بطوريكه هر يك هنوز بصورت مجزا قابل مشاهده باشد. هر قدر ميزان R كوچكتر باشد, قدرت جداسازی ميكروسكوپ بيشتر و بهتر است. عوامل بسياری در تعيين R دخالت دارند, از جمله طول موج تابش كه با R رابطه مستقيم دارد. از لحاظ نظری, كوچكترين مقدار ممكن برای R در ميكروسكوپ نور حدود 200nm است كه تنها بهترين ميكروسكوپهای نوری اين حد تفكيك را دارند. حد تفكيك در اغلب ميكروسكوپ های نوری كمتر از 500nm نيست, لذا اشيايی كوچكتر از 500nm با آنها قابل مشاهده نيستند. مشاهده سلولهای باكتری و ميتوكندری با ميكروسكوپ نوری مقدور است, اما مشاهده ريبوزوم ها با آن ممكن نيست. تفكيك انواع سلولها, مثلاَ گلبول های قرمز از گلبولهای سفيد خون يا سلولهای فيبرو بلاستی از سلولهای پوششی با ميكروسكوپ نوری امكان پذير است. اين ميكروسكوپ در آزمايشات باكتری شناسی, انگل شناسی, قارچ شناسی, حشره شناسی و بافت شناسی كاربرد دارد.

ميكروسكوپ فلورسنت:

برای مشاهده نمونه بوسيله اين ميكروسكوپ ها, بخش ها يا مولكول های ويژه در داخل سلول با مواد فلورسنت يا نور افشان رنگ آميزی می شوند. زمانی كه هدف تشخيص پروتئين های خاص يا جايگاه آنها در سلول باشد, روش های معمول رنگ آميزی كه پروتئين ها را به طور عام رنگ می كنند قابل استفاده نيستند. برای رنگ آميزی اختصاصی, معمولاَ از پادتن های اختصاصی متصل به مواد فلورسنت استفاده می شود.

 

در ميكروسكوپ فلورسنت از ماوراء بنفش بعنوان نور استفاده می شود. ماوراء بنفش طول موج كمتر، انرژی بيشتر و قدرت نفوذ زيادی دارد. عدسی هايی كه در ميكروسكوپ فلورسنت به كار رفته اند از جنس كوارتز می باشد چون نور ماوراء بنفش از عدسی های معمولی عبور نمی كند.

اين نوع ميكروسكوپ به دو دسته فيلتر مجهز هستند. دسته اول بين منبع نور و نمونه قرار دارد و فقط اجازه می دهد كه امواج تابش شده از ماده فلورسنت، عبور نمايند. دسته دوم بين نمونه و عدسی چشمی قرار دارد و تنها به امواج تابش شده از ماده فلورسنت، اجازه عبور می دهد. رود امين و فلورسئين دو نوع از رنگهای معمولی فلورسنت هستند كه به ترتيب نور قرمز و سبز از خود تابش می كنند. اين ميكروسكوپ برای مطالعه انواع آنتی بادی از نظر ايمنی شناسی و بررسی بعضی از باكتريها مثل مايكو باكتريوم توبركلوزيس ( ميكروب سل) از نظر باكتری شناسی كار برد دارد.

ميكروسكوپ اختلاف فاز:

مزيّت ميكروسكوپ اختلاف فاز در اين است كه می توانيم با آن سلولهای زنده را با جزئيات بيشتر مشاهده كنيم. تيمهايی مثل تثبيت نمونه می توانند دگرگونی هايی در ساختار درونی سلول، بوجود آورند. بنابراين مطالعه سلول های زنده ای كه هيچ گونه تيماری نديده اند خيلی مطلوب است. می توان فرآيندهايی مثل تقسيم ميتوز در سلول های زنده را نيز با اين نوع ميكروسكوپ ها مطالعه كرد. در برخی موارد، برای عكس برداری پيوسته و دراز مدت از سلول فعال، دوربين به ميكروسكوپ وصل می شود.

 

در ميكروسكوپ اختلاف فاز نور حاصله از منبع نوری به انوار مختلف شكسته شده و شكسته نشده تقسيم می شود اين كار توسط ديافراگم مخصوص اين ميكروسكوپ انجام می گيرد. انواری كه می شكنند. به جسم يا نمونه نفوذ نمی كنند اما انواری كه نمی شكنند به جسم يا نمونه نفوذ می كنند در نتيجه بين نمونه و محيط اطراف آن اختلاف بوجود می آيد و نمونه به صورت شفاف ديده می شود.

ميكروسكوپ تداخلی و ميكروسكوپ زمينه سياه:

مطالعه سلول های زنده با اين ميكروسكوپ ها نيز مقدور است. سيستم های نوری خاصی در تمام اين نوع ميكروسكوپ ها وجود دارد كه تباين كافی بين اجزار سلول ايجاد كرده، مشاهده سلول های زنده را مقدور می سازند.

 میکروسکوپ تداخلی

 در ميكروسكوپ زمينه سياه نور حامله از منبع نوری به شكل مخروط در می آيد و انوار از اطراف به نمونه تابيده می شود اين كار توسط كندانسور خاص اين ميكروسكوپ انجام می گيرد. در نتيجه تصوير نمونه بصورت روشن در يك زمينه تاريك مشاهده می شود. استفاده از ميكروسكوپ زمينه سياه برای مشاهده حركت باكتری معمول است ( مثل اسپيروكت تروپونها پاليدوم ( عامل بيماری سيفيليس).

ميكروسكوپهای الكترونی:

قدرت جداسازی ميكروسكوبهای الكترونی از ميكروسكوپ نوری بهتر است به اين معنی كه با ميكروسكوپهای الكترونی اجزای كوچكتر را می توان ديد. قبلاً متذكر شديم كه بين R و طول موج نور تابيده شده به نمونه رابطه مستقيمی برقرار است، يعنی هر چقدر طول موج تابشی كوچكتر باشد، R نيز كوچكتر و قدرت جداسازی بيشتر است. طول موج نور مرئی بين mm300 تا 800mm و بهترين حد تفكيك ميكروسكوپهای نوری 200nm است.

 

در ميكروسكوپهای الكترونی به جای استفاده از امواج نور مرئی، از امواج الكترونها استفاده می شود. در شرايط مناسب، طول موج الكترونها به ۰.۰۰۵ نانومتر  می رسد، يعنی حدود 000/100 برابر كوتاهتر از طول موج نور مرئی. در اين طول موج، بهترين R ممكن حدود ۰.۰۰۲ نانومتر است. در عمل، به علت محدوديتهای ديگر، قدرت جداسازی ميكروسكوپهای الكترونی هيچ وقت به اين خوبی نيست. حد تفكيك (R) با ميكروسكوپ الكترونی برای مولكولهای تخليص شده زيستی، حدود nm0.1 و برای سلول ها حدود 2nm است كه دست كم صد برابر بهتر از ميكروسكوپ های نور است.

دو نوع ميكروسكوپ الكترونی بنام های ميكروسكوپ الكترونی گذاره و ميكروسكوپ الكترونی نگاره وجود دارد.

ميكروسكوپ الكترونی گذاره:

اين ميكروسكوپ زودتر اختراع شده و قدرت جداسازی بهتری دارد. در اين نوع ميكروسكوپ، الكترون ها هنگام برخورد به نمونه از برخی مناطق آن عبور می كنند و از مناطقی ديگر بازتابيده می شوند. الكترون ها هنگام برخورد به نمونه از برخی مناطق آن عبور می كنند و از مناطقی ديگر بازتابيده می شوند. الكترون های عبوری در دستگاه تشخيص داده می شوند و تصويری از نمونه حاصل می شود. جزئيات روش های تثبيت، برش گيری و رنگ آميزی برای ميكروسكوپ الكترونی اختصاصي است. به عنوان مثال، برای رنگ آميزی نمونه از فلزات سنگين مانند طلا استفاده می شود تا الكترون ها از اندامك ها و ساختارهای درون سلولی، مثل ريبوزوم، و مولكول های بزرگ سلول مثل DNA، با ميكروسكوپ الكترونی گذاره قابل تشخيص هستند، اما جايگاه اتم های تشخيص دهنده مولكول ها معمولاً تعيين نمی شود.

 ميكروسكوپ الكترونی نگاره:

 

 تصویری از گلبولهای خون (ميكروسكوپ الكترونی نگاره)

اين نوع ساده ترين ميكروسكوپ الكترونی است. برای بررسی نمونه با اين نوع ميكروسكوپ، نمونه با لايه ای نازك از فلز سنگين به صورت يكنواخت پوشيده می شود. الكترونهای تابيده شده به سطح نمونه از هيچ ناحيه ای از آن عبور نمی كنند، بلكه در برخورد با سطح نمونه باعث توليد الكترون های بازتابيده می شوند، اين الكترونها تشخيص داده می شوند و تصويری سه بعدی از سطح نمونه حاصل می گردد. حد تفكيك ميكروسكوپ الكترونی نگاره حدود 10nm است.

 ميكروسكوپ STM :

 

STM حروف اول Microscope  Scanning Tunnelig  است. اين نوع ميكروسكوپ در دهه 1970 اختراع شد و مخترعان آن در سال 1981 جايزه نوبل را دريافت كردند. همان طور كه گفته شد طول موج، محدوديتی برای ميزان R تعيين می كند. نوآوری STM در اين است كه در آن امواج نوری يا امواج نوع ديگری بكار گرفته نمی شوند و هيچ نوع عدسی در آن وجود ندارد. بطور خلاصه سوندی كه نوك آن به اندازه يك اتم است، ويژگی های نمونه را در ابعاد اتمی روبش می كند. STM ساختار سطحی نمونه را بررسی می كند اما میكروسكوپ های مشابه ديگر ويژگی های الكتريكی، مغناطيسی و يا دمای نمونه را تعيين می كنند. در حال حاضر اين ميكروسكوپ ها برای نمونه ای زيستی و بيشتر برای نمونه های غير زيستی مورد استفاده قرار می گيرند.

 

تصویرمولکول DNA  که توسط STM چندین میلیون برابر بزرگتر شده است.

منابع:

1- زيست شناسی، گروه مولفان، شركت چاپ و نشر كتب درسی، 1380

۲- جزوه دانشجويی باكتری شناسی، غلامحسين اتحاد، دانشگاه علوم پزشكی اردبيل

۳- اينترنت


حمایت از سایت

هدف از راه اندازی این سایت بالا بردن سطح آگاهی و اطلاعات علمی و عمومی و همچنین ارائه مطالب جامع و کامل در تمامی زمینه های علمی، پزشکی، نجوم و ... به شما عزیزان می باشد. از آنجایی که اداره و پایداری سایت ملزم به پرداخت هزینه می باشد بنابراین احتیاج به پشتیبانی و حمایت شما داریم. در صورت تمایل از "اینجا" به تلسمیک کمک کنید.
با تشکر فراوان - مدیریت پایگاه علمی فرهنگی تلسمیک

تبلیغات

تبلیغات

دیدن این مطالب نیز به شما توصیه می شود:

درباره این مطلب (1) نظر ارسال شده است. شما هم نظری ارسال کنید:
sun نظر خود را در مورد اين مطلب چنين بيان کرده است: 09:43 ,31 اردیبهشت 1391
به نظرم سایت مفید و کاملی دارین البته وقتی عضو شدم میتونم نظر بدم....


نام شما:
رايانامه*:
تارنما:
کد تاييد*:
ارسال نظر به صورت خصوصي - نظرات خصوصي نمايش داده نخواهند شد.

به چند نکته در ارسال نظر توجه کنيد:
لطفاً نظرات غير مرتبط با اين مطلب را اينجا ارسال نکنيد.
رايانامه شما منتشر نخواهد شد.
برای مشاهده تارنما نظردهنده روی نام کلیک کنید.
نظرات شما پس از تاييد مديريت نمايش داده خواهد شد.

تبلیغات