Mikroskop i lupa w obserwacjach biologicznych

Obserwacja jest podstawową metodą poznawania świata wykorzystywaną w biologii. Przeprowadzana jest według określonego schematu. Najpierw należy wybrać obiekt obserwacji i określić jej cel, czyli sformułować problem badawczy i hipotezę. Następnie należy ustalić sposób przeprowadzenia obserwacji, zapisać wyniki i na ich podstawie wyciągnąć wnioski.

RiPe3ltTzFryt

Na zdjęciu widoczne jest oko człowieka. Oko jest jasno białe z niebieską tęczówką i czarną, lekko skurczona źrenicą. Nad okiem widoczne są czarne rzęsy i część brązowej brwi.

1. Jak zobaczyć niewidzialne?

Człowiek poznaje świat wieloma zmysłami, ale najwięcej informacji o otoczeniu dostarcza mu wzrok. Większość roślin i zwierząt, niektóre glony i owocniki grzybów kapeluszowych możemy obserwować gołym okiem, czyli bez pomocy przyrządów optycznych.

Gołym okiem nie jesteśmy w stanie zobaczyć bardzo małych obiektów, takich jak komórki budujące organizmy czy bakterie, dlatego musimy korzystać z różnych urządzeń optycznych, np. luplupalup, binokularówbinokularbinokularów i mikroskopów.

A zatem to, czy w obserwacji posługujemy się gołym okiem czy urządzeniami optycznymi, zależy od wielkości obiektu i od celu badawczego.

Ciekawostka

Wiele znanych wirusów jest dużo mniejszych niż bakterie. Są jednak i takie, które dorównują wielkością niektórym bakteriom. Do największych z nich należy pandorawirus.

R3jZ8xVKNUHhn

Ilustracja przedstawia porównanie wielkości wirusa grypy i pandorawirusa. Pandorawirus jest fioletowy, ma owalny kształt i jest dziesięć razy większy od wirusa grypy, który jest fioletowy, ma kulisty kształt z podłużnymi wypustkami.

2. Przyrządy stosowane do obserwacji

Aby dostrzec szczegóły budowy kwiatu, pajęczyny, czułków owada czy pleśni na chlebie, wystarczy użyć lupy.

RkyFtGNRKBGnA

Fotografia przedstawia pomidory i cukinie w miseczce. Do cukinii przybliżono lupę i można zaobserwować powiększony 20 razy fragment ciemnozielonej skórki z drobnymi jasnozielonymi plamkami.

Przyrządami, które silniej niż lupa powiększają obraz, są mikroskopy.

Mikroskop stereoskopowy (binokular) przeważnie umożliwia powiększenie od 8 do 50 razy. Jest szczególnie przydatny do obserwacji dość dużych obiektów, takich jak nasiona roślin. Pozwala je obserwować w trzech wymiarach. Szczególnie przydaje się do śledzenia swobodnie poruszających się niewielkich zwierząt: owadów i ich larw, dżdżownic, ślimaków czy pająków. Mikroskop stereoskopowy najczęściej służy do obserwacji nieprzezroczystych obiektów w świetle odbitym.

Obraz widziany przez lupę lub binokular jest prosty. Oznacza to, że nie jest on odwrócony w stosunku do przedmiotu (góra jest górą, a dół dołem – jak w rzeczywistości).

RHHEAnVYfyrSy

Na fotografii z lewej strony widoczny jest binokular. Posiada dwa długie, czarne, w kształcie walca okulary, biały statyw i czarny niewielki obiektyw. Fotografia z prawej strony przedstawia powiększoną dwieście razy głowę chrabąszcza. Ma on ciemnobrązowy, szeroki tułów, długie odnóża i niewielką głowę. Widoczny jest aparat gębowy typu gryzącego złożony z dwóch żuwaczek i żuchwy.

Mikroskopy optycznemikroskop optycznyMikroskopy optyczne, zwane również świetlnymi, do uzyskania obrazu wykorzystują światło sztuczne. Za ich pomocą można obserwować szczegóły budowy wewnętrznej organizmów, np. tkanki roślin i zwierząt, a także żywe obiekty, np. mikroskopijne organizmy poruszające się w kropli wody.

RWk1XI4t03vI8

Fotografia z lewej strony przedstawia mikroskop optyczny, który zawiera źródło światła. Posiada dwa niedługie, czarne, w kształcie walca okulary, biały statyw, dwa srebrne, podłużne obiektywy, czarny, szeroki stolik, okrągły kondensor i źródło światła. Fotografia z prawej strony przedstawia fragment tkanki roślinnej z prostokątnymi komórkami, w których znajduje się dużo zielonych chloroplastów. Obraz jest powiększony 1500 razy.

Dla zainteresowanych

W latach trzydziestych XX wieku rozpoczęła się era nowoczesnych mikroskopów elektronowych, za pomocą których można uzyskiwać znacznie lepsze powiększenia obrazu niż w mikroskopie świetlnym i odkrywać nieznane dotychczas sekrety natury. Transmisyjny mikroskop elektronowy (TEM) umożliwia śledzenie budowy wnętrza komórki. Ponieważ przygotowanie preparatu do takiego mikroskopu jest bardzo skomplikowane, nie można pod nim obserwować żywych obiektów. W skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) otrzymuje się trójwymiarowy, realistyczny obraz. Umożliwia to oglądanie obiektu od zewnątrz, poznanie jego kształtu i szczegółów budowy. Barwy obiektów są nadawane komputerowo.

R11cekiLOeMfe

Galeria zdjęć przedstawia sześć ilustracji. Na pierwszej widać mikroskop elektronowy transmisyjny (TEM). Jest to bardzo duże i wysokie urządzenie, z licznymi pokrętłami. Stoi ono na biurku obok komputera.

RJb28dbbrJXSm

Drugie zdjęcie prezentuje obraz komórki korzenia spod transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM). Wyraźnie widać ścianę komórkową, jądro komórkowe oraz liczne organella. Zdjęcie jest czarno‑białe.

R1BtmuXZcPpQK

Trzecie zdjęcie przedstawia skaningowy mikroskop elektronowy (SEM), mniej więcej dwa razy mniejszy od transmisyjnego mikroskopu elektronowego widocznego na poprzednim zdjęciu. Widoczne jest czarno‑białe biurko, po którego prawej stronie stoi komputer, dwa monitory, na których wyświetla się obraz z mikroskopu, klawiatura oraz kontroler. Po lewej stronie stoi duży, biały, prostokątny Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM).

R7AmZlgorjYN8

Czwarte zdjęcie pokazuje przykładowy obraz spod skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Widać na nim powierzchnię liścia tytoniu. Jest ona pofałdowana i ma liczne wypustki, a także wyraźnie widoczne aparaty szparkowe. Zdjęcie jest szare.

3. Budowa mikroskopu optycznego

W szkołach prowadzi się obserwacje za pomocą mikroskopu optycznego (świetlnego). 

Najważniejszymi częściami mikroskopu optycznego są części optyczne, które służą do oświetlenia obiektu i powiększenia obrazu, oraz części mechaniczne – niezbędne do umocowania i przesuwania części optycznych w celu otrzymania ostrego (wyraźnego) widoku.

Obraz, który widzimy w mikroskopie, jest powiększony i odwrócony. Oznacza to, że w okularze mikroskopu obserwuje się obraz obrócony do góry nogami w stosunku do obrazu rzeczywistego. Współczesne mikroskopy optyczne umożliwiają tysiąckrotne powiększenie obrazu.

R1HcXEagfRWv6

Ilustracja przedstawia budowę mikroskopu optycznego. Jego części zostały podpisane na rysunku. Po lewej znajdują się podpisy części mechanicznych: tubus, statyw, rewolwer, stolik i śruby: mikrometryczna i mikrometryczna. Po prawej znajdują się podpisy części optycznych: okular, obiektywy, kondensor, źródło światła. Na górze mikroskopu widoczny jest podłużny, w kształcie walca okular, który przyłączony jest do prostokątnego tubusa, z którego wychodzi rewolwer i pociągłe obiektywy. Na boki widoczny jest statyw w kształcie litery C. Pod dwoma obiektywami znajduje się płaski stolik, poniżej kondensor i źródło światła.

Elementy budowy mikroskopu i ich funkcje:

• okular – pojedynczy lub podwójny, zbudowany z soczewek powiększających obraz;

• tubus – ruchoma obudowa, w której osadzone są okulary;

• rewolwer – obrotowa tarcza, na której umocowane są obiektywy o różnych powiększeniach;

• obiektyw – zbudowany z silnie powiększających soczewek, ustawiany bezpośrednio nad obserwowanym obiektem;

• statyw – na nim osadzone są wszystkie elementy mikroskopu;

• stolik – miejsce, gdzie umieszcza się preparat;

• śruba makrometryczna – służy do wstępnej regulacji odległości obiektywu od preparatu oraz ustawienia przybliżonej ostrości obrazu;

• śruba mikrometryczna – służy do precyzyjnego ustalania ostrości obrazu;

• kondensor – skupia światło na preparacie i równomiernie rozkłada je w polu widzenia;

• źródło światła – oświetla preparat.

ROL2DvUROlfGn

Ilustracja przedstawia przekrój pionowy przez mikroskop. Przez części optyczne w kolorze szarym biegnie żółty pasek, pokazujący drogę światła do ludzkiego oka, znajdującego się nad mikroskopem. Światło biegnie od źródła światła znajdującego się w dolnej części mikroskopu, przechodzi przez otwór w stoliku i preparat, a następnie trafia do soczewki obiektywu. Światło wędruje w górę mikroskopu i wychodzi przez soczewkę okularu. Po przyłożeniu do niej oka można zobaczyć obraz preparatu.

4. Zasady obsługi mikroskopu optycznego

Ważne!

Obliczanie powiększenia mikroskopu:

powiększenie obrazu obserwowanego obiektu = powiększenie okularu · powiększenie obiektywu

RsskCoc0LlfDA

Film prezentujący zasady obsługi mikroskopu.

Film prezentujący zasady obsługi mikroskopu.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RsskCoc0LlfDA

Film prezentujący zasady obsługi mikroskopu.

Mikroskop jest precyzyjnym urządzeniem. Jego obsługa wymaga szczególnej uwagi i ostrożności. Aby obserwacja sprawiała przyjemność i pozwalała odkrywać świat w mikroskali, potrzeba wielu ćwiczeń. Obserwator powinien umieć nastawić obraz w mikroskopie, sporządzić preparat mikroskopowy w kropli wody i za pomocą rysunku przedstawić szczegóły obserwowanego obrazu.

Instrukcja: Zasady obsługi mikroskopu

Krok 1

Włącz światło w mikroskopie.

Krok 2

Przetrzyj części optyczne miękką ściereczką.

Krok 3

Ustaw nad stolikiem obiektyw o najmniejszym powiększeniu.

Krok 4

Umieść preparat na stoliku tak, żeby obserwowany obiekt znalazł się dokładnie pod soczewką obiektywu.

Krok 5

Obserwując obraz przez okular, powoli unoś lub opuszczaj stolik za pomocą śruby makrometrycznej, aż zobaczysz obraz obiektu.

Krok 6

Wyreguluj ostrość obrazu śrubą mikrometryczną.

Krok 7

Zmieniaj obiektywy i oglądaj preparat najpierw pod najmniejszym, a następnie pod coraz większym powiększeniem. Za każdym razem reguluj ostrość obrazu.

Krok 8

Po skończonej pracy ustaw najmniejsze powiększenie obiektywu, opuść stolik do najniższej pozycji, wyjmij preparat. Wytrzyj miękką szmatką części optyczne i schowaj mikroskop do pudełka.

5. Przygotowanie preparatu mikroskopowego

W obserwacjach mikroskopowych często wykorzystuje się trwałe preparaty mikroskopowepreparat mikroskopowypreparaty mikroskopowe kupione w specjalistycznych sklepach. Do sporządzenia takich preparatów używa się niezwykle cienkich skrawków.

Preparaty można także przygotowywać samodzielnie. Do ich wykonania służy zestaw preparacyjny, składający się ze szkiełka do przygotowania preparatu i z przyborów do pobierania materiału biologicznego. Świeże preparaty mikroskopowe sporządzane są najczęściej w kropli wody, którą umieszcza się na szkiełku podstawowymszkiełko podstawoweszkiełku podstawowym i przykrywa szkiełkiem nakrywkowymszkiełko nakrywkoweszkiełkiem nakrywkowym.

R2esn5gyP9APv

Animacja przedstawia kolejne etapy przygotowania preparatu mikroskopowego.

Animacja przedstawia kolejne etapy przygotowania preparatu mikroskopowego.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R2esn5gyP9APv

Animacja przedstawia kolejne etapy przygotowania preparatu mikroskopowego.

6. Dokumentowanie obserwacji mikroskopowej

Dokumentowanie obserwacji mikroskopowej polega na zapisaniu jej wyników. Obserwowane obiekty można fotografować za pomocą odpowiednio wyposażonego mikroskopu lub wykonać odręczne rysunki. Poprawnie wykonany szkic pomaga zrozumieć budowę obserwowanego obiektu.

Instrukcja: Sporządzenie dokumentacji obserwacji mikroskopowej

Krok 1

Rysunek i jego opis wykonaj odręcznie w trakcie przeprowadzania obserwacji mikroskopowej. Użyj do tego dobrze zaostrzonego ołówka.

Krok 2

Nie otaczaj rysunku okręgiem, aby oznaczyć pole widzenia.

Krok 3

Rysuj, używając linii ciągłej, czystej. Nie cieniuj.

Krok 4

Rysując, odwzoruj wiernie kształt i proporcje obserwowanego obiektu.

Krok 5

Opisz rysunek, prowadząc linie proste od obiektu do jego nazwy.

Krok 6

Nadaj rysunkowi tytuł i umieść go pod rysunkiem. Uwzględnij skalę powiększenia.

Krok 7

Rysunek powinien zająć pół strony zeszytu.

Ribl0quSxKgdw

Galeria składa się z dwóch ilustracji. Każda z nich jest podzielona na dwie części. Pierwsza czarno‑biała ilustracja po lewej przedstawia mikroskop oraz odwrócony i powiększony obraz literki „a”. Po prawej na kartce z zeszytu znajduje się rysunek obserwowanej litery w powiększeniu sto razy.

R1EQ5HQSE5QkV

Druga ilustracja przedstawia mikroskop i obraz preparatu krwi żaby, czyli różowe owalne kształty z fioletowym środkiem. Po prawej na kartce z zeszytu znajduje się rysunek kilku komórek obserwowanego preparatu w powiększeniu czterysta razy. Na rysunku podpisano komórkę krwi i jądro komórkowe.

Podsumowanie

• Lupa i binokular służą do obserwacji szczegółów budowy organizmów bardzo małych, ale jeszcze widocznych gołym okiem.

• Mikroskop optyczny służy do obserwacji niewidocznych gołym okiem organizmów jednokomórkowych i szczegółów budowy wewnętrznej organizmów wielokomórkowych.

• Mikroskopy elektronowe pozwalają uzyskać największe powiększenia i zauważyć szczegóły budowy komórki oraz np. wirusy.

Praca domowa

Słownik

Zadania

Notatnik