Sąvokos:
šviesinis mikroskopas, optinis mikroskopas, elektroninis mikroskopas, laikinasis preparatas
Šioje temoje jūs:
- susipažinsite su mikroskopų kūrimo istorija;
- sužinosite, kokios yra mikroskopų rūšys;
- išmoksite dirbti mikroskopu ir pasigaminti laikinųjų mikroskopų preparatų;
- pasikartosite mokslinio tyrimo etapus.
Ar kada nors susimąstėte, kokius mažus objektus galite matyti, nesinaudodami jokiais didinamaisiais prietaisais? Apsidairykite aplinkui ir pasakykite, kokį mažiausią objektą galite pamatyti plika akimi. Ar kada žiūrėdami į objektus naudojotės didinamaisiais prietaisais? Kaip manote, kiek kartų galima padidinti vaizdą?
TAI ĮDOMU!
Pasirodo, mūsų akys mato du atskirus taškus, kai tarp jų yra 0,1 mm atstumas. Jeigu atstumas mažesnis, mūsų akys jo nemato. Ar tai daug? Tikrai ne. Galime matyti tik pačias didžiausias ląsteles, pavyzdžiui, kiaušinyje esančią kiaušialąstę, senas subrendusio svogūno lukšto ląsteles. Tačiau negalime matyti organizmus sudarančių mažų ląstelių, jose esančių organelių. Tokias ląsteles galime stebėti tik naudodami didinamuosius prietaisus – mikroskopus.
Mikroskopo išradimo istorija
Pro mikroskopą matomas vaizdas yra visiškai kitoks nei tas, kurį regime plika akimi. Žinome, kad gyvąją gamtą sudaro didelė organizmų įvairovė. Skirtingų rūšių gyvybės formos turi bendrų savybių. Jas vienija tai, kad jų struktūros smulkiausia dalelė yra ląstelė. Visų gyvųjų organizmų savybes galima suprasti tik išmanant ląstelių sandarą ir funkcijas.
Pasaulyje tiek daug keistų ir nuostabių dalykų, kurių niekada nesužinotume, jeigu nebūtų išrastas mikroskopas. Organizmų vidaus sandara pradėta domėtis dar senovės Graikijos (IV a.) laikais, ir ji tiriama iki šiol. Daugelis mokslininkų ir filosofų suprato, kad visus organizmus sudaro smulkios dalelės, tačiau to patvirtinti niekas negalėjo, nes jos labai mažos ir neįžiūrimos plika akimi. Ląstelių tyrimo istorija prasidėjo pagaminus pirmuosius didinamuosius prietaisus.
Olandų akinių gamintojas Zacharijus Jansenas (Zacharias Jansen, 1585–1632) (2.1.1 pav.) kartu su tėvu Hansu maždaug 1595 m. sukonstravo pirmąjį didinamąjį prietaisą (2.1.2 pav.).
Anglų fizikas ir biologas Robertas Hukas (Robert Hooke, 1635–1703) (2.1.3 pav.) 1665 m. šį mikroskopo mechanizmą patobulino, pridėjo papildomą šviesos šaltinį – degančią aliejinę lemputę. Taip buvo sukurtas pirmasis šviesinis mikroskòpas (2.1.4 pav.). Z. Janseno ir R. Huko mikroskopai vaizdą didino nuo 3 iki 9 kartų, todėl jais buvo galima stebėti tik didesnes ląsteles. Dabar optinis mikroskopas didina iki 1 500–2 000 kartų.
R. Hukas savo sukonstruotu mikroskopu stebėjo ir nupiešė pamatytą kamščio (augalo dengiamojo audinio) gabalėlį (2.1.5 pav.). Mikroskopu jis įžiūrėjo mažų ertmių, panašių į bičių korį, tinklą. Tas ertmes jis pavadino cellulae (maži kambarėliai arba celės). Iš šio termino kilo šiuolaikinis angliškas ląstelės pavadinimas (angl. cell). Tai, ką išvydo R. Hukas, buvo ne gyvos ląstelės, o tuščių mirusių augalų ląstelių sienelės.
TAI ĮDOMU!
1674 m. olandų pirklys Antonis van Levenhukas (Antonie van Leeuwenhoek, 1632–1723) (2.1.6 pav.) pagamino stiprų didinamąjį stiklą, įtaisė į žalvario plokštelę ir pro tokią lupą apžiūrėjo šalia esančius objektus (2.1.7 pav.). Tvenkinio vandens laše pamatė daugybę judančių objektų – juos pavadino mažais gyvūnėliais. Savo mikroskopu A. van Levenhukas stebėjo gyvūnų raumenų ląsteles – skaidulas, taip pat kraujo kūnelius ir net kraujo tekėjimą kraujo kapiliarais. Savo atradimus aprašė Lòndono karališkajai mokslo draugijai. Netrukus mikroskopas išpopuliarėjo.
Visi gyvieji organizmai sudaryti iš ląstelių – pagrindinio gyvybės vieneto. Vienaląsčius organizmus sudaro viena ląstelė, kurioje gyvybines funkcijas atlieka ląstelės organelės. Daugialąsčius organizmus sudaro daug ląstelių, jos specializuotos, atlieka skirtingas funkcijas ir sudaro įvairius organizmo audinius, pavyzdžiui, raumeninį, dengiamąjį. Keli skirtingi audiniai sudaro organą, pavyzdžiui, skrandį, o įvairūs organai, kartu atliekantys panašią funkciją, – organų sistemą, pavyzdžiui, virškinimo sistemą.
Nors ląstelės gali labai įvairiai atrodyti, visas jas sudaro tos pačios pagrindinės dalys. Kiekviena dalis atlieka tam tikrą funkciją.
Pasaulyje tiek daug keistų ir nuostabių dalykų, kurių niekada nesužinotume, jeigu nebūtų išrastas mikroskopas.
Mikroskopų rūšys
Mikroskopai gali būti dviejų tipų: òptiniai ir elektròniniai.
Visi prietaisai turi savo pranašumų ir trūkumų. Optinis mikroskopas (2.1.8 pav.) patogus, nes juo galima stebėti gyvuosius organizmus, pavyzdžiui, judančius vienaląsčius, arba ląstelėse vykstančius procesus. Mikroskopo preparatą lengva pasigaminti patiems. Apie jo gamybą skaitysite šiek tiek vėliau, o jį gaminsite atlikdami praktinės veiklos užduotis.
Į šiuolaikinius optinius mikroskopus įdiegtos vaizdo ir fotokameros, todėl stebimus vaizdus galima ir filmuoti, ir fotografuoti. Užfiksuotus vaizdus lengva perkelti į kompiuterius (2.1.9 pav.)
Optinių mikroskopų trūkumas – mažesnis galingumas, jais neįmanoma stebėti ląstelių organelių sandaros, pavyzdžiui, mitochondrijų ar chloroplastų, nors mikroskopų kūrėjai nuolat tobulina šiuos įrenginius.
Elektroninių mikroskopų galia yra tikrai didelė, stebimą vaizdą galima padidinti žymiai daugiau nei optiniu mikroskopu (2.1.10 pav.). Šiais mikroskopais dirbantys biologai gali daug išsamiau tirti ląstelių ir jų organelių sandarą. 2.1.11 paveiksle matote ne visos ląstelės, o tik jos branduolio nuotrauką, užfiksuotą elektroniniu mikroskopu.
Tokios stebėjimo galimybės mokslininkams padeda geriau išsiaiškinti ląstelių sandaros ypatumus ir paaiškinti, kaip vyksta įvairūs procesai, pavyzdžiui, baltymų gamyba.
Elektroninis mikroskopas taip pat turi trūkumų. Šie galingi prietaisai yra labai brangūs, todėl įrengiami toli gražu ne kiekvienoje tyrimų laboratorijoje. Mikroskopų preparatų patys pasigaminti negalėtume, jie gaminami specialiose laboratorijose. Pagrindinis trūkumas – šiuo mikroskopu neįmanoma stebėti gyvų ląstelių ir jose vykstančių procesų.
Mikroskopų preparatas
Optiniu mikroskopu tiriamas objektas turi būti labai plonas ir peršviečiamas, todėl tiriamą objektą reikia kuo ploniau supjaustyti, nudažyti, t. y. paruošti stebėti – preparuoti. Ruošinys vadinamas laikinúoju preparatù. Jums reikės išmokti pasidaryti preparatą. Biologijos kabinete mokytoja turės ir paruoštų nuolatinių preparatų. Šiuos preparatus lengva naudoti – tereikia padėti ant mikroskopo objektinio stalelio ir stebėti. Tokie preparatai jau apdoroti specialiomis cheminėmis medžiagomis, nudažyti, sandariai uždaryti, juose nebūna gyvų audinių, todėl juos galima laikyti daugelį metų.
Klausimai ir užduotys
- Išvardykite optinio mikroskopo dalis.
- Paaiškinkite, kam reikalinga kiekviena optinio mikroskopo dalis.
Palyginkite Antonio van Levenhuko ir Roberto Huko sukurtus mikroskopus.
- Paaiškinkite, kas yra mikroskopų preparatas ir kodėl jis turi būti peršviečiamas.
- Palyginkite optinį mikroskopą su elektroniniu mikroskopu. Nurodykite panašumus ir skirtumus.
- Nurodykite, kaip galima sužinoti, kiek kartų mikroskopas didina.
Praktinė veikla
- Patyrinėkite augalų ir gyvūnų audinius virtualiuoju mikroskopu.
- Palyginkite, kuo skiriasi stebimas vaizdas, padidintas 4, 10, 40 ir 100 kartų.
- Paaiškinkite, kodėl vaizdą didinant 100 kartų reikia būti ypač atsargiems.
Apibendrinimas
- Mikroskopas – prietaisas smulkiems ir plika akimi nematomiems objektams stebėti.
- Dažniausiai naudojami optiniai mikroskopai.
- Pro mikroskopą stebėti paruoštas objektas vadinamas mikroskopų preparatu.
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"