Mikroskoop (1)

Mikroskoop
Valdav osa rakke on mikroskoopiliste mõõtmetega, seetõttu võib pidada rakuteadust ehk tsütoloogia sünniks 17. Sajandi keskpaika, mil inglane Robert Hook leiutas valgusmikroskoobi. Ka tsütoloogia esiasine areng 17.-18. Sajandil seostub eelkõige mikroskoobi täiustamisega, mis võimaldas üha paremini uurida kudede ja rakkude ehitust. Inglise teadlane kirjeldaski oma esimeses vaatluses rakku, vaadeldes seda mikroskoobi abil. Kasutas selleks enda konstrueeritud mikroskoopi. Kõigepealt kirjeldas taimeraku kesta ning hilejm 1665. aastal andis korgirakkude esemekirjelduse raamatus “Micrographia”.
Samuti andsid oma suure panuse mikroskoobi leiutamisele sellised nimekad nimed nagu mezius, Galilei,Lipersheim.
Termin mikroskoop Faberi poolt 1625. aastal (mikros- väike; skopea- vaatama). Algselt oli see siiski läätsedest kombineeritud suurendusvahend.
Esimesed primitiivsed mikroskoobid võisid valmida juba 15. Saj keskel. 1590. Aastal meisterdasid hollandi prillimeistrid Hans ja Zacharias Janssenid esimsed liitmikroskoobi. See koosnes torukestest, mille mõlemad otsad olid varustatud läätsedega. Mikroskoobi suurendus oli 3x-9x.
Mõnevõrra täiuslikumuma konstruktsiooniga oli inglase Robert Hooki poolt leiutatud mikroskoop. Ta vaatles sellega korgilõiku ning nägi seal sees õõnsusi, mida eraldasid üksteisest vaheseinad ehk rakukestad . Oma vaatlusandmed avaldas Hool alles 1665. aastal.
Hollandlane Anton von Leeuwenhoek valmistas 17. Sajandi teasel poolel mitmesuguse konstruktsiooniga mikroskoope ning uuris nendega ainurakseid. Arvatavasti oli ta ka esimene, kes nägi mikroskoobis baktereid. Anton von Leeuwenhoek valmistas mikroskoope ka kõige paremini. Ta oli ka täielik iseõppija. Oma läätsed lihvis ta kõik ise, ( tal oli selleks ka piisavalt raha), ja ta oli ka piisavalt uudishimulik . Vaatas esimest korda rakke ja mikroorganisme nende loomulikus keskkonnas.

Bakterite ja ainuraksete esmakirjeldaja. Vaatles neid veetilgas.

Vaatas ka hambakaabet.

Avastas erütrosoidid ja spermatosoidid
Oma embrüoloogiliselt vaadetelt oli animalkulist, ta arvas , et organism on valmiskujul spermatosoidi peas olemas. 1676..1696 saatis Londoni Kuninglikule Akadeemiale, seal tõlgiti hollandi keelest ära, ja 1969 aastal ilmus raamat “Looduse saladused ”.
1873. aastal leiutas mikroskoobile okulaari Ernst Leitz.
Nüüdisaegsed valgusmikroskoobid erinevad tunduvalt oma varasematest eelkäijatest. Nad on varustatud mitme objektiivi ja okulaariga omavad iseseisvat valgusallikat ning võimaldavad uuritavat objekti fotografeerida. Tänapäeval kasutatakse tihti binokulaarseid mikroskoope. Mis lubavad uurijail vaadelda preparaati kahe silmaga. Mõnikord on otstarbekas kasutada stereomikroskoopi. Sellisel töövahendil on kaks okulaaride ja objektiividega varustatud tuubust ning seda kasutatakse harilikult suuremate objektide uurimiseks. Stereomikroskoop võimaldab enamasti 5- kuni 60- kordset suurendust. Valgusmikroskoobiga ei õnnestu vaadelda väga väikesi rakustruktuure. Sellele seab piirid valguse lainepikkusest tulenev mikroskoobi lahutusvõime, millele vastab 1300 kordne suurendus. Kuid juba enne maksimaalse lahutusvõimeni jõudmist segab vaatlemist pisemate rakuosiste hägusus, mis tuleneb valguse inerferentsist.
Valgusmikroskoop- kasuliku suurenduse määrab ära tal lahutusvõime (vähim kaugus 2 punti vahel, millal need puntkid on eraldi nähtavad). Valgusmikroskoobi puhul määrab ära lahutusvõime nähtav valgus (400-700 nm). Lahutusvõime on pool kasutatava valguse lainepikkusest see on 200.350 nm. Seetõttu saab näidata ainult suuremaid struktuure nagu plastiidid , mikokondrid, taimerakkude üldkuju.
Preparaadi valmistamise põhimõtted on need, et jagatakse ajutisteks- see tähendab valmistatakse koheselt kasutamiseks ja ei säilitata, püsipreparaadid.
Uuritava materjali ettevalmistus: fikseerimine ( katkestatakse elupuhused protsessid) – tavaliselt formaliiniga.
Veetustamine – tehakse materjali ülekanne erineva alkoholi siseldusega lahusesse.
Värvimine- saab teha looduslikke , sünteetiliste värvidega, kui ka olmevärvidega nagu tušš või tint . Aluselise reaktsiooni värvid värvivad tuuma, happelise reaktsiooniga, aga tsütoplasma.
Et organism mingi kindel piirkond oleks mikroskoobis selgelt nähtav, peab preparaat olema üherakukihilise paksusega. Selle valmistamine on mõeldamatu mikrotoomi abita . Uuritav object sisendatakse parafiini või hästi töödeldavasse sünteetilisse materjali. Seejäral lõigatakse sellest mikrotoomiga õhukesed lõigud.
Elektronmikroskoobi leiutasid Max Knoll ja Ernst Ruska. Elektronmikroskoobi leiutamine 1931 . aastal avas uue etapi tsütoloogia arengus. Paljude made teadlaste elektronmikroskoopiliste uuringute tulemusena on viimase poolsajandi vältel avastatud uusi rakustruktuure ja täpsustatud nende siseehitust. Elektronmikroskoobis asendab valguskiirt elektronoog, mida juhitakse elektronmagnetitega. Seejuures saavutatakse maksimaalseks lahutusvõimeks 0,2*10(astmel-9)m. Just elektronmikroskoopias on eriti oluline üliõhukese preparaadi saamine mikrotoomiga ja järgnev preparaadi tsütokeemiline töötlemine. Rakkus toimuvate biokeemiliste protsesside uurimiseks kasutatakse radioaktiivseid isotope. Need viiakse mõne keemilise ühendi koostisesse nning jälgitakse radioaktiivse märke rakusisest liikumist. Suurima rakenduse on leidnud P,H,I,C jt. Märgitud aatomitega ühendite tuvastamine toimub spetsiialse raktiivsuseloendajaga või fotograafiliselt. Elektronmikroskoobi lahutusvõime on kuni 0,2 nm.
Elektronmikroskoobi tööpõhimõte, on see, et mikroskoobi teravik viiakse uuritavale objektile ülilähedale. Kompuuter kirjeldab elektrilisi ja teisi mõjusid. Arvuti loob pildi, mida on võimalik kindlaks teha materjali füüsikalised omadused.
Digitaalne mikroskoop on uusim mikroskoop, meie maailmas. Seda on võimalik ühendada arvutiga USB- liidese abil. 1,3 megapikseline sensor, mis suurendab kuni 200 korda. Uuritavatest asjadest saab teha pilti ja isegi salvestada videoklippe. Sobib ideaalselt rahatähtede uurimiseks, seerianumbrite kontrollimiseks või muudeks vaatlusteks.
Mikroskoobid jagunevad projekteerivateks – klassikalised OM, XRM, TEM, PEEM jt, skaneerivateks SEM, STEM, SPM, SPEM, konfokaalne skaneeriv mikroskoop jt.
Mikroskoobi ehitus: alus – nõgus peegel või lamp, mille abil reguleeritakse vastav valgus.
Objektiiv ja okulaar , vajalik eseme suurendamiseks . Okulaarid on 7,10 või 15 kordse suurendamisega.
Objektiivlääts- 8 ja 20 ( ka 40 ja 100 ) kordse suurendamisega.
Kogusuurendus võrdub, okulaari suurendused korda objektiivi suurendused.
Mikroskoobi alusel paikeb enamasti, kas nõgus peegel või lamp. Valgusmikroskoobi töötamiseks vajaminevat valgust saab just nende abil. Juhul, kui mikroskoobil on peegel, tuleb see paigutada nii, et valgus kas väljast või ruumisisesest valgusallikast satuks mikroskoobi vaatevälja. Juhul, kui valgusallikas , asub esemelaua all, piisab selle sisselülitamisest ning peeglit ei ole tarviski. Eseme suurendamiseks on valgusmikroskoobil kaks läätsede süsteemi, objektiiv ja okulaar. Okulaar paikneb tuubuse ülemises otsas ja see on koht, kust vaatleja mikroskoobi sisse vaatab. Objektiivlääts paikneb tuubuse teises otsas, selles, mis on suunatud, vaadeldava objekti suunas. Nii objektiiv kui ka okulaar võivad olla erinevate suurendustega. Okulaarid on enamasti 7,10 ja 15 kordse suurendusega. Objektiivläätsed aga enamasti 8 ja 20 kordse suurendusega. Objektiivilt ning okulaarilt void lugeda, kui suure suurenduse annavad just need läätsed. Mikroskoobi kogu suurenduse leiad, kui korrutad objektiivi ja okulaari suurendused omavahel.
Selleks, et saada suuremat suurendust, tulebki kasutada mikroskoopi. Mikroskoop: suurema suurenduse saab, kui lisaks luubina töötab läätsele ka kasutada teist läätse – objektiivi. Objektiiv tekitab esemest tõelise suurendatud kujutise. Tõelise suurendatud kujutise saamiseks pannakse ese objektiivi fookuse ja 2f vahel asuvasse punkti.
Mikroskoobi abil saab tekitada kas, tasapinnalist kujutist ruumis, mida saab vaadelda ainult üks inimene või kujutist ekraanil , mida on võimalik vaadata kui ka salvestada kas fotograafiliselt või videokaamera abil.
Mõiste mikroskoop – on optiline süsteem silmale nähtamatust esemest ehk objektist suurendatud kujutise saamiseks.
Mikroskoobi põhiosad on statiivile kinnitatud torus ehk tuubuses olev objektiiv ja okulaar. Vaadeldav ese asetatakse mikroskoobi tuubuse all esemelauale ja teda valgustatakse läbi kondensori, mis koondab eseme tugevamalt ja ühtlasemalt valgust. Fokuseerimiseks nihutatakse statiivi jäme- ja peenseadekrubi abil.
Üldiselt võivad mikroskoopias olla kõik alates postmargist ja riidematerjalist kuni üksikute aatomiteni välja. Objekti mõõtmete vahemik hõlmab endasse kuus suurusjärku ja suurendamist kuni miljon korda esialgsest suurusest . Selline suurenduste vahemik, ei ole jõukohane aga valgusmikroskoobile, appi tuleb võtta ka teised mikroskoopide liigid.
Mikroskoopia on ise kuni 400 aastat vana. Aja muutudes on muutunud ka seda teostav tehnika ja materjalid üha keerukamaks, kuid põhitõed on jäänud muutumatuks.
1)Anton von Leeuwenhoek
2) digitaalne mikroskoop

Valgusmikroskoop
7