МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО ПРАКТИЧЕСКИМ НАВЫКАМ РАБОТЫ С МИКРОСКОПОМ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

Транскрипт

1 Государственное Учреждение «Крымский государственный медицинский университет имени С.И. Георгиевского» Международный медицинский факультет Кафедра гистологии и эмбриологии МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО ПРАКТИЧЕСКИМ НАВЫКАМ РАБОТЫ С МИКРОСКОПОМ ДЛЯ СТУДЕНТОВ Симферополь 2013

2 Практические навыки получаемые на кафедре гистологии 1. Техника микроскопирования с разными объективами: х8, х40, х Чтение гистологических препаратов 3. Техника гистологического рисунка 4. Освоение техники гистологического окрашивания гематоксилин эозином 5. Анализ электроннограмм и граф-логических структур. 6. Диагностика гистологических структур на микропрепаратах 7. Техника чтения мазка периферической крови человека и подсчета лейкоцитарной формулы. 8. Составление протокола изучаемого гистологического препарата. Профилизация Студентам стоматологического факультета дифференцировка на микропрепаратах тканей, составляющих зуб. Студентам педиатрического факультета: диагностика мазка периферической крови ребенка разных возрастных групп.

3 Правила работы с микроскопом 1. Поставить микроскоп в удобное для работы положение и выбрать источник освещения 2. Привести микровинт в рабочее положение- точка на левой стороне штатива должна находится по середине между двумя рисками 3. Поставить объектив малого увеличения на 8 в центральное положение, вращая револьвер по часовой стрелке. 4. Добиться равномерного освещения верхней линзы конденсора, пользуясь вогнутым зеркалом. 5. Проверить равномерность освещения поля зрения через окуляр микроскопа. 6. Поместить препарат покровным стеклом кверху на предметный столик микроскопа 7. Установить объектив малого увеличения на расстоянии 0,8-1,0 см. от препарата, работая микровинтом. Под контролем глаза добиться четкости изображения 8. Установить объектив большого увеличения на 40 в центральное положение, вращая револьвер по часовой стрелке 9. Добиться четкости изображения, работая микровинтом (2-5 оборотов), в направлении чаще всего на себя, реже от себя. 10. Когда работа будет выполнена перевести револьвер в нерабочее положение и убрать препарат.

4 Чтение гистологического препарата Схема протокола описании гистологического препарата по частной гистологии 1. Название препарата 2. Окраска препарата (гематоксилин-эозин, орсеин, железный гематоксилин, и т.д.) 3. Принцип строения органа I Слоисто оболочечный: 1 строма: 2. Паренхима Количество оболочек; Название каждой оболочки; Слои в оболочках с названием тканей их образующих. Указать морфологические особенности тканей в слоях данного органа. Указать источники происхождения тканей Другие структуры в оболочке, слое (железы, кровеносные и лимфатические сосуды, нервные стволы, интрамуральные ганглии, лимфоидные фолликулы с указанием их харафктерных морфологических признаков. II Паренхиматозный Капсула назвать ткань, Трабекулы назвать ткань, Кровеносные сосуды (артерии, вены), нервные стволы, интрамуральные ганлии. Назвать вид ткани, составляющей основу паренхиматозного органа (эпителиальная, ретикулярная) Назвать и описать основные структурные единицы паренхимы (например: нефрон, лимфоидный фолликул, секреторный отдел

5 железы, эпителиальные тяжи, ацинус ит.д.) или основные части паренхимы (например: белая и красная пульпа в селезенке; корковое и мозговое вещество, зоны) Техника чтения мазка периферической крови человека и подсчета лейкоцитарной формулы Мазок крови человека окраска по методу Романовского 1. Научиться определять эритроциты в мазке крови-эритроцит имеет относительно постоянный диаметр (7,5мкм), не содержит ядра, окрашен эозином в розовый цвет (оксифилен), в центре обнаруживается небольшое просветление за счет истончении. 2. Научиться определять лейкоциты, они крупнее эритроцитов по размеру, имеют ядро, их намного меньше, чем эритроциты. Найти при большом увеличении палочкоядерные, сегменоядерные, нейтрофильные лейкоциты, эозинофиьные, базофильные гранулоциты, лимфоциты, моноциты. 3. Научиться находить и определять тромбоциты, в 2-3 раза меньше эритроцита, обычно собраны в группы. Мазок периферической крови взрослого человека (общий вид). 1 эритроциты; 2 лимфоциты; 3 моноцит; 4 нейтрофильные гранулоциты; 5 эозинофильные гранулоциты; 6 базофильные гранулоциты; 7 тромбоциты.

6 Подсчет лейкоцитарной формулы Подсчитать при увеличении 100 лейкоцитов, определив их принадлежность к той или иной группе в виду изученных ранее клеток. Чтобы не делать подсчета в одном и том же участке, просто рукой следующим образом нужно передвигать препарат винтами предметного столика или лейкоциты Норма Нейтрофильные гранулоциты Палочко Сегменто юные Эозино фильные Базофиль ные Лимфо циты Моно циты ядерные ядерные 0 1% 1-6% 47-72% 0,5-5% 0-1% 19-37% 3-11% Ваш результат

7 Освоение техники гистологического окрашивания гематоксилин эозином 1.1. Световая микроскопия Устройство микроскопа Приготовление гистологического препарата Взятие и фиксация материала Обезвоживание и уплотнение материала Приготовление срезов Окрашивание препаратов и заключение в консервирующую среду Методы окрашивания гистологических препаратов Типы красителей Общие методы окраски Выявление неклеточных структур соединительной ткани Окраска клеток соединительной ткани и крови Выявление элементов нервной системы Гистохимические методы исследования Просмотр препаратов 1.2. Электронная микроскопия Принцип работы электронного микроскопа Особенности приготовления препарата В гистологии, цитологии и эмбриологии существует много методов исследования. Здесь рассматриваются лишь те, которые связаны со световой и электронной микроскопией мёртвых (фиксированных) клеток и тканей Световая микроскопия Устройство микроскопа

8 1. Схема — строение светового микроскопа. В микроскоп входят 3 системы — оптическая, осветительная и механическая. 1. Оптическая система включает объектив и окуляр. а) Объектив (1) — это система линз, вставляемая в тубус (2) снизу и непосредственно направляемая на объект (отсюда — и название). Обычные увеличения объектива: 8, 20, 40 (сухие объективы), 90 (иммерсионный объектив). При использовании последнего объектива его следует погрузить в каплю кедрового (иммерсионного) масла, нанесённую на покровное стекло препарата. б) Окуляр (3) вставляется в тубус сверху. Применяются окуляры с увеличением 7, 10, 15. в) Результирующее увеличение микроскопа — произведение увеличений объектива и окуляра, например: = 200 раз. 2. Осветительная система — источник света, зеркало, конденсор и диафрагма. а) Источник света (4) может быть встроен в микроскоп, а может находиться и вне микроскопа (пример — обычная настольная лампа). б) Зеркало (5) собирает лучи от источника и направляет их на препарат снизу. Одна поверхность зеркала — плоская, вторая — вогнутая; последняя используется при искусственном освещении. в) Конденсор (6) состоит из линз, которые фокусируют лучи света на препарате. Поднимая и опуская конденсор (с помощью винта), можно настраивать фокусировку лучей.

9 г) Диафрагма (7) вмонтирована в конденсор; это система непрозрачных пластинок с отверстием посередине. Она ограничивает световой поток, падающий на препарат. При использовании объективов с большим увеличением отверстие диафрагмы следует уменьшить — для ослабления сферической аберрации. 3. Механическая система — тубус (2), штатив (8), колонка (9) и предметный столик (10). а) С колонкой связаны макро- и микрометрический винты, которые поднимают и опускают тубус для фокусировки изображения объекта на сетчатке глаза наблюдателя. Макровинт используется при работе на малом увеличении, а микровинт — на большом. б) Предметный столик может перемещаться в горизонтальной плоскости, что позволяет менять участки препарата, попадающие в поле зрения. В итоге, световые лучи проходят следующий путь: источник света (4) зеркало (5) конденсор (6) диафрагма (7) препарат объектив (1) тубус (2) окуляр (3). Т.е. микроскопия ведётся в проходящем свете, для чего препарат должен быть достаточно тонким. Заметим также, что микроскоп даёт перевёрнутое изображение объекта Приготовление гистологического препарата 1. По характеру взятого материала различают следующие виды гистологических препаратов: а) срезы органов (толщиной 5-15 нм), б) мазки (крови, костного мозга и т.д.), в) плёнки (брюшины, мягкой мозговой оболочки), или тотальные препараты Чаще всего используются срезы. 2. Приготовление препарата обычно включает 4 следующих этапа: а) взятие и фиксация материала, б) обезвоживание и уплотнение материала, в) приготовление срезов,

10 в) окрашивание препаратов и заключение в консервирующую среду Взятие и фиксация материала 1. Из соответствующего органа вырезают небольшие кусочки (0,5 x 1 x 1 см) и погружают их в фиксатор (формалин, метанол и т.д.) — обычно на 24 ч. 2. Фиксация производится для предупреждения процессов аутолиза (самопереваривания) тканей. Это достигается путём денатурации (коагуляции) белков. 3. После фиксации образцы промывают проточной водой в течение нескольких часов Обезвоживание и уплотнение материала 1. Затем образцы уплотняют — чтобы в последующем их можно было резать на микротоме. Часто в качестве уплотнителя используют парафин или целлоидин. 2. Предварительно образцы обезвоживают (иначе гидрофобный уплотнитель не сможет проникнуть в ткань). а) Для этого их проводят по батарее спиртов — 70 %, 80 %, 96 %, 100 % этанол — по 24 часа в каждом спирте. б) Т.к. парафин не растворим и в этаноле, образцы выдерживают потом в смеси этанол-ксилол и в чистом ксилоле. 3. а) Заливка: помещают образцы в смесь ксилол-парафин и затем в жидкий парафин на 1-2 ч при о С. б) Дают парафину, остывая, затвердеть; вырезают из него блок с заключённым образцом и закрепляют на деревянном кубике Приготовление срезов 1. Кубики вставляют в специальный прибор — микротом, — служащий для

11 приготовления срезов. 2. а) С помощью микрометрической механической системы объектодержатель вместе с кубиком перемещается за каждый шаг на определённое расстояние (напр., 10 мкм). б) А микротомный нож, направляемый под углом к поверхности парафинового блока, срезает с него тонкой слой органа (срез) заданной толщины. 3. Срезы помещают на поверхность тёплой воды для их расправления, а затем — на предметное стекло Окрашивание препаратов и заключение в консервирующую среду 1. Перед окрашиванием образцы освобождают от парафина, проводя по батарее растворителей: ксилол, спирт 100 %, 96 %, 80 %, 70 %, 60 %, вода (по 2-5 мин) (Этот ряд кончается водой в том случае, если затем используется водорастворимый краситель.) 2. Для окрашивания предметные стёкла со срезами помещают на короткое время в раствор красителя, промывают водой, обрабатывают раствором другого красителя (если таковой используется тоже) и вновь промывают водой. 3. Препарат опять обезвоживают (проводя по батарее спиртов с возрастающей концентрацией),

12 а затем просветляют (в карбол-ксилоле и ксилоле) — для удаления лишней краски. 4. Наконец, на препарат наносят каплю канадского бальзама (в случае среза) или кедрового масла (на мазки крови) и накрывают покровным стеклом. Таким образом, приготовление гистологического препарата — весьма долгая и трудоёмкая процедура. Но при правильном её выполнении полученный препарат может храниться неопределённо долгое время Методы окрашивания гистологических препаратов Типы красителей Все красители, используемые в гистологической технике, подразделяются на 3 типа.- Тип красителя Кислые красители Основные красители Пример Кислоты и кислые соли : эозин (искусственная краска; название — от греч. эос — заря); кислый фуксин. Основные соли : гематоксилин (точнее, продукт его окисления — гематеин); азур 2, кармин. Окрашиваемые структуры а) Окрашиваемые структуры называются оксифильными (имеющими сродство к кислым красителям). б) Это белковые компоненты цитоплазмы и неклеточные структуры (коллагеновые волокна). а) Красящиеся структуры — базофильные (сродство к основным красителям). б) Это структуры, богатые нуклеиновыми или иными кислотами —

13 Нейтральные красители Индифферентные красители Смесь двух красителей: основного (азур 2) и кислого (эозин). Судан III, судан IV ядра, рибосомы, аморфный компонент межклеточного вещества. а) Структуры, воспринимающие кислые красители, окрасятся эозином; пример — специфические гранулы в эозинофильных лейкоцитах. б) Ядра всех клеток окрашиваются азуром 2. Суданом окрашиваются жировые капли (в которых он растворяется). Существует большое количество различных способов окраски. Те из них, которые встречаются в нашем курсе, перечислены ниже Общие методы окраски 1. Окраска гематоксилин — эозином 1.а) Самый распространённый метод окраски. б) Сочетает основной и кислый красители. в) Поэтому позволяет выявить почти все клетки и многие неклеточные структуры. 2. а) Ядра приобретают сине-фиолетовый цвет, б) цитоплазма — желтовато-розовый цвет. 3. Замечание: используемый гематоксилин готовится по методу Эрлиха: окисляется до гематеина калийными квасцами. 2. Окраска железным гематоксилином 1. Препарат предварительно обрабатывают (протравляют) железноаммиачными квасцами, а потом обрабатывают гематоксилином.

14 (по методу Генденгайна) 2. Структуры приобретают коричневато-серый цвет. 3. Хорошо выявляются структуры ядра, границы клеток, мышечные волокна Выявление неклеточных структур соединительной ткани 1. Окраска по методу ван Гизона 2. Окраска по методу Маллори 3.Импрегнация серебром а) Краситель — смесь растворов пикриновой кислоты и кислого фуксина. б) Коллагеновые волокна (содержащиеся в межклеточном веществе соединительной ткани) окрашиваются в ярко-красный цвет, а элементы других тканей (напр., мышечные волокна) — в жёлтый цвет. 1. Краситель является трёхцветным: это смесь кислого фуксина, анилинового синего, оранжевогo G, а также двух кислот. 2.а) Коллагеновые волокна соединительной ткани окрашиваются в тёмно-синий цвет; б) многие другие структуры (ядра, мышечные волокна, эритроциты) — в оранжевый или красный цвет. 1. а) Препарат обрабатывают аммиачным раствором серебра, а затем — восстановителями. б) В итоге, выделяющееся серебро осаждается на определённых волокнах соединительной ткани. 2. а) Ретикулярные (аргирофильные) волокна приобретают чёрный цвет, б) коллагеновые волокна — коричневый, в) ядра клеток — светло-коричневый. 4. Окраска орсеином 5. Окраска гематоксилинпикрофуксином а) Эластические волокна соединительной ткани окрашиваются в тёмно-красный цвет; б) остальные структуры — в слабо-розовый цвет. а) Эластические волокна окрашиваются пикриновой кислотой в жёлтый цвет, б) коллагеновые волокна — в красный цвет, в) ядра клеток — окрашиваются гематоксилином в тёмно-фиолетовый цвет.

15 6. Окраска по методу Шморля 1. Используется для окраски костей и дентина. 2. а) Предварительно кусочки материала подвергают декальцинации (с помощью кислоты), а затем выдерживают в растворе алюмокалиевых квасцов. б) Краситель — раствор тионина. 3. а) Стенки костных полостей и канальцев (выстланные сетью коллагеновых волокон) окрашиваются в тёмно-коричневый цвет; б) остальной фон — светло-коричневый Окраска клеток соединительной ткани и крови 1. Окраска азур 2 эозином 2. Окраска мазков по методу Романовского а) Базофильные элементы окрашиваются азуром 2 в тёмно-синий, б) а оксифильные — в светло-красный цвет. 1. а) Краситель — тот же, что и в предыдущем случае (азур 2 эозин). б) Отличия же от приготовления срезов таковы: А. фиксацию мазков проводят чистым метанолом; Б. окрашивание продолжают всего мин, а не ч; В. для заключения под покровное стекло используют кедровое масло, а не канадский бальзам. 2. а) Эритроциты приобретают бледко-красный цвет, б) цитоплазма лейкоцитов — голубой или синий цвет, в) цитоплазматические гранулы окрашиваются в зависимости от их природы Выявление элементов нервной системы 1.Импрегнация нитратом серебра 1. Особенности предварительной обработки препарата.- а) Фиксацию материала в формалине проводят не менее 7 дней. б) Уплотнение образца осуществляют не путём заливки в парафин (или целлюлозу),

16 а путём замораживания. III. Срез готовят на специальном замораживающем микротоме. 2. При окрашивании срез последовательно обрабатывают растворами азотнокислого серебра, формалина, аммиачного серебра. 3. а) Элементы нервной системы (волокна, клетки и т.д.) окрашиваются в чёрный цвет, б) окружающие ткани — в светло-коричневый цвет. 2. Окраска толуидиновым синим по методу Ниссля 3. Окраска метиловым зелёнымпиронином по методу Браше 1. Толуидиновый синий окрашивает умеренно базофильные соединения в синий цвет. 2. С его помощью в цитоплазме нервных клеток обнаруживаются глыбки базофильного вещества (т.н. субстанция Ниссля). 1. Метод служит для выявления РНК. 2. а) Как и предыдущий метод, относится к гистохимическим методам исследования. б) Поэтому подробней описывается ниже Гистохимические методы исследования а) Гистохимические методы основаны на специфической реакции между химическим реактивом и определённым компонентом препарата. б) Образующийся продукт реакции имеет окраску, отличную от окраски исходного реактива. Реакция Браше. 1а) РНК 1. Реактив (как отмечалось, — смесь двух красителей: метилового зелёного и пиронина. 2. а) А. Пиронин специфически окрашивает РНК в красный цвет. Б. Поэтому на препарате ядрышки (в составе ядра) и рибосомбогатые участки цитоплазмы имеют красный

17 цвет. б) Другие структуры ядра (помимо ядрышек) — зелёные. 3. Обычно делают и контрольный препарат, который перед окрашиванием обрабатывают рибонуклеазой. Реакция Фёльгена. 1б) ДНК 1. Основной реактив — фуксинсернистая кислота (реактив Шиффа). 2. ДНК-содержащие структуры окрашиваются в пурпурно-красный цвет. Используются различные реакции; в том числе: 2. Белки а) с бромфеноловым синим (у белков — тёмно-фиолетовая окраска); б) со смесью нингидрин-реактив Шиффа (белки приобретают красный цвет). ШИК-реакция. 3а) Полисахариды 1. Реактив — Шифф-периодная кислота (выделенные буквы и составляют аббревиатуру ШИК). 2. Периодат способствует образованию в субстрате альдегидной группы, которая взаимодействует с реактивом Шиффа. 3. На препарате ШИК-положительные компоненты (например, гранулы гликогена) имеют тёмно-красный цвет. Реакция с толуидиновым синим. 3б) Гликозамингликаны 1. При взаимодействии толуидинового синего с веществами, содержащими много кислотных групп, наблюдается метахромазия — изменение окраски с синей на фиолетовую и красную. 2. Подобным действием обладают, в частности, компоненты аморфного вещества соединительной ткани — гликозамингликаны.

18 4. Нейтральный жир Реакция с суданом III (о которой уже упоминалось). Капли жира в жировой клетке окрашиваются в яркий оранжево-красный цвет благодаря растворению в них красителя Просмотр препаратов 1. Препарат — тонкая кишка собаки. Окраска гематоксилин-эозином. 1. На снимке мы видим внутреннюю поверхность тонкой кишки с находящимися на ней кишечными ворсинками (1). 2. а) Ядра клеток (2) — базофильны и окрашены гематоксилином в фиолетовый цвет. б) Цитоплазма (3) оксифильна и окрашена эозином в розовый цвет. 2. Препарат — белая жировая ткань. Тотальный препарат сальника. Окраска судан III -гематоксилином. 1. а) Препарат является тотальным. Это означает, что перед нами — не срез органа, а участок сальника, растянутого на предметном стекле. б) Таким образом, из 4-х перечисленных в п этапов приготовления препарата в данном случае опускаются два — уплотнение материала и приготовление среза (с последующим освобождением от уплотнителя). в) Остаются фиксация, окраска и заключение в консервирующую среду.

19 2. а) Жировые клетки на препарате заполнены крупными каплями жира (1), которые окрашены суданом Ш в ярко-оранжевый цвет. б) Клеточные ядра (2), окрашенные гематоксилином в фиолетовый цвет, оттеснены к периферии клетки. 3. Препарат — пластинчатая костная ткань. Поперечный срез трубчатой кости. Окраска по методу Шморля. 1. В процессе изготовления препарата костный материал подвергнут декальцинации (п ). 2. Применённый метод окраски позволяет выявить стенки костных полостей (1) и канальцев (2), окрашивающиеся в тёмно-коричневый цвет благодаря высокому содержанию здесь коллагеновых волокон. 3. В костных полостях находятся тела костных клеток (остеоцитов), а в канальцах — отростки этих клеток. 4. Препарат — срез яичника кролика. Окраска по методу Маллори. 1. В методе Маллори используются 3 красителя (п ), что делает картину многоцветной. 2. На снимке — женская половая клетка (ооцит), находящаяся в фолликуле яичника. 3.а) Цитоплазма (1) клетки окрашена в розовый, б) окружающая её блестящая оболочка (2) — в голубой, в) а ядра фолликулярных клеток (3) — в фиолетовый цвет Электронная микроскопия Если в световом микроскопе увеличение составляет раз, то в электронном микроскопе раз (и выше), т.е. примерно в 100 раз больше.

20 Принцип работы электронного микроскопа 1. В электронном микроскопе образец облучается не видимым светом, а пучком электронов. Длина же электронной волны значительно меньше, чем световой. Соответственно, такая волна чувствует меньшие препятствия: разрешающая способность микроскопа оказывается выше. 2. Конструктивная же особенность состоит в том, что в электронном микроскопе в качестве линз используются электромагнитные катушки. Схема — ход лучей в световом (I) и электронном (II) микроскопе. Внешний вид электронного микроскопа (III). I II III 3. Ход лучей в электронном микроскопе, в принципе, таков же, как в световом.- а) Источником электронов служит катод (1), а движущей силой — разность потенциалов между катодом и анодом (2). б) Анод расположен вблизи катода и имеет отверстие посередине, через которое проскакивают электроны. в) Чтобы их поток далее не ослабевал, в тубусе микроскопа создаётся высокий вакуум.

21 4. а) Одна электромагнитная катушка (3) служит в качестве конденсора (фокусирует пучки на образце (4)), б) вторая катушка (5) — в качестве объектива (принимает лучи, расходящиеся от образца), в) а третья катушка (6) — в качестве окуляра, или проекционной линзы. 5. Лучи, проходящие через последнюю катушку, попадают далее на люминесцентный экран (7) и вызывают его свечение в месте падения электронов Особенности приготовления препарата 1. Взятие материала и фиксация 2. Уплотнение материала 3. Приготовление срезов 4. Окрашивание срезов Материал берут очень маленькими кусочками (порядка 1 мм 3 ), а фиксацию осуществляют обычно в 2 стадии: а) вначале глутаральдегидом (стабилизация белков), б) затем — четырёхокисью осмия (стабилизация фосфолипидов и контрастирование ткани). 1. Образцы, как обычно, обезвоживают, а для их дальнейшего уплотнения используют эпоксидные смолы. 2. а) Заливку производят в специальных формах, б) затвердевание смеси происходит путём её полимеризации в термостате, в) и затвердевшие блоки имеют вид маленьких свечей. 1. Срез делают с помощью ультратома; их толщина нм (ср. с микротомными срезами нм). 2. Затем их переносят на сеточки (играющие роль предметного стекла). 1. а) Окрашивание срезов сводится к их контрастированию с помощью солей тяжёлых металлов (свинца, вольфрама, урана). б) Эти соли осаждаются на фосфолипидах мембран и поглощают электроны. 2.Поэтому соответствующие места клетки выглядят более тёмными.

docplayer.ru

Лабораторный практикум

I. Оптика: микроскоп

Для изучения ряда объектов требуются так называемые приближающие оптические приборы: микроскоп, бинокулярные лупы и обычные ручные линзы.

Чаще всего для учебных целей пользуются микроскопами отечественного производства марки МБР-1 (микроскоп биологический рабочий) или МБИ-1 (микроскоп биологический исследовательский, рис. 54).

Рис. 54. Микроскоп МБИ-1. 1 — штатив ; 2 — микрометрический винт; 3 — макрометрический винт; 4 — тубус; 5 — окуляр; 6 — объектив; 7 — револьвер; 8 — предметный столик с отверстием в середине, на которое помещают микропрепарат (9) 10 — клеммы, фиксирующие микропрепарат; 11 — винт, перемещающий предметный столик: 12 — винт, поднимающий и опускающий конденсор (13); 14 — диафрагма; 15 — зеркальце

Микроскоп состоит из механической и оптической частей. Механическая часть — массивный штатив и закрепленная в нем трубка, называемая тубусом. К механической части относится также предметный столик с отверстием, над которым помещается микропрепарат, фиксируемый двумя клеммами. Важными механическими частями является макрометрический винт (кремальера), которым производится грубая настройка на фокус, и микрометрический винт, с помощью которого достигается более тонкая наводка. Настройка осуществляется перемещением тубуса в вертикальном направлении. В верхнюю часть тубуса вставляют окуляр, на нижней находится револьверная пластинка, в гнездах которой закреплены объективы. Объективы, окуляры, а также конденсор и зеркальце составляют главную оптическую часть микроскопа.

Окуляры состоят из системы линз и бывают различны по оптической силе. На наружной стороне их выгравирована цифра, указывающая собственное увеличение окуляра (7×, 10× и 15×).

Объективы также состоят из системы линз. Эти линзы взаимоцентрированы и общее увеличение объектива получается от их сочетания. Объективы дают не только увеличение, но и ответственны за разрешающую способность, или разрешающую силу, микроскопа. Разрешающей способностью называют возможность раздельно различить две близко расположенные точки (при очень близком положении этих точек световые волны, исходящие от них, отражаются одновременно и глаз человека воспринимает одно, а не два изображения); чем больше разрешающая сила микроскопа, тем более мелкие детали можно рассмотреть при одном и том же увеличении.

Существует два вида объективов: сухие и иммерсионные. Сухие объективы дают увеличения от 8 до 40 раз, иммерсионные — от 60 до 90 раз.

В сухих объективах фронтальная линза отделена от объекта слоем воздуха; в иммерсионных между объектом и фронтальной линзой объектива находится жидкая среда, коэффициент преломления которой приближается к коэффициенту преломления оптических стекол. Для микроскопов МБИ и МБР такой жидкой средой является иммерсионное кедровое масло. Благодаря применению иммерсионной жидкости лучи, попадающие в отверстие предметного столика через конденсатор, не отклоняясь от первоначального направления, попадают полностью в объектив.

Расстояние между фронтальной линзой объектива и покровным стеклышком препарата называется рабочим. Оно тем меньше, чем больше увеличение объектива.

Система линз конденсатора, расположенного под предметным столиком, служит для направления светового пучка от зеркальца. Последнее имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. Обычно пользуются плоской поверхностью, так как она не изменяет формы отраженного от него светового луча от точечного специального осветителя.

Вместо зеркальца можно использовать изготовляемый нашей промышленностью осветитель ОИ-1 (осветитель иммерсионный).

Под предметным столиком находится винт, поднимающий или опускающий конденсор, диафрагма (чаще всего зрачковая системы «Ирис»), а также светофильтр матового (молочного или синего) стекла.

genetiku.ru

Микромир под микроскопом

Как выбрать первый детский микроскоп? Что с ним делать дальше? На эти и другие непростые вопросы попробуем ответить вместе.

В списке хороших подарков на день рождения шести-семилетнему «почемучке» микроскопы стоят в первых рядах. Как выбрать первый детский микроскоп? Что с ним делать дальше? На эти и другие непростые вопросы попробуем ответить вместе.

Если вы заглянете в любой реальный или виртуальный магазин развивающих игрушек , то среди множества товаров непременно отыщете и детские микроскопы. Кажется, что мода на них возникла совсем недавно, в эпоху тотального «развивания» детворы едва ли не с пеленок. Но это не совсем так. Подобные игрушки были известны еще в XVIII веке. Тогда их называли «блошиными стеклами». В яркую картонную трубочку длиной около 2 см вставлялась с одной стороны двояковыпуклая линза, а с другой – плоское стекло с прикрепленным к нему объектом. Например, блохой (отсюда и «блошиное стекло»). Стоили такие игрушки недорого и пользовались большой популярностью. Современные детские микроскопы тоже весьма популярны.

Для чего малышу микроскоп?

Среди дошкольников отыскать тех, кого не интересует устройство всего живого на Земле, очень не просто. Ежедневно дети задают десятки сложнейших вопросов своим мамам и папам. Любознательных малышей интересует определенно все: из чего состоят животные и растения, чем жжется крапива, почему одни листочки гладкие, а другие – пушистые, как стрекочет кузнечик, отчего помидор красный, а огурец – зеленый. И именно микроскоп даст возможность найти ответы на многие детские «почему». Куда интереснее не просто послушать мамин рассказ о каких-то там клетках, а посмотреть на эти клетки собственными глазами. Трудно даже представить, насколько захватывающие картинки можно увидеть в окуляр микроскопа, какие удивительные открытия сделает ваш маленький естествоиспытатель.

Занятия с микроскопом помогут малышу расширить знания об окружающем мире, создадут необходимые условия для познавательной деятельности, экспериментирования, систематического наблюдения за всевозможными живыми и не живыми объектами. У малыша будет развиваться любознательность, интерес к происходящим вокруг него явлениям. Он будет ставить вопросы и самостоятельно искать на них ответы. Маленький исследователь сможет совсем иначе взглянуть на самые простые вещи, увидеть их красоту и уникальность. Все это станет крепкой основой для дальнейшего развития и обучения.

Нужно отметить, что очень важна заинтересованность кого-нибудь из взрослых: мамы, папы, старших брата или сестры. Тогда они смогут передать свою увлеченность малышу. Сам кроха, если, конечно, он не прирожденный биолог, вряд ли будет долго возиться с микроскопом без вашей активной помощи и участия.

Какие бывают микроскопы

Детский микроскоп ничем принципиально не отличается от микроскопа биологического. Это не макет и не игрушка, а действующий оптический прибор. И, часто, такие микроскопы имеют очень приличную оптику и большое увеличение. Давайте рассмотрим типы микроскопов и попробуем определить их основные плюсы и минусы.

Итак, чаще всего в магазине вы встретите так называемый прямой биологический микроскоп (монокулярный, т.е. имеющий один окуляр). С похожим прибором сталкивался любой из нас на уроках школьной биологии. Это классический вариант микроскопа, только оформлен он необычно и весело, чтобы понравиться своему маленькому хозяину (может быть раскрашен в яркие цвета или иметь не совсем обычную форму). С его помощью можно рассматривать как прозрачные объекты (на предметных стеклах в проходящем свете), так и непрозрачные (в отраженном свете). Важная характеристика любого микроскопа – его увеличение. Обычно микроскопы имеют три сменных объектива. Но увеличивает не только объектив. Окуляр тоже имеет свое собственное увеличение (как правило, 10 или 20 крат). Для того, чтобы посчитать общее увеличение микроскопа, нужно увеличение окуляра (всегда написано на окуляре) умножить на увеличение объектива. Так, если микроскоп имеет окуляр с 20-тикратным увеличением и объективы 4, 10 и 40, при смене объективов получаем увеличения 80, 200 и 800 крат. Современные световые микроскопы могут создавать увеличение в 1500–3000 крат. Стоит ли покупать прибор с таким увеличением в качестве первого микроскопа ребенку дошкольнику? Вероятно, не стоит. Даже для очень серьезных экспериментов малышу вряд ли понадобится увеличение больше 400–600 крат. Микробов, правда, рассмотреть не удастся. Но, если кто-нибудь из родителей не имеет специального образования, вы, скорее всего, не увидите их и в «крутой» микроскоп. Для приготовления микробного препарата нужно использовать специальные методы окраски мазка, очень мощное освещение и иммерсионные объективы (объектив с большим увеличением погружается в специальное иммерсионное масло, обычно кедровое, для устранения рассеивания света). Но расстраиваться нет причин. И без микробов маленькому биологу с головой хватит объектов для изучения.

Очень хорошим выбором для малыша станет стереомикроскоп (бинокулярный). Он имеет два расположенных под углом друг к другу окуляра, что создает стереоизображение. И хотя такие микроскопы дают относительно небольшие увеличения (до 100), зато позволяют рассматривать практически любые предметы, которые нас окружают. Это поможет малышу увидеть многие обыденные вещи совсем в ином свете. Для такого микроскопа не нужно мощное освещение. И, кроме всего прочего, бинокулярный микроскоп равномерно нагружает оба глаза, что больше подходит для неокрепшего детского зрения, чем монокуляры. Многие современные микроскопы имеют собственную встроенную подсветку. Обратите на это внимание при выборе прибора. Дополнительный источник света позволяет лучше осветить объект, а, значит, и лучше его рассмотреть.

Есть совсем маленькие, «карманные» микроскопы с небольшим увеличением. Их можно носить с собой на прогулку и рассматривать растения и насекомых прямо на лугу или в лесу.

Если у вас дома есть компьютер, можно обзавестись цифровым микроскопом. Эта дорогая современная игрушка тоже имеет свои достоинства и недостатки. Главное достоинство – возможность вывода изображения на экран монитора. Это превращает микроскоп в подобие увлекательной компьютерной игры. Ребенок может сохранить полученное изображение, отредактировать, раскрасить, подписать при помощи простого графического редактора. А еще можно записывать видеоизображение и даже сделать свой собственный видеофильм о микромире. Микроскоп снимается с подставки, с ним можно пройтись по комнате, поднося к любым предметам и получая на экране их увеличенное изображение. В каком-то смысле такой микроскоп превращается из исследовательского прибора в творческий инструмент. Хорошо ли это? И да, и нет. Если ваш малыш – натура творческая, цифровой микроскоп наверняка придется ему по душе. Если же кроха скорее естествоиспытатель, стремящийся постигнуть тайны мироздания, лучше приобрести для него обычный микроскоп. Вся захватывающая суть микроскопа именно в том, что смотришь в окуляр. Словно заглядываешь одним глазком в неведомый и удивительный мир, другую вселенную.

Оборудуем лабораторию

Для того чтобы занятия с микроскопом не наскучили малышу, организуйте их, как увлекательную игру, добавив известную долю таинственности. Пусть ребенок представит себя настоящим ученым-исследователем. А для этого ему понадобится мини-лаборатория. Выделите малышу полку, где будет стоять микроскоп, храниться образцы и необходимые инструменты для детских исследований. Обычный письменный стол может в считанные минуты превратиться в рабочий уголок. Только непременно позаботьтесь о хорошем освещении. Это снизит неизбежную нагрузку на детские глаза: чем лучше освещен объект, тем легче его разглядеть. Так что лучшее место для микроскопа – возле окна. Да еще прибавьте к этому яркую настольную лампу. Сразу приучайте малыша поддерживать порядок на рабочем месте (в лаборатории всегда должен быть порядок!), а после занятий все за собой убирать. Дайте ребенку всевозможные баночки и коробочки, в которых он сможет хранить свои объекты для исследования и необходимый инвентарь.

Кроме самого микроскопа, вам понадобятся предметные и покровные стекла, пипетки, пинцет, игла. А также некоторые вещества: дистиллированная вода, спирт, водный раствор йода (для окраски). Объясните малышу правила безопасности и строго требуйте их соблюдения. Все-таки микроскоп (даже детский) – не игрушка, а сложный оптический прибор. И колоть орехи им не стоит. Также не обязательно бездумно крутить все подряд винты. Делать это нужно осознанно и с определенной целью. Сразу расскажите малышу, что и для чего в микроскопе предназначено и научите кроху все называть своими именами, а не «штучками» и «колесиками». Замечено, что даже пятилетние малыши быстро осваиваются с микроскопом: подбирают нужное увеличение и наводят резкость, рассматривая все, что попадается под руку.

Первое время не оставляйте малыша с микроскопом один на один. Рассматривать предметы в отраженном свете при небольшом увеличении ваш маленький микроскопист научится быстро. А вот работы с предметными стеклами лучше ему самому пока не доверять, а делать это вместе. Во-первых, приготовление препарата подразумевает манипулирование острыми предметами (лезвие, игла) и химическими веществами. Во-вторых, предметные стекла – вещь крайне хрупкая. Неумелые пальчики могут их легко раздавить и пораниться. Научите малыша пользоваться пинцетом: отделять кусочки исследуемых объектов, класть их на предметный столик. Это будет развивать аккуратность и точность движений маленького исследователя.

Научная экспедиция

Раз уж малыш превратился в ученого-естествоиспытателя, значит, самое время отправиться в научную экспедицию за всевозможными образцами. Для такой необычной прогулки следует запастись несколькими баночками с крышками и коробочками, куда вы будете складывать свои находки. Очень удобна для этих целей коробка от конфет с пластиковыми ячейками или пластиковый лоток для яиц. Еще вам пригодятся маркер, чтобы подписать коробочки с образцами, пинцет и перочинный нож.

Каждый раз можно организовывать «экспедиции» в разные места. Сегодня поищите образцы во дворе, завтра отправьтесь на луг, послезавтра – к водоему. Дайте малышу возможность самому решить, что он хочет забрать домой для изучения. И, конечно, подскажите ему несколько своих идей.

Что же можно собирать? Абсолютно все! Листья, цветочки, лепестки, колючки растений, семена деревьев и цветов. Всевозможные почвы: чернозем, песок, глина. Очень интересно рассмотреть с малышом состав чернозема (хорошо видны остатки растений и даже живые насекомые), песчинки (красивые круглые кристаллики) и вязкую глину. Сразу станет понятно, где лучше расти растениям и почему. Соберите несколько видов лишайников. Они изумительно красивы под микроскопом. Интересно рассматривать мох. Часто в нем можно отыскать крошечных насекомых, которые практически не видны невооруженным глазом. Отломите по кусочку коры разных деревьев. Пригодятся перышки птиц. Зачерпните понемногу воды из лужи и заросшего водоема, прихватите немного водорослей и тины. Всю эту добычу рассортируйте и подпишите. Теперь вашему маленькому биологу хватит работы надолго.

Настраиваем микроскоп

В первую очередь необходимо настроить освещение. Для этого поверните зеркальце под предметным столиком таким образом, чтобы свет настольной лампы отражался от него и проходил через отверстие диафрагмы. Наблюдая в окуляр, поворачивайте зеркало до тех пор, пока все поле зрения (т.е. то, что вы видите в окуляр) не будет равномерно освещено. Теперь положите на предметный столик ваш препарат и зафиксируйте его специальными держателями. Установите объектив с самым маленьким увеличением. Глядя в окуляр, при помощи винтов настройки медленно поднимайте или опускайте тубус микроскопа до тех пор, пока в поле зрения не появится изображение препарата. Во время фокусировки можно осторожно подвигать препарат. Так вам будет легче правильно его расположить. Найдя изображение, вращайте винты еще медленнее, чтобы исследуемый объект стал максимально резким. После этого при необходимости установите большее увеличение. Все, можно рассматривать!

Если к микроскопу прилагается встроенный осветитель, то зеркало вам не понадобится. Также нет необходимости его настраивать, если вы собираетесь рассматривать предметы в отраженном свете. В этом случае просто положите объект на предметный столик, который должен быть максимально освещен, и настройте фокус.

Как приготовить препарат

Для того чтобы рассмотреть какой-нибудь объект в проходящем свете, он должен быть очень тонким и прозрачным (иначе лучи света не смогут сквозь него пройти). Покровные стекла тщательно вымойте, сполосните в спирте (чтобы на них не оставалось пятен) и высушите. Если вы собираетесь исследовать какую-нибудь жидкость (например, молоко, сок или воду), просто капните пару капель на предметное стекло и сверху накройте покровным стеклом. Если объект исследования – кусочек растения, то при помощи острого лезвия срежьте с него тонкую, прозрачную пленочку, возьмите ее пинцетом и положите в центр покровного стекла. Сверху капните одну каплю воды. Капать воду сможет и малыш, а вот работать с лезвием, понятно, придется вам. Если ваш объект прозрачный, его нужно окрасить, добавив одну каплю водного раствора метиленового синего (в народе известен как «синька»). Теперь накрываем все это покровным стеклом, следя, чтобы под ним не осталось пузырьков воздуха, промакиваем лишнюю жидкость и изучаем под микроскопом. Такой препарат называется временным. После его изучения стекла моются и используются для последующих опытов. Если же вам хочется сохранить препарат надолго, перед тем как положить покровное стекло, тонкой иглой нанесите по его краю прозрачный клей, аккуратно придавите (стекла очень хрупкие и легко трескаются!) и оставьте сохнуть на сутки. Теперь это уже постоянный препарат, который можно рассматривать много раз.

Кстати, к большинству микроскопов прилагаются уже готовые микропрепараты и слайды для рассматривания. Такие наборы можно купить и отдельно.

Что можно посмотреть под микроскопом?

Для рассматривания под микроскопом годится буквально все. Начните с небольшого увеличения. Рассмотрите вместе с малышом листочки собранных растений. Многие из них имеют волоски, которые очень интересно рассматривать в микроскоп. Хорошо видно строение листа, жилки. Посмотрите на лист мать-и-мачехи с одной и с другой стороны. Они совершенно разные: одна сторона опушена, другая – нет. Сначала пусть малыш определит это на ощупь, а потом увидит волоски в микроскоп. На листе крапивы можно рассмотреть те самые жгучие волоски, которые доставляют так много неприятностей голым детским ножкам и ручкам. Сорвите по листочку от каждого комнатного растения. Каждый по-своему интересен и неповторим. Если на подоконнике растут кактусы, пусть ради науки пожертвуют несколькими колючками.

Очень красивы лепестки цветов. Можно рассмотреть пыльцу. Для этого перенесите ее мягкой кисточкой с цветка на предметное стекло. Если малышу будет интересно, попробуйте зарисовать, как выглядит пыльца разных растений. Некоторые микроскопы снабжены специальным проектором, который проецирует изображение на бумагу. Так его легче будет зарисовать. Рассмотрите кожуру и мякоть всевозможных овощей и фруктов. Чем они похожи и чем различаются?

Интересно рассматривать волосы и сравнивать их по цвету и толщине. Окажется, что кошачья шерсть тоньше человеческого волоса, а папин волос толще детских. А подсунутый под микроскоп собственный палец может произвести настоящий фурор. Особенно впечатлит грязь под ногтями. Микробов там, конечно, не увидишь. Но и без них выглядит ужасающе. Сразу может поступить требование постричь ногти. Не менее интересно посмотреть, из чего состоит домашняя пыль, как выглядит бумага, вата, нитки, клочки кукольных волос и меха мягких игрушек, рыбьи чешуйки и кости, икринки, мед, капельки молока, кристаллики соли, сахара, лимонной кислоты, соды, льда, всевозможные семечки и крупы, кусочки грибов, камушки и ракушки, привезенные с моря, шишки, бумажные деньги (на них можно отыскать разные знаки, которые не видны без увеличения).

Если у вас есть аквариум, соскребите немного налета с его стенок, положите на предметное стекло, сверху накройте покровным стеклом и рассмотрите при среднем увеличении. Поверьте, это потрясающая картинка! Из болотной воды, которую малыш набрал в «экспедиции», тоже получается интереснейший микропрепарат. Хоть и не микробы, но живые, двигающиеся существа. Фантастика! Кроме зоопланктона, можно увидеть и одноклеточные водоросли со жгутиками. Иногда в воду может попасть лягушачья икра, крошечные головастики и личинки водяных насекомых. А потом рассмотрите воду из-под крана. Есть ли там что-то живое и почему?

Вырастите с малышом плесень на хлебе. Для этого положите кусочек хлеба в стеклянную банку с крышкой (если есть специальная чашка Петри, то в нее), смочите водой и поставьте на несколько дней в теплое место (но не на солнце). Немного выросшей плесени положите в капельку воды на предметное стекло, закройте покровным стеклом, и ваш препарат готов. Можно рассмотреть обычные пекарские дрожжи. Для этого отщипните от брикета маленький кусочек и разведите в капельке воды. А еще можно прорастить пшеничное зернышко и ежедневно наблюдать, какие с ним происходят изменения.

Великие и ужасные

Ну а самые прекрасные объекты для детских исследований – это, бесспорно, насекомые. Где брать образцы для рассматривания, решать вам. Но, думаю, не стоит ловить и убивать насекомых специально. Даже ради науки. Не нужно такой подход делать для малыша нормой. Исключения могут составлять насекомые «вредные»: муха, комар, таракан, колорадский жук. Этих «надоед» всегда можно отыскать с избытком. Очень интересно рассматривать под микроскопом (особенно бинокулярным) муху. Обратите внимание малыша на устройство ее глаза, ножек, крыльев. Посмотрите крыло с обеих сторон. Сверху хорошо видно его строение, а снизу вам представится очень красивая картинка: радужные парчовые переливы. У комара обратите внимание на «кусающее» устройство – хоботок.

Поищите на лугу крыло бабочки. Под микроскопом на нем видна пыльца. Обследуйте паутину. Там всегда можно найти погибших мелких насекомых. Просто поразительно, как сложно устроены такие крошечные, неприметные существа. Прочитайте с малышом книгу Я. Ларри «Необыкновенные приключения Карика и Вали». Наверное, Карик и Валя видели насекомых почти такими же – огромными и ужасающими.

Изучаем Чиполлино

Микроскоп поможет малышу узнать о том, что все живое состоит из клеток. Под микроскопом можно увидеть не только клетку, но и рассмотреть ее строение. Для этого вместе с ребенком приготовьте простой и наглядный препарат из обычного репчатого лука. Почему лук? У этого растения очень крупные клетки, и они отчетливо видны при сравнительно небольшом увеличении. Итак, разрежьте луковицу на несколько частей и отделите один сочный слой. Отрежьте от него небольшой кусочек, а затем с вогнутой стороны кусочка пинцетом отделите тонкую пленочку. На предметное стекло капните дистиллированной воды, положите в нее пленочку и аккуратно расправьте иглой. Затем добавьте пару капель водного раствора метиленового синего или водного раствора йода. Делать это нужно для того, чтобы бесцветные клетки окрасились и стали лучше заметны. Если удастся отыскать красно-фиолетовую луковицу, краситель можно не добавлять. Полученную «красоту» накройте сверху покровным стеклом и промокните выступившую жидкость. Попробуйте рассмотреть препарат сначала при маленьком, а затем при большом увеличении. Расскажите малышу, что и растения и животные состоят из крошечных клеточек. Вот они-то и видны в микроскоп, будто маленькие кирпичики. А почему их назвали клетками? Это имя придумал английский ботаник Р.Гук. Рассматривая под микроскопом срез пробки, он заметил, что она состоит «из множества коробочек». А еще он называл эти «коробочки» камерами и. клетками. Ведь, правда, похоже, что кто-то расчертил луковую пленочку на клеточки.

При большом увеличении хорошо видна клеточная стенка, ядро, вакуоль. Объясните малышу, что клеточная стенка – это перегородка, стеночка между клетками. Она защищает клетку и помогает сохранить нужную форму. Благодаря ядру клетка растет и размножается. А внутри вакуоли находится клеточный сок. Тот самый, который брызжет в разные стороны и вызывает слезы, когда мы режем лук.

Красный? Зеленый?

Спросите малыша, почему овощи и фрукты бывают разных цветов. Он попытается ответить на вопрос, выдумывая фантастические версии. Внимательно выслушайте его предположения, а потом предложите выяснить это наверняка. Для опыта вам понадобится несколько предметных стекол, мякоть всевозможных плодов (арбуз, тертая морковь, помидор, красный и зеленый перец, ягоды рябины и др.), зеленые листья растений. Капните на предметное стекло несколько капель воды, поместите туда немного мякоти спелого помидора и расщепите ее иглой. Накройте покровным стеклом и рассмотрите вместе с малышом под микроскопом. Вы сможете увидеть внутри клеток особые включения красного цвета – пластиды. Именно они придают спелым овощам и фруктам красный, желтый или оранжевый цвет. Зеленые листья и плоды тоже содержат пластиды, но зеленого цвета. А уже знакомый нам лук или картофель белые потому, что их пластиды бесцветны. Поэкспериментируйте с самыми разными овощами и фруктами, чтобы малыш смог в этом убедиться. А затем расскажите ему, что пластиды одного вида могут превращаться в другой. Вот почему зеленый помидор поспевает и становится красным. А что происходит с зелеными листьями осенью, почему они желтеют и краснеют? Думаю, теперь юный биолог и сам сможет найти ответ на этот вопрос. Ну, разве это не замечательно?

Итак, подведем итог. Микроскоп – штука очень увлекательная. Однажды заболев им, маленький человечек может пронести свою любовь к исследованиям через всю жизнь. И какой бы деятельности не посвятили себя ваши подросшие сын или дочка в будущем, эти детские эксперименты непременно сослужат им хорошую службу. Интересных вам наблюдений и удивительных открытий!

www.7ya.ru