CONOCIMIENTOS BÁSICOS DEL MICROSCOPIO

HISTORIA DE LA MICROSCOPIA

Ya los antiguos sabían que los espejos curvos y las esferas de cristal llenas de agua aumentaban el tamaño de las imágenes. En las primeras décadas del siglo XVII se iniciaron experiencias con lentes (así llamadas por tener formas de lentejas) a fin de lograr el mayor aumento posible. Para ello se basaron en otro instrumento con lentes que obtuvo gran éxito, el telescopio, usado por primera vez  con fines astronómicos  por Galileo, en 1609. Antes de esta fecha, los seres vivientes más pequeños conocidos eran insectos diminutos. Naturalmente, se daba por sentado que no existía organismo alguno más pequeño.

Los instrumentos para aumentar la visión de los objetos, o microscopio (La palabra griega significa “para ver lo pequeño”) comenzaron a usarse progresivamente. Por primera vez la biología  se ampliaba y extendía gracias a un mecanismo que llevaba el sentido de la vista humana más allá de sus límites naturales. Así, los naturalistas podían describir en detalle los pequeños organismos, cosa de otro modo imposible, y los anatomistas podían descubrir estructuras hasta entonces invisibles. Existían dos tipos de microscopios: el sencillo y el compuesto; el sencillo no era más que una lenta montada, el compuesto estaba formado por una combinación de lentes y fue inventado por Zacarías Janssen en Holanda. Los detalles sobre el primer microscopio no son claros, pero la Fig. 1 muestra el microscopio hallado en Middelburg, Holanda correspondiente a Janssen que contenía dos lentes.

 Microscopio de Janssen

Luego de la invención de Janssen, en pocos años hubo un gran número de diseñadores de microscopios en Europa. El primer avance técnico del microscopio luego de Janssen fue el paso de un sistema de 2 lentes  a uno de 3, este sistema es la configuración estándar que se mantiene en los microscopios de hoy. Al usar más lentes se producían aumentos mucho mayores que los obtenidos con una sola lente. Sin embargo, estos lentes eran imperfectos, de superficies irregulares y con fallas internas. Si se intentaba lograr un aumento apreciable, la visión de los detalles se hacía confusa. 


ACONTECIMIENTOS MAS SOBRESALIENTES DE LA HISTORIA DE LA MICROSCOPIA

· El naturalista Holandés Jan Swammerdam observó insectos con el microscopio haciendo hincapié en su conformación. Descubrió también que la sangre no es un líquido uniforme rojo sino que existen corpúsculos que le dan ese color.

· El botánico inglés Nehemías Grew estudió los órganos de reproducción de las plantas y descubrió los granos de polen.

· El anatomista holandés Reigner de Graf realizó estudios similares en animales describiendo ciertos elementos del ovario que desde entonces se conocen con el nombre folículo de Graf.

· Marcelo Malpighi fue uno de los microscopistas más grandes de la historia de acuerdo a su espectacular descubrimiento. Sus primeros estudios los realizó con pulmones de rana, pudiendo observar en ellos una compleja red de vasos sanguíneos, demasiados pequeños para ser visto por separados y muy anastomosados. Cuando  siguió el recorrido de los vasos hasta que se unían con otros mayores, comprobó que estos últimos eran venas en una dirección y arterias en dirección opuesta. Por consiguiente, las arterias y las venas se hallaban unidas mediante una red de vasos llamados capilares.

retrato hipotetico de Robert Hooke segun Rita Greer

· Otro descubrimiento importante en la época fue el del científico inglés Robert Hooke. El microscopio lo fascinaba y realizó uno de los mejores trabajos en esta rama, nueva para ese entonces. En 1665 publicó un libro llamado Micrographia en el cual  pueden encontrarse algunos de los mejores dibujos que se hallan hecho de observaciones microscópicas. La observación simple más importante fue la de un delgado trozo de corcho sobre el  cual no se sabía  por qué flotaba  en agua y era tan liviano y firme. Hooke observó que estaba constituido  por una fina trama de pequeñas celdillas rectangulares en las cuales se encontraba aire, que el llamo “células”, un término habitual para designar pequeñas habitaciones en los monasterios. 

 Imagen de lámina de corcho observada y microscopio usado por Hooke.

Anton Leeuwenhoek

· Un comerciante Holandés, Antón Van Leeuwenhoek usaba lentes simples, que por su reducido tamaño podían obtenerse de pequeños trozos de cristal perfecto. Puliendo cuidadosamente dichos fragmentos, logro aumentar un objeto hasta 270 veces sin perjuicio de la nitidez. Tenía 419 lentes algunos de los cuales eran de cristal de roca y hasta de diamante, en algunos casos no eran mayores que el tamaño de un alfiler, por lo que sus microscopios tenían un tamaño diminuto comparados con otros de la misma época. Con estas lentes observaba todo lo que podía y logró describir los glóbulos rojos de la sangre y los capilares con mayor detalle que los verdaderos descubridores: Swammerdam y Malpighi. Pero lo más sensacional de todo ello fue su descubrimiento de pequeños organismos invisibles a simple vista, al estudiar aguas estancadas con su microscopio, con todos los atributos de la vida. Las descripciones de Van Leeuwenhoek eran, desde luego, imprecisas, pero no cabe duda que fue el primero en ver lo que más tarde se llamarían bacterias y “animalículos”, como los denominó  entonces, conocidos hoy como protozoarios que en griego significa pequeños animales. El microscopista Danés Otto Muller consiguió en 1773 distinguir lo suficientemente bien a aquellos pequeños seres de Leeuwenhoek para clasificarlos en dos tipos: bacilos (que significa “pequeños vástagos”) y espirilos (por su forma espiral).

 Microscopio de Leeuwenhoek

DESARROLLO DEL MICROSCOPIO

El microscopio fue perfeccionándose con gran lentitud, uno de los defectos de los microscopios primitivos eran que sus lentes descomponían la luz blanca en los colores que la constituyen. Los objetos pequeños se veían  rodeados de anillos de color (aberración cromática) que impedían observar con claridad los detalles. Pero alrededor de 1820 se perfeccionaron cuando  Joseph Jackson Lister, un óptico inglés, diseñó un microscopio acromático capaz de eliminar los anillos de color que limitaban la claridad de la imagen. Lister descubrió que los glóbulos rojos eran en realidad, discos bicóncavos. El microscopio acromático constituyó un gran avance, iniciándose una serie de perfeccionamientos que dieron como resultado  el moderno microscopio óptico.

Desde 1660 hasta la actualidad el microscopio óptico ha sido el pilar fundamental en el conocimiento de lo invisible. Aunque  su poder de resolución aumentó a través del tiempo (con la mejora en  la calidad de las lentes) al igual que el poder de magnificación, su factor limitante fue la longitud de onda de la luz. En 1930 el mundo submicroscópico se amplió con la aparición del microscopio electrónico cuya ventaja principal con respecto al microscopio óptico es un aumento de 1000 veces en la magnificación del material observado, acompañado de una mayor capacidad de resolución generando una mejor definición y una ampliación del mundo microscópico. ADN, virus y pequeñas organelas fueron observadas por primera vez con este microscopio.

La mayoría de los pioneros en la microscopia electrónica son: Albert Claude, Don Fawcett, Earnest Fullam, Charles Leblond, JohnLuft, George Palade, Daniel Pease y Keith Poter. De ellos, Claude Palade recibió el premio Nobel de Medicina en 1974 por sus logros en biología celular utilizando el microscopio electrónico.

TIPOS DE MICROSCOPIO ELECTRONICO

Existen dos tipos básicos de microscopio electrónicos los cuales fueron inventados al mismo tiempo  pero tiene diferentes usos

· El microscopio electrónico de transmisión (MET) 

proyecta electrones a través de una fina capa de tejido o material a  observar produciendo una imagen  en dos dimensiones sobre una pantalla fosforescente. El  brillo en un área particular de la imagen es proporcional  al número de electrones que son trasmitidos  a través del material.

· El microscopio electrónico barrido (MEB) 

produce una imagen que da la impresión de ser en tres dimensiones. Este microscopio utiliza dos a tres puntos de la muestra donde llegan los electrones que escanean la superficie del espécimen  a observar y salen del espécimen como  electrones secundarios  siendo detectado por un sensor. La imagen se produce como el espécimen entero, a diferencia del MET donde la imagen corresponde solo a los electrones transmitidos.

DESCRIPCIÓN DEL MICROSCOPIO

CONOCIMIENTO DEL MICROSCOPIO ÓPTICO

El microscopio es un instrumento óptico que aumenta la imagen de los objetos.

En los últimos tres siglos han permitido ampliar el campo de las investigaciones biológicas y se ha convertido en el instrumento básico para abrir nuevas fronteras en la biología. La LUPA es el microscopio más simple y fue usada inicialmente por algunos investigadores para adquirir los primeros conocimientos del mundo microscópico; posteriormente se perfecciono y en la actualidad existen varios tipos, algunos de ellos altamente especializados.

En las prácticas de este curso usted utilizará un microscopio compuesto que consta de las siguientes partes:

1. PARTE MECÁNICA.

Conjunto de elementos que sostienen las partes del sistema  óptico  y los mecanismo reguladores  de distancia y luz.

BASE. Parte inferior del microscopio que hace contacto con la mesa. Es el punto de apoyo del microscopio. Puede tener forma de herradura, rectangular o de plancha (dependiendo del modelo), también se denomina PIE

COLUMNA. Estructura rígida situada a la parte posterior del microscopio, en algunos es un tipos es un elemento fijo, que relaciona el BRAZO con la BASE, sostiene la platina y el condensador. En otros modelos  de microscopio, el Brazo está fijado directamente a la Base  siendo en este caso la Columna móvil y sirve únicamente para sostener la platina y condensador.

BRAZO. Se extiende  por encime de la columna, generalmente en forma de arco el cual sostiene los Tubos y el Revolver.

REVOLVER. Tiene forma de disco grueso, es giratorio y soporta un sistema de lentes, está localizado en la parte inferior del Tubo.

TUBO. Es un cilindro que lleva en su extremo libre una lente denominada OCULAR, localizada en la parte anterior y superior del microscopio.

PLATINA. Es una lámina o placa, generalmente cuadrada con un orificio central.

Se relaciona directamente con la columna, puede ser móvil (nuestro modelo), o fija. Sirve para sostener los preparadores biológicos, está provista de un dispositivo llamado carro.

CARRO. Sistema de pinzas colocados encime de la platina, el cual sirve para sujetar y desplazar los preparados, en sentido vertical u horizontal (mediante la manipulación de los tornillos Superiores Inferiores respectivamente), posee además una reglilla o vernier.

TORNILLO MACRO MÉTRICO o Tornillo de Ajustes Primarios, se encuentra localizado en la parte inferior lateral  de la columna (uno a cada lado, es de mayor diámetro). Su función es subir y bajar la platina en forma rápida, con el fin de tener una primera visualización de la muestra.

TORNILLO MICROMÉTRICO o Tornillo Ajuste  Fino, se encuentra incorporado al Tornillo Macrométrico. Sirve para dar nitidez a la imagen mediante movimientos suaves imperceptibles.

En la parte inferior de la platina se localiza un sistema que contiene lentes denominado Condensador, los cuales se desplazan hacia arriba o hacia abajo por medio de un tornillo que actúa sobre una cremallera, es el TORNILLO DEL CONDENSADOR.

En el condensador  se ubican dos elementos  que pertenecen a la Parte Mecánica, a saber: PORTAFILTROS, en el cual se colocan filtros (vidrios de diversos colores).

DIAFRAGMA.  Permite por medio de una palanca cerrar o abrir un orificio, mediante el cual se controla el paso de la luz.

2. SISTEMA DE LENTES

OBJETIVOS. Son lentes que aumenta la imagen de la muestra observada 4,10, 40 o 100 veces, según se indique en los mismos. Al mover en forma circular el revólver, se sitúa perpendicularmente a la platina del objeto deseado. Cuando se hace el desplazamiento anterior se nota un tope indicativo de la posición correcta de la lente. Hay dos características en los objetivos que inciden directamente sobre la nitidez y la claridad de la imagen:

- LIMITE DE RESOLUCIÓN: es la capacidad de un sistema óptico de separar detalles. Equivale a la mínima distancia que debe existir entre dos puntos para que aparezcan individualizados. Los mejores lentes tienen un límite  de resolución de 2.2 micrómetros.

- ABERTURA NUMÉRICA (A.N): El límite resolutivo de una lente viene dado por la A.N y la longitud de la luz; está grabada en los lentes objetivos. La abertura numérica A.N. =n.sen α (n es el índice de refracción del medio y α el Angulo de abertura). El sen α no puede exceder a 1 y el índice de refracción de los mejores materiales ópticos no puede ser superior a 1.6 (usando aceite de inmersión). La máxima A.N. de las lentes es alrededor de 1.4. Si se quiere variar la longitud de onda de la luz y los lentes por ejemplo: radiación ultravioleta y lentes de cuarzo.

Los límites de resolución comparativos son:

Ojo humano                      0.1 mm aproximadamente (mm = milímetro)

Microscopio óptico                    01 µm   (µm = micrómetro)

Microscopio electrónico              1 nm (nm = nanómetro)

OCULARES. Lente situada en la parte superior del tubo y cuya función es aumentar la imagen proveniente del objetico tantas veces como indique el numero escrito en el. El microscopio puede poseer una o dos lentes (Monoculares o Binoculares).

Reciben tal nombre por situarse acerca del ojo del observador. El aumento total de la imagen se obtiene multiplicando el poder del aumento del OBJETIVO por el del OCULAR.

CUIDADOS DEL MICROSCOPIO

Las siguientes recomendaciones son necesarias para el buen mantenimiento del microscopio:

1. Cuando necesite desplazar el microscopio hágalo sosteniéndolo con una mano en el brazo del instrumento  y la otra en la base del mismo.

2. Evite movimiento que permitan la caída del microscopio o de una de sus partes. Recuerde que los oculares no están sujetos.

3. Cuando observe preparaciones en FRESCO cúbralas antes de observarlos  con un cubreobjetos a fin de evitar que se adhiera a las lentes.

4. Limpie su microscopio antes y después de un trabajo: el sistema óptico solo deberá ser limpiado con PAPEL DE ARROZ. Cualquier otro elemento raya los lentes o dejan motas en ellos.

5.No toque las superficies de los lentes ni el espejo con las manos pues los engrasa.

6.Cuando no esté utilizando su microscopio manténgalo en las siguientes condiciones:

6.1.Objetivos de menor aumento en el Eje de Ocular.

6.2.Condensador en posición alta.

6.3.Platina en posición horizontal. Lo anterior hace referencia  al hecho que algunas platinas pueden moverse gracias a un tornillo el cual permite inclinar el microscopio.

6.4.Tubo ocular lo más bajo posible.

6.5.Favor tome el enchufe y desconecte el microscopio.

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