ESERCITAZIONI DI BIOLOGIA

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1 CORSO DI LAUREA IN SCIENZE DELLA FORMAZIONE PRIMARIA ESERCITAZIONI DI BIOLOGIA Lezione prima parte Dott.ssa Annamaria Fiarè

2 Il MICROSCOPIO e uno strumento che consente di osservare oggetti di dimensioni tali da non essere osservabili ad occhio nudo

3 In generale si ritiene che il MICROSCOPIO serve ad ingrandire cose molto piccole, ma non è sempre così. La funzione principale è quella di permetterci di distinguere (termine tecnico risolvere) i particolari di strutture estremamente piccole. L ingrandimento dei particolari è una caratteristica secondaria dello strumento

4 IL POTERE DI RISOLUZIONE di un sistema ottico, consiste nella capacità di distinguere due punti vicini dell oggetto che stiamo osservando, come due punti distinti fra di loro. IL POTERE DI RISOLUZIONE DELL OCCHIO UMANO è 0.1 mm (100 µm), ossia l occhio umano non può distinguere due punti separati meno di 0.1mm IL POTERE DI RISOLUZIONE del MICROSCOPIO OTTICO è fino a 0. 2µm

5 100 0, 1 mm

6 Foto a cura della Dott.ssa Sara Ferrando

7 Nella pratica usuale si hanno due principali microscopi Microscopio ottico Microscopio elettronico Per ognuno di essi ne esistono di vario tipo

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9 I MICROSCOPI si distinguono principalmente, a seconda della sorgente adoperata per l'illuminazione del campione ll MICROSCOPIO OTTICO Utilizza come sorgente la luce visibile. Ha risoluzione tipicamente minore rispetto al microscopio elettronico E generalmente economico. Fornisce immagini colori Il MICROSCOPIO ELETTRONICO Utilizza come sorgente un fascio di elettroni di un certo potenziale. Ha risoluzione molto maggiore di quello ottico e permette di rilevare, oltre all'immagine, anche numerose altre proprietà fisiche del campione E molto complesso e costoso. Fornisce immagini in bianco e nero

10 DIMENSIONE 0,1mm (100 ) e superiore STRUTTURE organi STRUMENTO Occhio e lente Da 100 µm a 10 µm Tessuti, cellula vegetale Microscopio ottico Da 10 µm a 0,2 µm Cellule, batteri Microscopio ottico ed elettronico Da 0,2 µm a 1nm Morfologia submicroscopica, ultrastruttura biologia molecolare Microscopio elettronico e microscopio polarizzatore Inferiore a 1nm Struttura atomica e molecolare Diffrazione a raggi x

11 IN MICROSCOPIA SI FA USO NORMALMENTE DELLE SEGUENTI UNITA DI MISURA: µm (micrometro)= 10-6 m= 10-3 mm (0,001mm) nm (nanometro)= 10-9 m= 10-6 mm A (Angstrom) =10-10 m = 10-7 mm

12 Cellula vegetale MICRON Cellula animale Batterio Mitocondrio Cloroplasto 100 µm Microtubulo 25 nm 20 µm 1-2 µm NANOMETRO Membrana plasmatica Da 1 a 10 µm DNA 7 nm 2 nm da 2-10 µm Ribosoma Procarioti: altezza 29 nm larghezza 21 nm Eucarioti: altezza 32 nm larghezza 22 nm

13 IL MICROSCOPIO UTLIZZATO A SCUOLA DURANTE LE ESERCITAZIONI E DI TIPO OTTICO RELATIVAMENTE SEMPLICE MICROSCOPIO OTTICO COMPOSTO MICROSCOPIO STEREOSCOPICO OMICROSCOPIO DA DISSEZIONE

14 IL MICROSCOPIO OTTICO COMPOSTO (composto perché è formato da due lenti disposte in successione lungo il cammino della luce, che servono per realizzare l ingrandimento dell immagine) è costituito da : PARTE OTTICA PARTE MECCANICA

15 1) PARTE OTTICA OCULARI FONTE LUMINOSA CONDENSATORE DIAFRAMMA AD IRIDE OBIETTIVI E TORRETTA GIREVOLE DIAFRAMMA DI CAMPO

16 La FONTE LUMINOSA nei modelli più recenti è costituita da una lampada a bassa tensione incorporata alla base, che si accende per mezzo di un interruttore. In modelli più vecchi la lampada è separata e la luce viene riflessa sul condensatore da uno specchio

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18 Il DIAFRAMMA DI CAMPO della sorgente di illuminazione, costituito da un diaframma regolabile, regola l ampiezza del fascio di luce che arriva al condensatore e delimita il campo microscopico visibile, contribuendo in tal modo al controllo della qualità dell immagine

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20 In tutti i microscopi ottici moderni al disotto del tavolino portaoggetti è collegato il CONDENSATORE Alcuni microscopi, in particolare quelli privi di fonte luminosa interna, non hanno condensatore. Il condensatore può essere fisso o mobile. Se il microscopio è dotato di condensatore mobile è presente una manopola che ne regola la posizione, esso deve essere regolabile in altezza e lo si deve centrare rispetto all asse ottico

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22 Il CONDENSATORE è costituito da un sistema di lenti che focalizza la luce proveniente dalla sorgente sul piano del campione che da qui raggiungerà il piano focale posteriore dell obiettivo. La sua perfetta regolazione è importante per la qualità dell immagine. (Quando si usano obiettivi a minore ingrandimento esempio 4x o 10x, la lente superiore del condensatore deve stare a 5 mm dal vetrino, ma quando si usa l obiettivo 40 X (alto ingrandimento) la lente superiore del condensatore deve essere poco al di sotto della sua posizione più alta o circa 2mm sotto il vetrino

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26 Il DIAFRAMMA AD IRIDE del condensatore si usa per regolare l ampiezza del cono di luce che colpisce il campione. Si può aprire o chiudere mediante la levetta a lato del condensatore.

27 LEVETTA DIAFRAMMA AD IRIDE

28 GLI OBIETTIVI sono avvitati su di un supporto denominato TORRETTA GIREVOLE a REVOLVER, che può essere ruotato in modo da permette di alternare gli obiettivi stessi, scegliendo così di volta in volta quello più idoneo.

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32 Ciascun obiettivo è un doppio sistema di lenti convergenti che raccoglie la luce proveniente dal campione e la focalizza sul piano focale creando un immagine ingrandita del campione

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34 Ciascun obiettivo può essere costituito da uno dei tipi di lenti descritti di seguito: Lente a scansione (ingrandimento 4 X) Lente a basso ingrandimento (10 X) Lenti ad elevato potere di ingrandimento (ingrandimento 40X, 43X, 53X) Lente ad immersione (100X)

35 Sul tubo oculare che porta l obiettivo sono incise alcune scritte: La potenza o ingrandimento di un obiettivo (esempio 40x) L Apertura numerica NA (esempio 0.70). Più è alto il valore dell apertura numerica, migliore è il potere di risoluzione (capacità di distinguere due punti vicini). Se aumenta il potere di ingrandimento, aumenta anche il potere di risoluzione Lunghezza del tubo porta oculare (esempio 160) adattato per il tipo di obiettivo che porta Spessore massimo del vetrino coprioggetto (esempio 0.16) da usare con il tipo di obiettivo presente

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38 La LENTE OCULARE è focalizzata sul piano focale dell obiettivo. Essa raccoglie la luce proveniente dall immagine già ingrandita del campione e la proietta sul piano dell occhio dell osservatore ingrandendo ancora l immagine. A volte il tubo che porta oculare è girevole, per facilitare l osservazione del campione a qualcuno seduto accanto, senza dover spostare il microscopio. Se il microscopio ha un solo oculare è un monoculare, se ci sono due oculari è binoculare

39 BINOCULARE MONOCULARE

40 L OCULARE porta inciso un numero sulla montatura che indica il suo potere di ingrandimento. Questo valore moltiplicato per l ingrandimento dell obiettivo da l ingrandimento totale del microscopio

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42 L INGRANDIMENTO TOTALE È IL PRODOTTO DELL INGRANDIMENTO DATO DALLE SINGOLE LENTI: esempio: Se la lente dell obiettivo ingrandisce 100 volte (lenti 100x, il massimo solitamente utilizzato) e l oculare ingrandisce 10 volte, l ingrandimento finale osservato dall occhio umano sarà di 1000 volte

43 STATIVO 1) PARTE MECCANICA TUBO DEL MICROSCOPIO VITE MACROMETRICA VITE MACROMETRICA basamento Braccio TAVOLINO O PIANO PORTAOGGETTI mollette Viti per il movimento

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45 Lo STATIVO garantisce stabilità allo strumento e comprende tutti i delicati meccanismi di regolazione del microscopio. E costituito dal: BASAMENTO BRACCIO

46 Sul tubo del microscopio alla sommità sono inseriti uno o due oculari

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48 Sul TAVOLINO PORTAOGGETTI viene posato il vetrino con il preparato da osservare. Il Tavolino può essere fisso o mobile, quadrangolare o circolare. Se è mobile il tavolino si può spostare verticalmente girando la vite macrometrica e la vite micrometrica oppure si può spostare avanti e indietro o da sinistra verso destra mediante due viti (poste sotto il tavolino in genere a sinistra), il che consente una comoda visione, senza dover toccare il vetrino.

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51 La VITE MACROMETRICA si usa per spostamenti grandi per la messa a fuoco iniziale a piccolo ingrandimento La VITE MICROMETRICA si usa per spostamenti impercettibili e permette di focalizzare con precisione ad alto ingrandimento, Entrambe si trovano situate in posti diversi a seconda del microscopio, insieme oppure separate.

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54 Le MOLLETTE tengono fisso il campione In alcuni microscopi lo spostamento del vetrino è manuale. In altri microscopi per muovere il vetrino nel piano orizzontale, sinistra-destra e avanti indietro, si usano delle manopole.

55 mollette

56 oculari TUBO DEL CORPO MANOPOLE DELLA MESSA A FUOCO OBIETTIVO BRACCIO PIANO PORTAOGGETTI BASAMENTO

57 IL MICROSCOPIO STEROSCOPICO O MICROSCOPIO DA DISSEZIONE è una variante del microscopio ottico. In generale i campioni da osservare al microscopio ottico sono molto piccoli e si possono quasi considerare bidimensionali. Gli esemplari di dimensioni più rilevanti, fino a organismi completi, si possono studiare più facilmente con il MICROSCOPIO STEREOSCOPICO. La dissezione viene spesso eseguita con questo tipo di microscopio, che è quindi anche detto MICROSCOPIO DA DISSEZIONE. Tale microscopio, in realtà, è un doppio microscopio, cioè è dotato di due oculari, ciascuno dei quali ha il suo corrispondente obiettivo. Come conseguenza di ciò ognuno degli occhi percepisce un immagine indipendente. L uomo possiede la visione tridimensionale poiché riceve dai due occhi due immagini lievemente differenti. La stessa cosa accade nel microscopio da dissezione. La visione al microscopio ottico invece è bidimensionale poiché esiste un solo obiettivo per entrambi gli occhi.

58 Lo STEREOSCOPIO è formato più o meno dalle stesse parti di un normale microscopio ottico (sullo stereomicroscopio per esempio non c è micrometrica). La luce utilizzata per l osservazione, però, può essere sia trasmessa, attraverso il preparato, come il normale microscopio, che riflessa dalla superficie del campione osservato Se nel microscopio la lampada è incorporata, l illuminazione si regola attraverso due interruttori: uno per la luce trasmessa ed uno per la luce riflessa

59 OSSERVAZIONE ALLO STEREOMICROSCOPIO: GONADI DI PESCE

60 OSSERVAZIONE ALLO STEREOMICROSCOPIO: STAME DI LILIUM

61 OSSERVAZIONE AL MICROSCOPIO OTTICO: Sezione longitudinale dell EPIDERMIDE di Tulipa Ingr. Obiettivo 10 x (Ingrand. Totale 100 x)

62 nucleo cellula Sezione longitudinale dell EPIDERMIDE di Tulipa Ingr. Obiettivo 40 x (Ingr. Totale 400 x) stoma Cellule di guardia cloroplasti Parete cellulare

63 OSSERVAZIONE AL MICROSCOPIO OTTICO: Sezione longitudinale dell EPIDERMIDE di Tradescantia Ingr. Obiettivo 10 x (Ingr. Totale 100x) stoma Cellule di guardia tricomi Cellula

64 NOSTOC CHE CRESCE SUL SUOLO (OSSERVAZIONE OCCHIO NUDO)

65 NOSTOC Osservazione al microscopio ottico obiettivo Ingr.40 x (Ingr. Totale 400 x) Colonia di nostoc nostoc

66 NOSTOC Nostoc è un genere di cianobatteri azotofissatori (REGNO PROCARIOTI) che formano colonie di filamenti, costituiti da cellule rotondeggianti avvolte in una massa gelatinosa. Quando si trovano al suolo le colonie di Nostoc non vengono normalmente notate, mentre dopo una pioggia si ingrossano fino a diventare un ammasso gelatinoso. I batteri di questo genere contengono pigmenti fotosintetici nel loro citoplasma e possono quindi effettuare la fotosintesi.

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68 RISOLVERE IL SEGUENTE QUESITO: 4 mm a quanti µm corrispondono? 1 µm (micrometro)= 10-6 m = 10-3 mm= (0,001mm) 1 µm: 0.001mm = x : 4 mm X = 4 mm. 1 µm /0.001mm X= 4000 µm SOLUZIONE: 4 mm = 4000 µm RISOLVERE IL SEGUENTE QUESITO: 4 cm a quanti µm corrispondono?