Bestandteile eines Mikroskops. Die Hauptteile des Mikroskops: Mechanik, Optik und Beleuchtung. Spezielle Arten der Mikroskopie

Es gibt verschiedene Modelle von Lehr- und Forschungslichtmikroskopen. Solche Mikroskope ermöglichen es, die Form von Mikroorganismenzellen, ihre Größe, Mobilität, den Grad der morphologischen Heterogenität sowie die Fähigkeit von Mikroorganismen, Färbungen zu differenzieren, zu bestimmen.

Der Erfolg der Objektbeobachtung und die Zuverlässigkeit der erzielten Ergebnisse hängen von einer guten Kenntnis des optischen Systems des Mikroskops ab.

Betrachten Sie die Vorrichtung und das Aussehen eines biologischen Mikroskops, Modell XSP-136 (Ningbo Teaching Instrument Co., LTD), den Betrieb seiner Komponenten. Das Mikroskop hat mechanische und optische Teile (Abbildung 3.1).

Abbildung 3.1 - Gerät und Aussehen des Mikroskops

Mechanisch biologisches Mikroskop enthält ein Stativ mit Objekttisch; binokularer Kopf; Grobeinstellungsknopf für Schärfe; Feineinstellknopf für Schärfe; Griffe zum Bewegen der Objektbühne nach rechts / links, vorwärts / rückwärts; Revolvergerät.

Optischer Teil Das Mikroskop umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung, einen Kondensor, Objektive und Okulare.

Beschreibung und Bedienung der Komponenten des Mikroskops

Linsen. Die mitgelieferten Objektive (achromatischer Typ) sind für eine mechanische Länge des Mikroskoptubus von 160 mm, ein lineares Gesichtsfeld in der Bildebene von 18 mm und eine Deckglasdicke von 0,17 mm ausgelegt. Der Körper jeder Linse ist mit einer linearen Vergrößerung markiert, beispielsweise 4x; 10x; 40x; 100x und dementsprechend eine numerische Apertur von 0,10 angegeben; 0,25; 0,65; 1,25, sowie Farbcodierung.

Binokularer Aufsatz. Der binokulare Aufsatz ermöglicht eine visuelle Beobachtung des Bildes des Objekts; auf einem Stativgewinde montiert und mit einer Schraube gesichert.

Die Einstellung des Achsabstandes der Okulare entsprechend der Augenbasis des Beobachters erfolgt durch Verdrehen der Gehäuse mit Okulartuben im Bereich von 55 bis 75 mm.

Okulare. Das Mikroskop wird mit zwei Weitwinkelokularen mit einer 10-fachen Vergrößerung geliefert.

Drehvorrichtung. Die vierfach drehbare Vorrichtung gewährleistet den Einbau von Objektiven in Arbeitsposition. Der Objektivwechsel erfolgt durch Drehen des geriffelten Rings des Revolvers in eine feste Position.

Kondensator. Der Mikroskopbausatz enthält einen Abbe-Hellfeldkondensor mit Irisblende und Filter, Numerische Apertur A=1,25. Der Kondensor wird in einer Halterung unter dem Mikroskoptisch montiert und mit einer Schraube befestigt. Der Hellfeld-Kondensor hat eine Iris-Aperturblende und einen Klapprahmen zum Einbau eines Lichtfilters.

Beleuchtungseinrichtung. Um ein gleichmäßig beleuchtetes Bild von Objekten im Mikroskop zu erhalten, gibt es eine Beleuchtungs-LED-Vorrichtung. Die Beleuchtung wird mit einem Schalter an der Rückseite des Mikroskopsockels eingeschaltet. Durch Drehen des Glühlampen-Einstellrads, das sich an der Seitenfläche des Mikroskopfußes links vom Betrachter befindet, können Sie die Helligkeit der Beleuchtung ändern.

Fokusmechanismus. Der Fokussiermechanismus befindet sich im Mikroskopstativ. Das Fokussieren auf das Objekt erfolgt durch Bewegen des Objekttisches entlang der Höhe durch Drehen der Griffe, die sich auf beiden Seiten des Stativs befinden. Grobe Bewegungen werden mit einem größeren Griff ausgeführt, feine Bewegungen mit einem kleineren Griff.

Thementabelle. Der Objekttisch sorgt für eine Bewegung des Objekts in der horizontalen Ebene. Der Bewegungsbereich des Tisches beträgt 70 x 30 mm. Das Objekt wird auf der Tischoberfläche zwischen der Halterung und der Klemme des Präparationstreibers fixiert, wozu die Klemme zur Seite bewegt wird.

Arbeiten mit einem Mikroskop

Bevor Sie mit den Vorbereitungen beginnen, müssen Sie die Beleuchtung richtig einstellen. Dadurch erreichen Sie die maximale Auflösung und Bildqualität des Mikroskops. Um mit einem Mikroskop zu arbeiten, sollten Sie die Öffnung der Okulare so einstellen, dass die beiden Bilder zu einem verschmelzen. Der Dioptrienausgleichsring am rechten Okular sollte auf „Null“ eingestellt werden, wenn die Sehschärfe beider Augen gleich ist. Andernfalls ist es notwendig, eine allgemeine Fokussierung durchzuführen, dann das linke Auge zu schließen und durch Drehen des Korrekturrings die maximale Schärfe für das rechte zu erzielen.

Es wird empfohlen, die Untersuchung des Präparats mit der Linse der kleinsten Vergrößerung zu beginnen, die als Suchlinse bei der Auswahl eines Standorts für eine detailliertere Untersuchung verwendet wird. Anschließend können Sie mit stärkeren Linsen arbeiten.

Stellen Sie sicher, dass das 4x-Objektiv einsatzbereit ist. Dies hilft Ihnen, den Objektträger an Ort und Stelle zu setzen und auch das Objekt für die Untersuchung zu positionieren. Legen Sie den Objektträger auf den Objekttisch und klemmen Sie ihn vorsichtig mit den Federhaltern fest.

Schließen Sie das Netzkabel an und schalten Sie das Mikroskop ein.

Beginnen Sie Ihre Umfrage immer mit einem 4x-Ziel. Um Klarheit und Schärfe des Bildes des untersuchten Objekts zu erreichen, verwenden Sie die Grob- und Feinfokusknöpfe. Wenn das gewünschte Bild mit einem schwachen 4x-Objektiv erzielt wird, drehen Sie den Revolver auf den nächsthöheren Wert von 10x. Der Revolver sollte einrasten.

Während Sie ein Objekt durch das Okular beobachten, drehen Sie den Grobtrieb (großer Durchmesser). Verwenden Sie den Feinfokusknopf (kleiner Durchmesser), um das klarste Bild zu erhalten.

Um die Lichtmenge zu steuern, die durch den Kondensor fällt, können Sie die unter dem Tisch befindliche Irisblende öffnen oder schließen. Durch Ändern der Einstellungen können Sie das klarste Bild des untersuchten Objekts erzielen.

Achten Sie beim Fokussieren darauf, dass die Linse nicht mit dem Untersuchungsobjekt in Kontakt kommt. Bei einer bis zu 100-fachen Vergrößerung des Objektivs befindet sich das Objektiv sehr nahe am Objektträger.

Handhabung und Pflege des Mikroskops

1 Das Mikroskop ist sauber zu halten und vor Beschädigungen zu schützen.

2 Um das Aussehen des Mikroskops zu erhalten, muss es regelmäßig mit einem weichen Tuch abgewischt werden, das leicht mit säurefreier Vaseline getränkt ist, nachdem Staub entfernt wurde, und dann mit einem trockenen, weichen, sauberen Tuch abgewischt werden.

3 Die Metallteile des Mikroskops müssen sauber gehalten werden. Zur Reinigung des Mikroskops sollten spezielle schmierende, nicht korrosive Flüssigkeiten verwendet werden.

4 Um die optischen Teile des Vorsatzes vor Staub zu schützen, müssen die Okulare in den Okulartuben belassen werden.

5 Berühren Sie die Oberflächen optischer Teile nicht mit den Fingern. Wenn sich Staub auf der Objektivlinse befindet, sollte dieser mit einem Blasepinsel oder einer Bürste entfernt werden. Wenn Staub in das Objektiv eingedrungen ist und sich auf den Innenflächen der Objektive ein trüber Belag gebildet hat, ist es notwendig, das Objektiv zur Reinigung in eine Optikwerkstatt zu schicken.

6 Schützen Sie das Mikroskop vor Stößen und Stößen, um eine Fehlausrichtung zu vermeiden.

7 Um zu verhindern, dass Staub auf das Innere der Linsen gelangt, sollte das Mikroskop unter einem Koffer oder in seiner Verpackung aufbewahrt werden.

8 Zerlegen Sie das Mikroskop und seine Komponenten nicht zur Fehlersuche.

Sicherheitsmaßnahmen

Beim Arbeiten mit einem Mikroskop ist elektrischer Strom eine Gefahrenquelle. Das Design des Mikroskops schließt die Möglichkeit eines versehentlichen Kontakts mit spannungsführenden Teilen aus.

MIKROSKOP- ein optisches Gerät zur Gewinnung vergrößerter Bilder von Objekten oder Details ihrer Struktur, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind; ist eines der am häufigsten verwendeten Instrumente in Biologie und Medizin.

Geschichtlicher Bezug

Die Fähigkeit von Systemen mit zwei Linsen, das Bild von Objekten zu verbessern, war den Handwerkern bekannt, die Brillen herstellten (siehe). Solche Eigenschaften von halbkugelförmigen und plankonvexen Linsen waren Optikern und Kunsthandwerkern in den Niederlanden und im Norden bekannt. Italien im 16. Jahrhundert Es ist nachweisbar, dass etwa um 1590 das Gerät Typ M. von Jansen (Z. Jansen) in den Niederlanden gebaut wurde.

Zunächst erschienen einfache Objektive, die aus einer einzigen Linse bestanden (siehe Lupe), und dann wurden komplexere Objektive konstruiert, die neben dem Objektiv auch ein Okular hatten.

Die rasche Verbreitung und Verbesserung von M. begann, nachdem Galilei (G. Galilei), der das von ihm entworfene Teleskop verbesserte, begann, es als eine Art M. (1609 -1610) zu verwenden, indem er den Abstand zwischen Linse und Okular änderte.

Später, im Jahr 1624, reduzierte Galileo die Abmessungen seines Mikroskops erheblich, nachdem er die Herstellung von Linsen mit kürzerer Brennweite erreicht hatte.

1625 schlug ein Mitglied der römischen „Akademie der Wachenden“ („Academia dei lincei“) I. Faber den Begriff „Mikroskop“ vor.

Die ersten Erfolge im Zusammenhang mit M.'s Anwendung in wissenschaftlichen Bio-Forschungen wurden von Hook (R. Hooke) erzielt, der als Erster eine Pflanzenzelle beschrieb (ca. 1665).

A. Levenguk entdeckte und skizzierte mit Hilfe von M. Spermatozoen, verschiedene Protozoen, Details der Struktur des Knochengewebes (1673 - 1677).

1668 B]. Nachdem Divini eine Feldlinse am Okular befestigt hatte, schuf er ein Okular des modernen Typs; 1673 führte Haveliy eine Mikrometerschraube ein, und Hertel schlug vor, einen Spiegel unter dem Mikroskoptisch zu platzieren. So begann M. von jenen grundlegenden Details aus zu montieren, Roggen sind ein Teil der modernen Biol. M.

Zu Beginn des 18. Jahrhunderts M. erschien in Russland; hier entwickelte Euler (Z. Euler) erstmals Methoden zur Berechnung der optischen Komponenten des Mikroskops.

Im 18. und 19. Jahrhundert M. verbesserte sich weiter. 1827 verwendete G. B. Amici erstmals ein Immersionsobjektiv in M.

Ende des 18. - Anfang des 19. Jahrhunderts. Es wurde ein Design vorgeschlagen und eine Berechnung für achromatische Linsen für M. durchgeführt, wodurch sich ihre optischen Eigenschaften erheblich verbesserten und die Vergrößerung von Objekten, die durch solche M. bereitgestellt wurden, von 500 auf 1000-fach anstieg.

1850 die Engländer. Optiker Sorby (N. S. Sorby) entwarf das erste Mikroskop zur Beobachtung von Objekten in polarisiertem Licht.

1872-1873. Abbe (E. Abbe) hat in M. Proceedings of English die klassische Theorie der Bildentstehung von nicht leuchtenden Objekten entwickelt. Optik J. Sirks (1893) markierte den Beginn der Interferenzmikroskopie.

1903 schufen R. Zsigmondy und H. Siedentopf ein Ultramikroskop, 1911 beschrieb M. Sagnac das erste Zweistrahl-Interferenzmikroskop, 1935 schlug F. Zernicke vor, das Phasenkontrastverfahren zur Beobachtung von transparentem, schwach streuendem Licht in M. zu verwenden Objekte. Mitte des 20. Jahrhunderts das Elektronenmikroskop erfunden wurde, erfand 1953 der finnische Physiologe Wilskaya (A. Wilska) das anoptrale M.

M. V. Lomonosov, I. P. Kulibin, L. I. Mandelstam, D. S. Rozhdestvenskii, A. A. Lebedev und S. I. Vavilov, V.P. Linnik, D. D. Maksutov und andere.

Biologisches Mikroskopgerät

Biological M. (Abb. 1) ist auf einem massiven Stativ (Basis) montiert, das meistens eine Hufeisenform hat. Die Basis ist mit einer Halterung ausgestattet, in deren Inneren sich eine Mikromechanikbox zur Feinjustierung des M-Rohrs befindet.Zusätzlich hat die Mikromechanikbox eine Führung für die Kondensorhalterung. An der Oberseite des Mikromechanikkastens ist mit einer speziellen Halterung ein drehbarer Zentriertisch befestigt. Der bogenförmige Röhrenhalter ist in seinem unteren Teil mit einer Makroschraube mit zwei Lämmern ausgestattet, die der groben Bewegung der Röhre dient. Der obere Teil des Tubushalters ist mit einem Kopf zum Anbringen eines Revolvers mit Sockeln für Objektive von unten und einem speziellen Sitz zum Anbringen von Wechseltuben ausgestattet: einem Fernglasaufsatz für visuelle Studien und einem monokularen geraden Tubus zum Fotografieren.

Der M.-Subjekttisch hat eine Vorrichtung zum Bewegen des betreffenden Medikaments in zueinander senkrechten Richtungen. Das Ablesen der Bewegung des Medikaments in die eine oder andere Richtung kann auf Skalen mit Nonius mit einer Genauigkeit von 0,1 mm erfolgen.

Reis. Abb. 2. Prinzipielles optisches Diagramm eines biologischen Mikroskops mit Beleuchtung: 1 - Auge des Beobachters; 2 - Okular; 3 - betrachtetes Objekt (Vorbereitung); 3 - ein imaginäres umgekehrtes Bild eines vom Okular gebildeten Objekts, dessen Strahlen, die durch die optischen Systeme des Auges des Betrachters treten, ein reales Bild des Objekts auf der Netzhaut des Auges erzeugen; 3" - umgekehrtes und vergrößertes reales Bild des Objekts; 4 - Linse; 5 - Kondensor, der einen vom Spiegel reflektierten Lichtstrahl auf das Objekt konzentriert; 6 - Aperturblende; 7 - Spiegel; 8 - Feldblende; 9 - Linse - Kollektor der Beleuchtung; 10 - Lichtquelle; 11 - Objektträger, auf dem das betrachtete Objekt platziert wird; D - Entfernung der besten Sicht; Pfeile zeigen den Strahlengang im optischen System des Mikroskops.

Optisches Hauptschema biol. M. ist in Abbildung 2 dargestellt.

Die vom Spiegel reflektierten Lichtstrahlen werden von einem Kondensor gesammelt. Der Kondensor (Abb. 3) besteht aus mehreren Linsen, die in einem Metallrahmen montiert sind, der mit einer Schraube in der Hülse der Kondensorhalterung befestigt ist, und ist ein lichtstarkes Kurzfokusobjektiv. Die Lichtstärke (Apertur) des Kondensors hängt von der Anzahl der Linsen ab. Je nach Beobachtungsverfahren kommen unterschiedliche Arten von Kondensoren zum Einsatz: Hell- und Dunkelfeldkondensor; Kondensoren, die eine schräge Beleuchtung erzeugen (in einem Winkel zur optischen Achse von M.); Kondensoren für Phasenkontrastuntersuchungen usw. Ein Dunkelfeldkondensor für Durchlicht sorgt für eine Beleuchtung des Präparats mit einem hohlen Lichtkegel mit einem großen Winkel; Der Kondensor für reflektiertes Licht ist ein ringförmiges Spiegel- oder Spiegel-Linsen-System um die Linse herum, das sogenannte. Epikondensator.

Zwischen dem Spiegel und dem Kondensor befindet sich eine Irisblende (Iris-Blende), auch Apertur genannt, da der Grad ihrer Öffnung die Apertur des Kondensors regelt, sollten die Ränder immer etwas niedriger sein als die Apertur des verwendeten Objektivs. Die Blende im Kondensor kann sich auch zwischen seinen einzelnen Linsen befinden.

Das optische Hauptelement von M. ist die Linse. Es gibt ein echtes umgekehrtes und vergrößertes Bild des zu untersuchenden Objekts. Die Linsen sind ein System von zueinander zentrierten Linsen; Die Linse, die dem Objekt am nächsten ist, wird Frontlinse genannt. Das reale Bild des Objekts, das es liefert, leidet unter einer Reihe von Aberrationen (siehe), die jeder einfachen Linse inhärent sind und durch darüberliegende Korrekturlinsen eliminiert werden. Die meisten dieser Linsen sind recht komplex: Sie bestehen aus verschiedenen Glasarten oder sogar anderen optischen Materialien (z. B. Fluorit). Objektive werden nach dem Grad der Aberrationskorrektur in mehrere Gruppen eingeteilt. Am einfachsten sind achromatische Objektive, sie haben für zwei Wellenlängen einen korrigierten Farbfehler und behalten nur eine geringe Restfärbung des Bildes (Halo). Halbapochromatische oder Fluoritsysteme haben etwas weniger chromatische Aberration: Ihre chromatische Aberration wird für drei Wellenlängen korrigiert. Planachromatische und planapochromatische Systeme eliminieren die Bildkrümmung (d. h. ergeben ein flaches Bildfeld) und chromatische Aberrationen. Jedes Objektiv ist durch seine eigene Vergrößerung, Brennweite, numerische Apertur und einige andere Konstanten gekennzeichnet. Die eigene Vergrößerung hängt von der vorderen Brennweite des Objektivs ab, nach deren Größe Objektive unterteilt werden in starke (mit einer Brennweite von 1,5-3 mm), mittlere Leistung (mit einer Brennweite von 3,5 mm), mittlere ( Brennweite von 5-12 mm) y schwach (Brennweite 12-25 mm) und am schwächsten (Brennweite über 25 mm).

Die numerische Apertur von Objektiven (und Kondensoren) wird bestimmt durch das Produkt Sin aus dem halben Öffnungswinkel, unter dem das Objekt das Zentrum der Frontlinse des Objektivs (seine „Pupille“) und die Vorderseite des Kondensors „sieht“. Linse, durch den Brechungsindex des zwischen diesen optischen Systemen eingeschlossenen Mediums. Ist dieses Medium abwechselnd Luft und eine Platte eines Objektträgers, auf der ein Gegenstand liegt, dann kann die numerische Apertur nicht größer als 0,95 sein, da die Brechzahl von Luft 1 ist. Um die numerische Apertur zu erhöhen, wird die Linse eingetaucht ( Immersion) in Wasser, Glyzerin oder Immersionsöl, also in ein solches Medium, dessen Brechungsindex größer als 1 ist. Solche Objektive nennt man Immersionsobjektive. M. Objektive für die Untersuchung von Objekten im Durchlicht sind für die Verwendung von Deckgläsern konzipiert, Objektive für die Untersuchung im Auflicht ermöglichen die Betrachtung eines Objekts ohne Deckglas.

Reis. 4. Schematische Darstellung des Huygens-Okulars (I) und des Strahlengangs darin, der das Bild (II) bildet: 1,9 - Feldlinse; 2.6 - Membran; 3 - Okularrahmen; 4.8 - Augenlinse; 5 - optische Hauptachse; 7 - Austrittspupille; 10 - primäres Bild; H und H" sind die Hauptebenen.

Das vom Objektiv gelieferte Bild wird durch ein optisches System, das Okular genannt wird, betrachtet. Das Bild im Okular ist ein vergrößertes imaginäres. Die Vergrößerung von Okularen ist normalerweise auf ihrer Fassung angegeben, z. 5x, 10x, 15x usw. Okulare lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen: Normal, mit normalem Gesichtsfeld, und Weitwinkel. Von den verschiedenen Okularsystemen sind das Huygens-Okular und das Ramsden-Okular die gebräuchlichsten. Das Huygens-Okular (Abb. 4), das aus zwei plankonvexen Linsen besteht, deren konvexe Seite zum Objektiv zeigt, wird verwendet, wenn mit achromatischen und planchromatischen Objektiven bei niedrigen Vergrößerungen gearbeitet wird. Das Ramsden-Okular (Abb. 5) besteht ebenfalls aus zwei plankonvexen Linsen, jedoch mit einander zugewandten konvexen Seiten. Dieses Okular kann auch als Lupe verwendet werden (siehe).

Zur Korrektur (Kompensation) der verbleibenden chromatischen Aberrationen des Objektivs, sog. Kompensationsokulare; die stärksten von ihnen geben eine 20-fache Steigerung.

Kompensationsokulare bestehen aus einer Kombination von geklebten und einfachen Linsen, die so aufeinander abgestimmt sind, dass ihr Farbfehler invers zum Restchromatismus eines apochromatischen Objektivs ist und somit den Restchromatismus des Objektivs kompensiert. Fotookulare und Projektionsokulare werden verwendet, um ein Bild auf einen Film oder eine Leinwand zu projizieren. In nek-ry-Fällen in M. anstelle von Okularen verwenden Sie sog. Gomals sind optische Systeme, die die Bildkrümmung apochromatischer Objektive korrigieren und für Bildprojektion und Fotografie konzipiert sind. Für die Messung der Umfänge der untersuchten mikroskopischen Objekte verwenden Sie das Okularmikrometer (siehe).

Beleuchtungen für Mikroskope

Als Lichtquelle für M. können die unterschiedlichsten Lampen dienen: Glühlampen, Quecksilber-Quarz usw.

Bei der Arbeit mit starken Lichtquellen werden Wärmeschutzfilter (Ganzglas- oder flüssigkeitsgefüllte durchscheinende Platten) verwendet, um Präparate vor Überhitzung oder Austrocknung zu schützen und Lichtstrahlen ungenutzter Wellenlängen (z. B. Strahlen des langwelligen Teils) zu absorbieren des Spektrums) und Wärmestrahlen. Bei der Untersuchung des Medikaments im Durchlicht befindet sich die Lichtquelle unter dem Objekt, bei der Untersuchung im Auflicht über dem Objekt oder seitlich davon. In einigen, Kap. Arr. Forschung, M., zum Beispiel. MBI-6, MBI-15 usw., spezielle Strahler gehören zum M-Design, ansonsten kommen handelsübliche Strahler verschiedener Marken zum Einsatz. Einige von ihnen haben Transformatoren, die die der Lampe zugeführte Spannung stabilisieren, und Rheostate, um die Glühung der Lampe zu regulieren.

Das einfachste Gerät ist der OS-14-Illuminator. Es wird bei der Beobachtung von Kleinstobjekten im Durchlicht im Hellfeld eingesetzt. Der Illuminator OI-19 hat eine intensivere Lichtquelle und wird für Beobachtungen im Hell- und Dunkelfeld, nach dem Phasenkontrastverfahren usw. sowie für die Mikrofotografie im Hellfeld verwendet. Der Illuminator OI-25 ist für Beobachtungen im Durchlicht vorgesehen. Es wird anstelle eines Spiegels direkt unter dem Kondensator installiert. Dieser Illuminator wird häufig verwendet, wenn mit tragbaren M-Modellen gearbeitet wird.Der Illuminator OI-9M wird in Kap. Arr. während der Arbeit im Durchlicht mit polarisierendem M.; Der Illuminator OI-24 wird bei der Arbeit mit biologischem und polarisierendem M verwendet. Er ist zum Fotografieren von Mikroobjekten konzipiert und verfügt über eine Reihe von Lichtfiltern. Der Lumineszenz-Illuminator SI-18 wird verwendet, um mit Biol., Lumineszenz und anderen M zu arbeiten. Die darin enthaltene Lichtquelle ist eine Quecksilber-Quarz-Lampe, mit der Sie mit Licht im UV-Teil des Spektrums arbeiten können, sowohl durchgelassen als auch reflektiert .

Optischer Aufbau und Funktionsprinzip des Mikroskops

Der Bildaufbau in M. lässt sich aus der Sicht der geometrischen Optik erklären. Lichtstrahlen einer Lichtquelle fallen durch einen Spiegel und einen Kondensor auf das Objekt. Das Objektiv baut ein reales Bild des Objekts auf. Dieses Bild wird durch ein Okular betrachtet. Die Gesamtzunahme von M. (G) ist definiert als das Produkt der linearen Vergrößerung der Linse (β) durch die Winkelvergrößerung des Okulars (G ok): G \u003d β * G ok; β \u003d Δ / f "ob, wobei Δ der Abstand zwischen dem hinteren Fokus des Objektivs und dem vorderen Fokus des Okulars ist, a f" ob die Brennweite des Objektivs ist. Okularvergrößerung G ok \u003d 250 / f "ok, wobei 250 der Abstand vom Auge zum Bild in mm ist, f" ok die Brennweite des Okulars ist. Die Vergrößerung der Linsen liegt normalerweise zwischen 6,3 und 100 und die der Okulare zwischen 7 und 15. Die Gesamtvergrößerung von M. liegt im Bereich von 44 bis 1500; es kann berechnet werden, indem die Werte multipliziert werden, die die Vergrößerung von Okular und Objektiv charakterisieren. Es ist technisch möglich, M zu schaffen, Linsen und Okulare to-rykh werden die allgemeine Vergrößerung geben, die 1500 wesentlich übertritt. Jedoch ist es gewöhnlich unzweckmäßig. Einen wesentlichen Beitrag zum Bildaufbau in M. leisten die Phänomene der Beugung und Interferenz des Lichts. Jeder kleine Punkt des beleuchteten Objekts wird nach der Theorie von Huygens selbst gleichsam zum Zentrum einer neuen Lichtwelle, die sich in alle Richtungen ausbreitet. In diesem Fall interferieren alle austretenden Wellen und bilden Beugungsspektren, während dunkle und helle Bereiche (Minima und Maxima) erscheinen. Nach Abbes Theorie ist ein Bild in einer Linse nur dann einem Objekt ähnlich, wenn alle ausreichend intensiven Maxima in die Linse fallen. Je weniger Maxima am Aufbau des Bildes des Objekts beteiligt sind, desto weniger ähnelt das Bild dem Objekt.

Arten von Mikroskopen

Neben biologischen M. gibt es stereoskopische, Kontakt-, Dunkelfeld-, Phasenkontrast-, Interferenz-, Ultraviolett-, Infrarot-, Polarisations-, Lumineszenz-, Röntgen-, Scan-, Fernseh-, holographische, Vergleichsmikroskope und andere Arten von M. Einige davon, zB Phasenkontrast und Lumineszenz, können bei Bedarf auf Basis gängiger biol. M. mit Hilfe entsprechender Präfixe.

Stereoskopisches Mikroskop stellt in der Tat zwei M. dar, die durch ein einziges Muster so vereint sind, dass das linke und das rechte Auge das Objekt aus verschiedenen Winkeln sehen. Dadurch entsteht ein stereoskopischer Effekt, der die Untersuchung vieler 3D-Objekte erleichtert. Dieser M. ist in verschiedenen Bereichen der biomedizinischen Forschung weit verbreitet. Es ist besonders notwendig bei der Durchführung von Mikromanipulationen während der Überwachung (Biol, Forschungen, mikrochirurgische Operationen usw.). Die Bequemlichkeit der Orientierung im Sichtfeld von M. wird durch die Einbeziehung von Prismen in sein optisches Schema geschaffen, um Roggen die Rolle von Umkehrsystemen zu spielen: Das Bild in einem solchen stereoskopischen M. ist gerade und nicht invertiert.

Stereoskopische M. haben in der Regel einen kleinen Anstieg, nicht mehr als das 120-fache. Produzierte M. können in zwei Gruppen unterteilt werden: M. mit zwei Objektiven (BM-56 usw.) und M. mit einem Objektiv (MBS-1, MB S-2, MBS-3 usw.). Binokulares M. BM-56 ist das einfachste stereoskopische M. und besteht aus zwei unabhängigen optischen Systemen, von denen jedes ein separates Bild liefert.

Stereoskopischer M. MBS-1 arbeitet im Durchlicht und Auflicht (Abb. 6). Stereoscopic M. MB S-2 verfügt über ein universelles Stativ, mit dem Sie mit großen Objekten arbeiten können. Das stereoskopische M. MBS-3 unterscheidet sich von den vorherigen durch sein optisches Design, bei dem die sphärochromatische Aberration stark reduziert und die Bildkrümmung korrigiert wird.

Es gibt auch ein spezielles binokulares Stirn-M., das für mikrochirurgische Eingriffe konzipiert ist (siehe Mikrochirurgie, Mikrurgy), und ein Operationsmikroskop (siehe).

Vergleich Mikroskope bestehen aus zwei strukturell kombinierten gewöhnlichen Linsen mit einem einzigen Okularsystem. In einem solchen M. sind in zwei Hälften des Sichtfelds Bilder von zwei Objekten gleichzeitig sichtbar, was es ermöglicht, sie nach Farbe, Struktur, Verteilung der Elemente usw. zu vergleichen. M. dieses Typs wird im Vergleich verwendet Untersuchung beliebiger Objekte unter normalen und pathologischen Bedingungen, in vivo-Bedingungen und nach Fixierung oder Färbung durch verschiedene Methoden. M.-Vergleiche werden auch in der Gerichtsmedizin verwendet.

Kontaktmikroskop, verwendet für die intravitale Untersuchung verschiedener biologischer Strukturen, unterscheidet sich von anderen M. durch das Vorhandensein spezieller Kontaktlinsen, die modifizierte Immersionslinsen darstellen. Darauf wurde zunächst eine dünne Glasplatte geklebt und direkt mit der Oberfläche des Untersuchungsobjekts in Kontakt gebracht. 1963 schlug und entwarf A. P. Grammatin Linsen, die speziell für die Kontaktmikroskopie entwickelt wurden. Die Fokussierung in einer Kontaktlinse erfolgt durch ein spezielles optisches System, da die Linse fest gegen das Objekt gedrückt wird. Beim fluoreszierenden Kontakt M. wird der untersuchte Bereich des Objekts mit kurzwelligen Strahlen durch eine Kontaktlinse unter Verwendung eines undurchsichtigen Fensters mit einem Interferenzstrahlteiler beleuchtet.

Dunkelfeldmikroskop, das in der Dunkelfeldarbeit verwendet wird (siehe Dunkelfeldmikroskopie), ermöglicht es, Bilder von transparenten, nicht absorbierenden Objekten zu beobachten, die unter Hellfeldbeleuchtung nicht sichtbar sind. Solche Objekte sind oft biol. Objekte. Bei der Dunkelfeld-M. wird das Licht einer Beleuchtung und eines Spiegels durch einen speziellen Kondensor, den sogenannten. Dunkelfeld-Kondensor. Beim Austritt aus dem Kondensor bildet der Hauptteil der Lichtstrahlen, der beim Durchtritt durch ein transparentes Präparat seine Richtung nicht geändert hat, einen Strahl in Form eines Hohlkegels, der nicht innerhalb dieses Kegels in die Linse fällt. Das Bild im Dunkelfeld M. entsteht nur durch einen kleinen Teil der an den Mikropartikeln des Präparates innerhalb dieses Hohlkegels gestreuten und durch die Linse tretenden Strahlen. Dunkelfeld-M. wird für mikrochirurgische Operationen an einzelnen Zellen verwendet, wenn der Mechanismus des Reparaturprozesses untersucht wird, die verschiedenen Zustände von Zellelementen registriert werden usw. Die Dunkelfeldmikroskopie kann auch verwendet werden, um Objekte zu untersuchen, deren Abmessungen viel kleiner sind als die Auflösung von Licht M. (siehe . Ultramikroskop).

Phasenkontrastmikroskop und seine Vielfalt - Anoptral M. werden verwendet, um Bilder von transparenten und farblosen Objekten zu erhalten, die bei Beobachtung mit der Hellfeldmethode nicht sichtbar sind. Üblicherweise können diese Objekte nicht gefärbt werden, da sich die Färbung nachteilig auf ihre Struktur, die Lokalisierung chemischer Substanzen, auswirkt. Verbindungen in Zellorganellen usw. (siehe Phasenkontrastmikroskopie). Diese Methode ist in der Mikrobiologie weit verbreitet. In den klinisch-diagnostischen Laboratorien wird es für die Forschung des Urins, der nicht fixierten Texturen (zB, bei der Diagnostik der bösartigen Geschwülste), nek-ry fixiert gistol verwendet. Präparate (siehe Histologische Forschungsmethoden).

Reis. Abb. 7. Optisches Schema eines Phasenkontrastmikroskops mit einer Beleuchtung: 1 - Beleuchtung; 2 - Aperturblende; 3 - Kondensator; 4 - untersuchtes Objekt; 4 "- Bild des untersuchten Objekts; 5 - Objektiv; 6 - Phasenplatte, auf deren Oberfläche sich ein ringförmiger Vorsprung oder eine ringförmige Nut befindet, der sogenannte Phasenring (durchgezogene Pfeile zeigen den Verlauf gewöhnlicher Strahlen, gepunktete Pfeile zeigen durchbrochene).

Beim Phasenkontrast-M. (Abb. 7) ist im vorderen Fokus des Kondensors eine Aperturblende eingebaut, deren Loch die Form eines Rings hat. Das von ihm aufgebaute Bild wird in der Nähe des hinteren Fokus des Objektivs gebildet, und dort ist auch eine Phasenplatte installiert. Es kann auch außerhalb des Fokus der Linse installiert werden (häufig wird der Phasenring direkt auf die Oberfläche einer der Linsenlinsen aufgebracht), aber die Lichtstrahlen der Beleuchtung, die durch das Objekt gehen, müssen die Phase vollständig passieren Ring, der sie erheblich schwächt und ihre Phase um eine Viertelwellenlänge ändert. Auch im Präparat leicht abgelenkte (gestreute) Strahlen fallen nicht in den Phasenring und erfahren keine Phasenverschiebung. Unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung der Lichtstrahlen im Arzneimittelmaterial wird die Phasendifferenz zwischen den abgelenkten und nicht abgelenkten Strahlen verstärkt; Als Ergebnis der Interferenz von Licht in der Bildebene verstärken oder schwächen sich die Strahlen gegenseitig, wodurch ein Kontrastbild der Struktur des Präparats entsteht.

Die Industrie stellt verschiedene Phasenkontrastgeräte für M her. Das Phasenkontrastgerät KF-4 besteht aus einem Kondensor und einem Objektivsatz. Es kann mit biol., polarisierenden, lumineszierenden und anderen M verwendet werden. Das Phasenkontrastgerät KF-5 unterscheidet sich von KF-4 dadurch, dass die Phasenplatten auf seinen Linsen in Form von zwei Ringen aufgebracht sind, der Bildkontrast ist ebenfalls etwas höher. Das Phasenkontrastgerät MFA-2 unterscheidet sich vom KF-4 in der Größe der Phasenringe und in der Art ihrer Anwendung.

anoptral M. ist eine Art Phasenkontrast-M. und ermöglicht die Untersuchung kontrastarmer lebender Objekte (Protozoen, Bakterien, Viren), liefert aber ein kontrastreicheres Bild als ein herkömmliches Phasenkontrast-Mikroskop. Bei der Verwendung von Anoptral M. kann das Auftreten von Lichthöfen um das Bild von Objekten in einigen Fällen als unerwünscht angesehen werden. Die Industrie produziert ein Kit für anoptrale Mikroskopie KAF-2 usw.

Interferenzmikroskop Es soll die gleichen Probleme lösen wie das Phasenkontrast-M., es gibt jedoch auch signifikante Unterschiede zwischen ihnen. Beim Interferenzmagnetismus ist es möglich, Ausschnitte von Objekten mit nicht nur großen, sondern auch kleinen Gradienten des Brechungsindex oder der Dicke zu beobachten, dh es ist möglich, die Details von transparenten Objekten unabhängig von ihrer Form und Größe zu untersuchen und nicht nur ihre Konturen, wie bei Phasenkontrast-M.

Das der Konstruktion eines Interferenzmessgeräts zugrunde liegende Prinzip besteht darin, dass sich jeder in das Messgerät eintretende Strahl in zwei Teile aufteilt: Einer der empfangenen Strahlen wird durch das beobachtete Partikel des Objekts geleitet, und der andere führt es entlang des gleichen oder eines zusätzlichen optischen Zweigs des Messgeräts (Abb. 8). Im Okularteil eines solchen Mikroskops verbinden sich beide Strahlen wieder und interferieren miteinander.

Interferenz M. eignet sich zur Untersuchung von lebendem und nicht fixiertem Gewebe, es ermöglicht die Verwendung verschiedener Geräte zur Durchführung von Messungen, auf deren Grundlage beispielsweise die Masse der Trockenmasse einer Pflanzen- oder Tierzelle, die Konzentration berechnet werden kann , Größe eines Objekts, Proteingehalt in lebenden und festen Objekten usw. (Abb. 9).

Die Industrie gibt eine große Menge verschiedener Interferenzen M. heraus, die für biol., medizinische, metallographische und andere Forschungen bestimmt sind. Ein Beispiel ist das Interferenz-Biol-Mikroskop MBIN-4, das zur Untersuchung von Proben im Durchlicht nach der Interferenzmethode entwickelt wurde. Es erlaubt Ihnen auch, den Unterschied im Verlauf der Strahlen zu messen, die auftreten, wenn sie verschiedene Teile des Objekts durchdringen.

Das Interferenzkontrastverfahren wird oft mit anderen Mikroskopieverfahren kombiniert, z. B. bei der Beobachtung von Objekten im polarisierten Licht, im UV-Licht usw., wodurch beispielsweise der Gehalt an Nukleinsäuren in der Gesamttrockenmasse des Objekts bestimmt werden kann.

Ultraviolett- und Infrarotmikroskope entwickelt, um Objekte in ultravioletten (UV) und infraroten (IR) Strahlen zu untersuchen. Diese M. sind mit Kameras, Leuchtschirmen oder elektronenoptischen Konvertern zur Bildfixierung ausgestattet. Das Auflösungsvermögen von UV-Mikroskopen ist viel höher als das von gewöhnlichen Mikroskopen, da ihre wellenlängenabhängige Grenzauflösung geringer ist. Die Wellenlänge des in der UV-Mikroskopie verwendeten Lichts beträgt 400–250 nm, während die Wellenlänge des sichtbaren Lichts 700–400 nm beträgt. Der Hauptvorteil von UV-Mikroskopen besteht jedoch darin, dass die im sichtbaren Licht transparenten Partikel vieler Substanzen UV-Strahlung bestimmter Wellenlängen stark absorbieren und daher in UV-Bildern gut sichtbar sind. Eine Reihe von Substanzen, die in pflanzlichen und tierischen Zellen enthalten sind, haben charakteristische Absorptionsspektren im UV-Bereich des Spektrums. Solche Substanzen sind Proteine, Purinbasen, Pyrimidinbasen, aromatische Aminosäuren, bestimmte Lipide, Vitamine, Thyroxin und andere biologisch aktive Verbindungen.

Das Forschungs-UF-Mikroskop MUF-6 (Abb. 10) ist für Biol-, Forschungen im Durchgangs- und Reflexionslicht vorbestimmt. Es ermöglicht das Fotografieren von Objekten sowie die fotografische Aufzeichnung der optischen Dichte und Absorptionsspektren von Probenbereichen bei Beleuchtung mit monochromatischem Licht.

Die mikrophotometrische Ultraviolett-Installation MUF-5 ist für die Erforschung biologischer Objekte im Durchlicht bestimmt. Es kann zur automatischen Aufnahme von Absorptionsspektren verwendet werden, indem mit einem scannenden Objekttisch Änderungen der optischen Dichte entlang der ausgewählten Richtung im gewünschten Spektralbereich aufgezeichnet und die Fluoreszenz von Objekten fotografiert werden.

Die Beobachtung von Objekten mit einem Infrarotmikroskop erfordert auch die Umwandlung eines für das Auge unsichtbaren Bildes in ein sichtbares Bild, indem es fotografiert oder mit einem elektronenoptischen Konverter verwendet wird. Infrarotmikroskop, zB. Mit MIC-1 (Abb. 11) können Sie die innere Struktur von Objekten untersuchen, die für sichtbares Licht undurchsichtig sind (z. B. Zool., Paläontol., Anthropol, Präparate usw.). Das von der Industrie produzierte Infrarotmikroskop MIK-4 ermöglicht die Untersuchung von Objekten unter Licht mit einer Wellenlänge von 750 bis 1200 nm, auch in polarisiertem Licht.

Polarisierendes Mikroskop ermöglicht es Ihnen, die zu untersuchenden Objekte in polarisiertem Licht zu beobachten und wird verwendet, um Medikamente zu untersuchen, deren optische Eigenschaften heterogen sind, d.h. die sogenannten. anisotrope Objekte (siehe Anisotropie). Solche Objekte sind Myo- und Neurofibrillen, Kollagenfasern usw. Das vom Illuminator im System solcher M. emittierte Licht wird durch einen Polarisator geleitet; Polarisation (siehe), die gleichzeitig dem Licht mitgeteilt wird, ändert sich bei seinem nachfolgenden Durchgang durch das Medikament (oder die Reflexion davon). Es gibt die Möglichkeit, verschiedene Elemente in einem Präparat und deren räumliche Ausrichtung zuzuordnen, was besonders wichtig ist, wenn man Medizinisch-Biol studiert. Objekte. Bei der Polarisation von M. kann sowohl im Durchlicht als auch im Auflicht geforscht werden. Die Knoten der Polarisationslinsen sind für präzise quantitative Messungen ausgelegt: Die Okulare haben Fadenkreuze, mikrometrische Skalen usw.; Der rotierende Objekttisch hat einen goniometrischen Schenkel.

Die Industrie stellt polarisierende Linsen für verschiedene Zwecke her. Ein Beispiel solchen M. ist das universelle polarisierende Mikroskop MIN-8 (die Abb. 12), to-ry hat die notwendige Ausrüstung und das Zubehör für andere polarisierende Forschungen, außer mikroskopisch. Die besten ausländischen Instrumente dieser Art sind die universellen Mikroskope "Ortholux-Pol" der Firma "Leitz" (Deutschland) und "Pol" der Firma "Opton".

Lumineszenzmikroskop. Das Gerät von Lumineszenz M. basiert auf nek-ry physical. Gesetze der Lumineszenz (siehe Lumineszenzmikroskopie). Die hohe Empfindlichkeit von lumineszierendem M. wird in mikrobiol., immunol., tsitol und biophysikalischen Forschungen verwendet.

Das von der Industrie hergestellte Lumineszenzmikroskop ML-3 dient zum Beobachten und Fotografieren von Objekten im Licht ihrer sichtbaren Fluoreszenz im Auflicht. Das Lumineszenzmikroskop ML-2 unterscheidet sich vom ML-3 durch die Möglichkeit, Objekte im Durchlicht zu beobachten. Die öfter verwendeten Leuchtmittel zusammen mit gewöhnlichem M. enthalten den Illuminator mit einer Quecksilberlampe, eine Reihe von Lichtfiltern und sog. Opaker Illuminator zur Beleuchtung von Präparaten von oben. In Kombination mit konventionellem Lumineszenz-M. wird die photometrische Justierung FMEL-1 verwendet, die zur quantitativen Messung der Intensität der sichtbaren Fluoreszenz dient. Das Mikrofluorometer MLI-1 wird verwendet, um ultraviolette und sichtbare Fluoreszenz in reflektiertem Licht zu untersuchen. Das Gerät ermöglicht quantitative Fluoreszenzmessungen, Fotografie, Messung von Fluoreszenzspektren, Fluoreszenzanregung.

Röntgenmikroskop entwickelt, um das Objekt in Röntgenstrahlen zu untersuchen. Die Fokussierung der Strahlen in Röntgen M. hat die Besonderheiten: dazu werden in ihnen die gekrümmten Ebenen des Spiegels verwendet. In X-ray M. gibt es auch eine Mikrofokusquelle für Röntgenstrahlung und Bilddetektoren: fotografische Filme oder elektronenoptische Konverter. Röntgenmikroskope dieses Typs haben eine Reihe von Nachteilen, die mit den strukturellen Mängeln von Einkristallen und den Schwierigkeiten bei der präzisen Bearbeitung von Spiegeln verbunden sind, weshalb sie nicht weit verbreitet sind.

Das Projektionsprinzip oder "Schatten"-Röntgenstrahl M. basiert auf der Projektionsmethode in einem divergenten Strahlenbündel aus einer punktförmigen Supermikrofokus-Röntgenstrahlenquelle. Solche M. haben auch Kameras für ein Mikroobjekt und ein Aufnahmegerät. Die lineare Auflösung von M. dieses Typs beträgt bis zu 0,1 Mikrometer.

Röntgenstrahlen M. verwenden bei der Forschung der Objekte, verschiedene Bereiche to-rych absorbieren selektiv die Röntgenstrahlen, sowie die Objekte, die für andere Strahlen undurchsichtig sind. Nek-ry-Modelle von X-ray M. sind mit Konvertern für Röntgenstrahlung in sichtbaren und Fernsehgeräten ausgestattet.

Rastermikroskop ermöglicht die sequentielle Inspektion eines Objekts an jedem Punkt oder seines Bildes durch einen photoelektrischen Wandler mit Messung der Intensität des Lichts, das durch das Objekt hindurchgegangen ist oder von ihm reflektiert wurde. Das Scannen eines Objekts wird auf die sequentielle Messung der Transmission oder Reflexion von Lichtstrahlen von dem Objekt an jedem Punkt und deren Umwandlung in ein elektrisches Signal reduziert. Die Art der Charakteristiken der Mikrostrukturen, die als Ergebnis der Verarbeitung der Videosignale erhalten werden, wird von den Algorithmen bestimmt (siehe), die in die entsprechenden Rechengeräte eingegeben werden; Daher ist das Scannen von M. eine Kombination aus M. selbst und einem Informationsscansystem. Es ist ein integraler Bestandteil des Designs von Analysatoren und Partikelzählern, Fernseh-M., Scannen und Integrieren von Mikrophotometern usw. Scannen M. werden in der Mikrobiologie, Zytologie, Genetik, Histologie, Physiologie und anderen Bereichen der Biologie und Medizin eingesetzt.

Es ist vielversprechend, das Scannen von M. oder Strukturen, die Teil von To-Rykh sind, für diagnostische Zwecke zu verwenden, um die Struktur und Struktur von Geweben, einschließlich Blut, zu untersuchen, um altersbedingte und patolische Veränderungen in ihnen zu identifizieren und atypische Zellen zu erkennen in Gewebeschnitten usw. In der experimentellen Medizin wird das Scannen von M. verwendet, um das Wachstum und die Entwicklung von Geweben und Zellen in Kulturen usw. zu kontrollieren.

Die Industrie produziert Scanvorrichtungen in Form von Aufsätzen für ein Lichtmikroskop.

Scansysteme können fernseherisch und mechanisch sein. Fernsehen wird hauptsächlich für die Analyse geometrischer und statistischer Merkmale und die Klassifizierung von Mikroobjekten verwendet. Mechanische sind vielseitiger und genauer. Sie ermöglichen das Arbeiten in einem bestimmten Spektralintervall im UV-Bereich des Spektrums und werden häufig für photometrische Messungen verwendet.

Fernsehmikroskop verbindet M. konstruktiv mit Fernsehtechnik. Fernseher M. arbeiten nach dem Mikroprojektionsschema: Das Bild des Objekts wird in serielle elektrische Signale umgewandelt, die dieses Bild dann vergrößert auf dem Bildschirm der Bildröhre wiedergeben. Abhängig von der Art der Beleuchtung des zu untersuchenden Objekts werden Fernsehlampen in zwei Typen unterteilt: Lampen mit einer Senderöhre und Lampen mit einem Lauffleck.

Fernsehen M. mit Senderöhre ist eine einfache Kombination aus optischem M. und einem Fernsehkanal. Das von M. gelieferte Bild wird auf den Bildschirm der Bildröhre projiziert. Gleichzeitig kann das Bild der Signale auch bei geringer Beleuchtung des Objekts selbst auf einem großen Bildschirm betrachtet werden.

Beim Fernseher M. mit Lauffleck wird die optische Abtastung eines Objekts durch einen sich bewegenden Lichtstrahl verwendet.

Fernsehgeräte werden oft in Kombination mit Phasenkontrast M eingesetzt. Dadurch wird der größte Bildkontrast erreicht. Die hohe Bildhelligkeit von Fernsehkameras macht es möglich, sie zum Fotografieren und Filmen sowohl von stationären als auch von sich bewegenden Objekten zu verwenden. Fernseher M. kann auch als abgesetztes Gerät verwendet werden, d. h. der Fernsehempfänger selbst kann in beträchtlicher Entfernung von M. installiert werden, was besonders wichtig ist, wenn Objekte untersucht werden, deren Nähe für den Beobachter gefährlich ist (z. B. radioaktiv) . In einem Fernsehmikroskop ist es möglich, Objekte in UV- und IR-Strahlen zu untersuchen; Es wird auch als Fernsehmikrospektrophotometer verwendet. Bei Verwendung zusätzlicher elektronischer Systeme ist es möglich, ein Farbbild zu erhalten. Auf der Grundlage des Fernsehens M. wurden automatische Zähler von Mikropartikeln erstellt (siehe Autoanalyzer). In diesem Fall wird das Bild durch spezielle Zählgeräte in eine Reihe elektrischer Signale umgewandelt, die es ermöglichen, die Anzahl verschiedener Partikel im Präparat (Erythrozyten und Leukozyten im Blut, Bakterienkolonien, Aerosolpartikel im Blut) einfach und schnell zu zählen die Luft, Kristalle und Körner in Mineralien usw.) sowie eine Reihe anderer Dimensionen.

Die Industrie stellt Fernseher M. verschiedener Typen her. Ultraviolettes Fernsehen M. amer. von Newtronics Research ist ein Fernsehmikrospektrophotometer. Es ergibt ein dreifarbiges Bild des Objekts, das drei ausgewählten Wellenlängen im UV-Teil des Spektrums entspricht. Ein solches M. ermöglicht die Durchführung von Absorptionsmessungen.

Quantitatives Fernsehen M. "KTM" Eng. Metals Research ermöglicht es, Bildelemente mit unterschiedlicher Beleuchtung innerhalb von sechs Intensitätsstufen separat zu messen, den prozentualen Flächenanteil eines bestimmten Strukturbestandteils zu bestimmen, die durchschnittliche Anzahl von Partikeln zu bestimmen, ihre durchschnittliche Größe zu berechnen und die Verteilung auszuwerten von Partikeln nach Größengruppen.

Holographisches Mikroskop dient dazu, Bilder von Objekten durch das holographische Verfahren zu konstruieren, d. h. ein Verfahren zum Erhalten eines dreidimensionalen Bildes eines Objekts basierend auf Welleninterferenz (siehe Holographie). Ein Hologramm ermöglicht es, ein Bild zu erhalten, das das Ergebnis der Aufzeichnung nicht nur der Amplituden (wie in der Fotografie), sondern auch der Phasen der vom Objekt gestreuten Lichtwellen ist. Beim holographischen M. dient ein Laserstrahl als Wellenquelle (siehe Laser). Bei Verwendung gepulster Laserquellen ist es möglich, Hologramme von sich bewegenden Objekten zu erhalten. Die konstruktive Kombination von holografischen Geräten mit herkömmlichem M. ermöglicht die vertikale Positionierung des Objekts, was beispielsweise bei der Untersuchung von Zellsuspensionen erforderlich ist. Das Hologramm wird aus dem von der Linse erzeugten Bild erhalten. Das rekonstruierte Hologramm reproduziert ein Bild, das durch das Okular M beobachtet wird. Die Verwendung der holographischen Methode ist vielversprechend für die Untersuchung transparenter (Phasen-)Objekte; es kann auch zur Abbildung von Mikroobjekten verwendet werden, die sich langsam bewegende Bereiche in einer statischen Umgebung enthalten (Blutzirkulation, Absorption von Luftblasen in Kapillaren usw.). Holographic M. hat in der Kryokopie Anwendung gefunden, um verschiedene Zellen in der Norm und während des Einfrierens zu untersuchen (z. B. Überwachung der Prozesse der intrazellulären Kristallisation). In holographischem M. Einholen der Erlaubnis ca. 1 µm, sowie Schwarzweiß- und Farbhologramme.

Holografische Geräte werden zunehmend als automatische Mikropartikelanalysatoren verwendet. Die Erkennung von Mikropartikeln mit dieser Methode wird um das Zehntausendfache beschleunigt. Die Suche nach dem Objekt wird simultan über das gesamte Hologramm durchgeführt. Um die Arbeit zu kontrollieren und die Ergebnisse zu verarbeiten, werden holografische Installationen mit einem Computer verbunden.

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Yu. V. Agibalov, N. G. Budkovskaya, A. B. Tsypin.

1 Thema. Lichtmikroskope, Struktur und Regeln

arbeite mit ihnen

Themeninhalt.

Eine der Hauptmethoden zur Untersuchung kleiner biologischer Objekte (Viren, Mikroorganismen, Protozoen, Zellen, mehrzellige Organismen) ist die Mikroskopie - ihre Untersuchung mit optischen Vergrößerungsgeräten (Mikros - klein, Skopio - beobachten). Es gibt verschiedene Arten von Mikroskopen (Licht-, Elektronen-, Lumineszenz-, Phasenkontrast-, Fluoreszenz-, Polarisationsmikroskope usw.). Immer häufiger werden Lichtmikroskope verwendet, die nicht nur für die biologische, sondern auch für die medizinische Forschung, beispielsweise zur Labordiagnostik von Krankheiten, notwendig sind. Daher muss jeder Student den Aufbau von Lichtmikroskopen kennen und damit arbeiten können.

Das Lichtmikroskop besteht aus folgenden Teilen: a) optisch, b) mechanisch, c) Beleuchtung. (Abb.1; Tabelle.1.).

Zum mechanischen Teil gehören: Stativ, Objekttisch, Revolverrohr, Makro- und Mikrometerschrauben. Das Stativ besteht aus einer Basis, einem Rohrhalter und einem Rohr. Der Objekttisch hat in der Mitte ein rundes Loch, durch das ein Lichtstrahl fällt, zwei Klemmen zum Fixieren des Präparats, Präparationsschrauben zum Bewegen des oberen Teils des Tischs entlang der horizontalen Ebene. Unterhalb der Bühne befinden sich makrometrische und mikrometrische Schrauben. Die Makrometerschraube ist größer und dient der ungefähren Fokussierung, während die Mikrometerschraube der genaueren Fokussierung dient. Bei den meisten Mikroskopen sieht die Mikroschraube aus wie eine massive Scheibe und befindet sich auf der Basis.

Beleuchtungsteil besteht aus einem Spiegel, einem Kondensor und einer Blende.

Spiegel beweglich auf einem Stativ unterhalb der Bühne montiert, kann es in alle Richtungen gedreht werden. Der Spiegel hat eine konkave und flache Oberfläche. Bei schwachem Licht wird eine konkave Oberfläche verwendet. Der Kondensor befindet sich ebenfalls unter dem Tisch und besteht aus einem Linsensystem. Es gibt eine spezielle Schraube, um den Kondensator nach oben oder unten zu bewegen.

Abb. 1. Mikroskop MBR-I.

1-Basis (Stativ); 2-Röhren-Halter; 3-Rohr; 4-teiliger Tisch; 5-Loch-Thema-Tabelle; 6 Schrauben, die den Tisch bewegen; 7 Okular; 8-Linse;

9-Makrometerschraube; 10-Mikrometer-Schraube; 11-Kondensator; 12-Schrauben-Kondensator; 13-Membran; 14-Spiegel; 15 Revolver.

Tabelle 1

Der Aufbau des Mikroskops

Thementabelle

I. Mechanischer Teil Rohr

Revolver

Makro- und Mikrometerschrauben

Licht II. Beleuchtungsspiegel

Mikroskop Teil Kondensator

Irisblende

Objektiv mit geringer Vergrößerung (8 x)

III.Optischer Teil Objektiv mit hoher Vergrößerung (40 x)

Immersionsobjektiv (90 x)

mit dem die Beleuchtungsstärke reguliert wird. Beim Absenken des Kondensors nimmt die Beleuchtung ab, beim Anheben nimmt sie zu.

Irisblende in den unteren Teil des Kondensators eingeschraubt, besteht aus Plättchen. Mit einem speziellen Terminal können Sie den Durchmesser des Lochs und die Beleuchtung des zu untersuchenden Objekts einstellen.

Zum optischen Teil Mikroskope umfassen Okulare und Objektive. Okulare bestehen aus einem Linsensystem. Die Vergrößerungsstärke des Okulars wird auf der Oberseite angezeigt (7, 10, 15, 20)

Linsen werden in spezielle Buchsen des Revolvers eingeschraubt. Der drehbare Revolver hat 4 Objektivhalterungen. Objektive haben auch unterschiedliche Vergrößerungen (8 x, 40 x, ​​60 x, 90 x) nach Vergrößerung kann man die "Stärke des Mikroskops" beurteilen x 40 = 400, 10 x 90 = 900 usw.)

Zur Charakterisierung optischer Geräte wird häufig der Begriff „Auflösung“ verwendet. Das Auflösungsvermögen eines Mikroskops ist der kleinste Abstand zwischen zwei Punktobjekten, bei dem sie unterschieden werden können. Das menschliche Auge (eine Art optisches Gerät) kann zwei Punkte unterscheiden, die 25 cm von ihm entfernt sind und einen Abstand von mindestens 0,073 mm haben. Die Auflösung eines Lichtmikroskops beträgt 0,2 µm, die eines Elektronenmikroskops 5A 0 (1 Angström =
µm)

Mikroskopische Regeln.

1. Das Mikroskop wird mit einem Stativ zu sich selbst in einem Abstand von 5 cm von der Tischkante aufgestellt.

2. Das Okular, die Linse, der Spiegel und andere Teile des Mikroskops werden mit einem weichen Tuch abgewischt.

3. Mit dem Revolver wird das Objektiv mit geringer Vergrößerung in die Mitte des Tisches gestellt, ein leichtes Klicken ist zu hören und der Revolver ist fixiert.

Es muss daran erinnert werden, dass das Studium eines Objekts mit einer kleinen Erhöhung beginnt .

4. Mit der makrometrischen Schraube wird das Objektiv mit geringer Vergrößerung auf eine Höhe von 0,5 cm vom Objekttisch angehoben.

5. Wenn Sie mit dem linken Auge auf das Okular schauen und den Spiegel in verschiedene Richtungen drehen, stellt sich eine helle und gleichmäßige Ausleuchtung des Gesichtsfeldes ein. Erweitern Sie dazu die Öffnung des Diagramms und heben Sie den Kondensator an. Bei ausreichender Beleuchtung wird eine ebene Oberfläche des Spiegels verwendet.

6. Das zu untersuchende Präparat wird in die Mitte des Tisches gelegt und mit Klammern fixiert. Mit der Makroschraube wird das kleine Objektiv langsam bis auf ca. 2 mm Abstand zur Präparation abgesenkt. Wenn Sie dann mit dem linken Auge in das Okular schauen und die makrometrische Schraube langsam drehen, wird die kleine Linse angehoben, bis das Bild des zu untersuchenden Objekts im Sichtfeld erscheint. Die Brennweite des Objektivs mit geringer Vergrößerung beträgt 0,5 cm. Wenn ein klares Bild des Medikaments im gewünschten Bereich erscheint, wird dieser Teil in die Mitte des Sichtfelds gesetzt. Dann wird ein Objektiv mit hoher Vergrößerung installiert. Unter visueller Kontrolle wird die Linse fast bis zum Kontakt mit dem Medikament abgesenkt. Danach steigt es beim Blick in das Okular langsam an, bis ein klares Bild erscheint. Die Brennweite beim Arbeiten mit einem stark vergrößernden Objektiv beträgt 1 mm. Wenn kein Bild vorhanden ist, wiederholen Sie die Arbeit von Anfang an. Zur Feinfokussierung wird eine Mikrometerschraube verwendet, die in einer halben Umdrehung nach rechts und links gedreht wird.

Erklären Sie das Konzept „die Leistung eines Mikroskops, das Auflösungsvermögen eines Mikroskops“.

7. Ein Objektiv mit einer 90-fachen Vergrößerung wird Immersionsobjektiv genannt (von lat. Immersio – eintauchen). Dieses Objektiv wird verwendet, wenn kleinste Objekte untersucht werden. Bei Verwendung dieses Objektivs wird ein Tropfen Immersionsöl (Zedernöl) auf das zu untersuchende Objekt gegeben. Dann wird der Tubus von der Seite gesehen abgesenkt, bis die Objektivlinse in Öl eintaucht. Danach wird die Linse, wenn man nur mit der Mikroschraube in das Okular blickt, vorsichtig abgesenkt oder angehoben, bis ein klares Bild erhalten wird.

8.Nach Abschluss der Arbeit sollte das Mikroskop in die Nicht-Arbeitsposition gebracht werden. Dazu werden die Linsen durch Drehen des Revolvers in die Neutralstellung überführt.

Der Zweck des Unterrichts.

Bekanntschaft mit der Struktur des Mikroskops, Beherrschung der Regeln für die Arbeit damit, der Technik zur Herstellung temporärer Präparate, Untersuchung temporärer und permanenter Mikropräparate.

Aufgabe zum Selbstlernen.

I. Studieren Sie das Material zum Thema und beantworten Sie die folgenden Fragen:

1. Bedeutung der mikroskopischen Forschung in Biologie und Medizin.

2. Welche Arten von Mikroskopen gibt es?

3. Geben Sie die Hauptteile des Mikroskops an.

4. Lernen Sie die Regeln für die Arbeit mit einem Mikroskop kennen.

5. Erzählen Sie uns anhand zusätzlicher Literatur von den Funktionsprinzipien verschiedener Mikroskope.

II Situationsprobleme lösen und Testfragen beantworten.

Pädagogische Ausrüstung.

Mikroskope, Petrischalen, Objektträger und Deckgläser, Pipetten, Wassergläser, Pinzetten, Scheren, Watte, Immersionsöl, Dauerobjektträger, Tische mit Aufbau des Mikroskops, verschiedene Zellen und Gewebe

Unterrichtsplan.

Die Schüler lernen das Gerät eines Mikroskops und die Regeln für die Arbeit mit ihnen kennen, beherrschen die Technik der Herstellung von temporären Präparaten.

1. 
   eine Droge. Ein etwa 1–1,5 cm langes Haarstück wird auf einen Glasobjektträger gelegt und ein Tropfen Wasser wird aus einer mit einem Deckglas bedeckten Pipette getropft. Das Medikament wird zuerst bei geringer, dann bei starker Vergrößerung des Mikroskops untersucht, das Bild wird in einem Album skizziert.

2- Vorbereitung. Ein kleines Bündel Wattefasern wird mit einer Pinzette aus einer Petrischale entnommen, auf einen Glasobjektträger gelegt, gelöst und ein Tropfen Wasser aufgetropft, mit einem Deckglas abgedeckt. Das Medikament wird zuerst bei geringer, dann bei starker Vergrößerung untersucht, das Bild wird in ein Album gezeichnet, Wattefasern und Luftblasen werden angezeigt. Im letzten Teil der Unterrichtsstunde überprüft der Lehrer das Album, beherrscht den Stoff mit Hilfe von Tests und situativen Aufgaben, bewertet die schulischen Leistungen und erklärt die Aufgabe für die nächste Unterrichtsstunde.

situative Aufgaben.

1. Der Schüler konnte beim Arbeiten mit geringer Vergrößerung kein Bild des Objekts finden. Listen Sie die Fehler auf, die der Schüler gemacht hat.

2. Beim Umschalten auf hohe Vergrößerung konnte der Schüler das Bild des Objekts nicht finden. Welche Fehler hat der Schüler gemacht?

3. Während der Mikroskopie zerbrach der Student das Präparat. Gib Gründe.

Testaufgaben.

1. Die Hauptteile des Mikroskops:

A. Mechanisch. B. Optisch. C. Beleuchtung. D. Objektiv und Blende.

E. Alle Teile des Mikroskops sind unerlässlich.

2. Immersionsobjektiv ist:

A. Linse mit geringer Vergrößerung. B. Objektiv mit hoher Vergrößerung.

C. Alle Objektive gelten als Immersionsobjektive.

E. Ein Objektiv mit 90-facher Vergrößerung beim Arbeiten mit Immersionsöl. E. Alle Antworten sind falsch.

3. Das Funktionsprinzip eines Elektronenmikroskops basiert auf:

A. Über die Verwendung von Lichtstrahlung.

B. Über die Nutzung des Elektronenflusses.

C. Über die Verwendung elektromagnetischer Linsen.

4. Nachteile von Dauerpräparaten:

A. Keine.

C. Beim Fixieren des untersuchten Objekts treten geringfügige Änderungen auf.

C. Unfähigkeit, das Präparat bei hoher Vergrößerung zu untersuchen.

E. Antworten B und C sind richtig; E. Alle Antworten sind falsch.

5. Mit welchem ​​Mikroskop können biologische Objekte untersucht werden? am Leben?

A. Fluoreszenzmikroskop. B. Phasenkontrastmikroskop.

C. Elektronenmikroskop. E Antworten A und B sind richtig E. Alle Antworten sind richtig.

6. Wie wird die Vergrößerung des Untersuchungsobjekts bestimmt?

A. Durch die Zahlen auf dem Objektiv; B. Gemäß den Nummern auf dem Okular;

C. Gemäß den Nummern auf dem Rohr; E. Durch Multiplizieren der Vergrößerung des Okulars mit der Vergrößerung des Objektivs; E. Durch Multiplizieren der Linsennummer mit der Röhrennummer.

7. Bedeutung Revolver:

A. Dient dazu, das Rohr zu bewegen; B. zum Wechseln von Objektiven dient.

C. Dient zur Installation des gewünschten Objektivs unter dem Tubus.

D. Antworten A und C sind richtig; E. Die Antworten B und C sind richtig.

8. Durch welche Positionsänderungen von Blende und Kondensor kann eine gleichmäßige und gute Ausleuchtung des Objekts erreicht werden?

A. Absenken des Kondensators, Verengen der Öffnung des Diaphragmas.

B. Anheben des Kondensators, Verengen der Öffnung des Diaphragmas.

C. Anheben des Kondensators, Erweitern des Lochs.

E. Antworten A und B sind richtig E. Alle Antworten sind falsch.

9. Geben Sie die Gründe für das Fehlen eines Bildes eines Objekts an, wenn Sie von einer kleinen Vergrößerung zu einer großen wechseln.

A. Das Objektiv mit hoher Vergrößerung ist nicht fixiert.

B. Das zu untersuchende Objekt ist nicht zentriert.

C. Keine Brennweite. D. Alle Antworten ergänzen sich.

E. Alle Antworten sind falsch.

10. Mit welcher Linse beginnt das Studium des Objekts?

A. Von einem Immersionsobjektiv. B. von einem stark vergrößernden Objektiv.

C Mit Spezialobjektiv. E. Sie können mit jedem Objektiv beginnen

E. Mit Objektiv mit geringer Vergrößerung.

2 Thema. Zellstruktur. Zytoplasma.

Die Zelle ist die elementare strukturelle, funktionelle und genetische Einheit des Lebendigen. Das Wissen über die Struktur und Funktion der Zelle dient als Grundlage für die Entwicklung morphologischer und biomedizinischer Disziplinen. Ärzte nutzen in ihrer Praxis die Daten zytologischer Untersuchungen. Entsprechend der Struktur werden die Zellen in prokaryotische und eukaryotische unterteilt.

Zu den prokaryotischen Zellen gehören Bakterien und Blaualgen. Ihnen fehlt ein Zellkern, stattdessen enthalten sie ein ringförmiges Chromosom.

eukaryotische Zellen werden in Protozoen (einzellige) und mehrzellige Zellen unterteilt (Tabelle 2). Im Praktikum untersuchen wir eukaryotische Zellen.

Zellform hängt von den ausgeführten Funktionen ab. Beispielsweise wird die kontraktile Funktion von Muskelzellen durch ihre längliche Form bereitgestellt, lange Fortsätze von Nervenzellen bestimmen die Weiterleitung von Nervenimpulsen.

Zellgrößen stark variieren (von 2-3 Mikrometer bis 100 oder mehr). Die Eier einiger Organismen können bis zu 10 cm groß werden. Menschliche Lymphozyten und Erythrozyten sind kleine Zellen. Die Hauptstrukturkomponenten einer eukryotischen Zelle sind: Zellwand, Zytoplasma und Zellkern . Die Zellmembran umgibt das Zytoplasma und trennt es von der Umgebung. Die Zellwand besteht aus dem Plasmolemma, supramembranösen organischen Molekülen und Submembranorganellen des Zytoskeletts. In Pflanzenzellen (Abb. 2.) besteht die Supramembran-Dickschicht hauptsächlich aus Zellulose. Tierische Zellen (Abb. 3.) bilden eine Epimembran-Glykokalyx, bestehend aus komplexen Glykoproteinen, deren Dicke 10-20 nm nicht überschreitet.

Die Basis des Plasmalemmas bildet eine bimolekulare Lipidschicht, Proteinmoleküle sind unterschiedlich in diese Lipidschicht eingetaucht.

Funktionen des Plasmalemmas: Schutz des Zytoplasmas vor Umwelteinflüssen, Gewährleistung des Stofftransports. Die Plasmolemma-Rezeptoren sorgen für die Reaktion der Zelle auf die Wirkung von Hormonen und anderen biologisch aktiven Substanzen.

Das Zytoplasma besteht aus Hyaloplasma, Organellen und Einschlüsse . Hyaloplasma ist die Matrix des Zytoplasmas, ein komplexes, farbloses kolloidales System. Es enthält Proteine, RNA, Lipide, Polysaccharide. Im Hyaloplasma werden der Transport von Stoffen und deren Wechselwirkung, Puffer- und osmotische Eigenschaften der Zelle gewährleistet.

Tabelle 2

E Ukaryoten

I. Oberflächenapparat II. Zytoplasma III. Kern

(Zellenwand)

Oberflächengerät

I. Plasmolemma II. Supramembrankomplex III.Submembran

(Hyaloplasma) Bewegungsapparat

Kompositionsapparat

(durch flüssige Zusammensetzung

Mosaikmodell) a) Enzyme

A) Phospholipid b) Glykoproteine ​​a) Mikrofibrillen

Doppelschicht b) Mikrotubuli

B) Proteine ​​Funktionen c) Skelett Fibrillen Fibrillen

C) Lipide strukturieren

D) heterogen

Makromoleküle Rezeptor extrazellulär

Verdauung

Teilnahme an Haftung

Was auch immer Sie sagen, das Mikroskop ist eines der wichtigsten Werkzeuge der Wissenschaftler, eine ihrer wichtigsten Waffen, um die Welt um uns herum zu verstehen. Wie entstand das erste Mikroskop, was ist die Geschichte des Mikroskops vom Mittelalter bis heute, wie ist der Aufbau des Mikroskops und die Regeln für die Arbeit damit, Antworten auf all diese Fragen finden Sie in unserem Artikel. Also lasst uns anfangen.

Die Geschichte des Mikroskops

Obwohl die ersten Lupen, auf deren Grundlage das Lichtmikroskop tatsächlich funktioniert, von Archäologen bei den Ausgrabungen des alten Babylon gefunden wurden, tauchten die ersten Mikroskope dennoch im Mittelalter auf. Interessanterweise besteht unter Historikern keine Einigkeit darüber, wer als Erster das Mikroskop erfunden hat. Zu den Kandidaten für diese ehrwürdige Rolle zählen so berühmte Wissenschaftler und Erfinder wie Galileo Galilei, Christian Huygens, Robert Hooke und Anthony van Leeuwenhoek.

Erwähnenswert ist auch der italienische Arzt G. Frakostoro, der bereits 1538 als erster vorschlug, mehrere Linsen zu kombinieren, um eine größere Vergrößerungswirkung zu erzielen. Dies war noch nicht die Schaffung eines Mikroskops, aber es wurde der Vorläufer seines Auftretens.

Und 1590 sagte ein gewisser Hans Jasen, ein niederländischer Brillenmeister, dass sein Sohn Zakhary Yasen das erste Mikroskop erfunden habe, für die Menschen des Mittelalters sei eine solche Erfindung einem kleinen Wunder gleichgekommen. Einige Historiker bezweifeln jedoch, dass Zachary Yasen der wahre Erfinder des Mikroskops ist. Tatsache ist, dass es in seiner Biografie viele dunkle Flecken gibt, darunter auch Flecken in seinem Ruf, da Zeitgenossen Zakharia beschuldigten, das geistige Eigentum eines anderen gefälscht und gestohlen zu haben. Wie dem auch sei, aber wir können leider nicht mit Sicherheit herausfinden, ob Zakhary Yasen der Erfinder des Mikroskops war oder nicht.

Aber der Ruf von Galileo Galilei in dieser Hinsicht ist tadellos. Wir kennen diesen Menschen vor allem als einen großen Astronomen, einen Wissenschaftler, der von der katholischen Kirche verfolgt wurde, weil er glaubte, dass sich die Erde um sich dreht und nicht umgekehrt. Zu den bedeutenden Erfindungen von Galileo gehört das erste Teleskop, mit dessen Hilfe der Wissenschaftler mit seinem Blick in die kosmischen Sphären vordrang. Aber der Umfang seiner Interessen beschränkte sich nicht auf Sterne und Planeten, denn ein Mikroskop ist im Grunde dasselbe Teleskop, sondern nur umgekehrt. Und wenn Sie mit Hilfe von Vergrößerungslinsen entfernte Planeten beobachten können, warum dann nicht ihre Kraft in eine andere Richtung lenken - um zu untersuchen, was sich vor unserer Nase befindet. „Warum nicht“, dachte sich wohl Galileo und präsentierte bereits 1609 in der Accademia dei Licei der breiten Öffentlichkeit sein erstes zusammengesetztes Mikroskop, das aus konvexen und konkaven Vergrößerungslinsen bestand.

Vintage Mikroskope.

Später, 10 Jahre später, verbesserte der niederländische Erfinder Cornelius Drebbel das Mikroskop von Galileo, indem er ihm eine weitere konvexe Linse hinzufügte. Aber die wirkliche Revolution in der Entwicklung von Mikroskopen wurde von Christian Huygens, einem holländischen Physiker, Mechaniker und Astronomen, gemacht. So schuf er als erster ein Mikroskop mit einem zweilinsigen Okularsystem, das achromatisch geregelt war. Es ist erwähnenswert, dass Huygens-Okulare bis heute verwendet werden.

Aber der berühmte englische Erfinder und Wissenschaftler Robert Hooke ging für immer in die Wissenschaftsgeschichte ein, nicht nur als Schöpfer seines eigenen Originalmikroskops, sondern auch als eine Person, die mit seiner Hilfe eine große wissenschaftliche Entdeckung machte. Er war es, der als erster eine organische Zelle durch ein Mikroskop sah und vermutete, dass alle lebenden Organismen aus Zellen bestehen, diesen kleinsten Einheiten lebender Materie. Robert Hooke veröffentlichte die Ergebnisse seiner Beobachtungen in seinem grundlegenden Werk - Mikrographie.

Dieses 1665 von der Royal Society of London veröffentlichte Buch wurde sofort zu einem wissenschaftlichen Bestseller jener Zeit und erregte Furore in der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Kein Wunder, denn es enthielt unter dem Mikroskop vergrößerte Gravuren, die Flöhe, Läuse, Fliegen und Pflanzenzellen darstellten. Tatsächlich war diese Arbeit eine erstaunliche Beschreibung der Fähigkeiten des Mikroskops.

Eine interessante Tatsache: Robert Hooke hat den Begriff „Zelle“ gewählt, weil Pflanzenzellen, die von Mauern umgeben sind, ihn an Klosterzellen erinnerten.

So sah das Mikroskop von Robert Hooke aus, Bild von Micrographia.

Und der letzte herausragende Wissenschaftler, der zur Entwicklung von Mikroskopen beigetragen hat, war der Niederländer Anthony van Leeuwenhoek. Inspiriert von Robert Hookes Mikrographie schuf Leeuwenhoek sein eigenes Mikroskop. Das Mikroskop von Leeuwenhoek war, obwohl es nur eine Linse hatte, extrem leistungsfähig, so dass der Detaillierungsgrad und die Vergrößerung seines Mikroskops zu dieser Zeit am besten waren. Durch die Beobachtung von Wildtieren durch ein Mikroskop machte Leeuwenhoek viele wichtige wissenschaftliche Entdeckungen in der Biologie: Er sah als erster rote Blutkörperchen, beschrieb Bakterien, Hefen, skizzierte Spermatozoen und die Struktur der Augen von Insekten, entdeckte Ciliaten und beschrieb viele ihrer Formen. Leeuwenhoeks Arbeit gab der Entwicklung der Biologie einen enormen Impuls und trug dazu bei, die Aufmerksamkeit der Biologen auf das Mikroskop zu lenken, wodurch es bis heute zu einem festen Bestandteil der biologischen Forschung geworden ist. Dies ist im Allgemeinen die Geschichte der Entdeckung des Mikroskops.

Arten von Mikroskopen

Darüber hinaus tauchten mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie immer fortschrittlichere Lichtmikroskope auf, das erste Lichtmikroskop, das auf der Basis von Vergrößerungslinsen arbeitete, wurde durch ein elektronisches Mikroskop und dann durch ein Lasermikroskop, ein Röntgengerät, ersetzt Mikroskop, wodurch der Vergrößerungseffekt und die Details um ein Vielfaches besser werden. Wie funktionieren diese Mikroskope? Dazu später mehr.

Elektronenmikroskop

Die Entwicklungsgeschichte des Elektronenmikroskops begann 1931, als ein gewisser R. Rudenberg ein Patent für das erste Transmissions-Elektronenmikroskop erhielt. Dann, in den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts, erschienen Rasterelektronenmikroskope, die bereits in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts ihre technische Perfektion erreichten. Sie erzeugten ein Bild des Objekts aufgrund der sukzessiven Bewegung der Elektronensonde mit kleinem Querschnitt über das Objekt.

Wie funktioniert ein Elektronenmikroskop? Seine Arbeit basiert auf einem gerichteten Elektronenstrahl, der in einem elektrischen Feld beschleunigt wird und ein Bild auf speziellen magnetischen Linsen anzeigt. Dieser Elektronenstrahl ist viel kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. All dies ermöglicht es, die Leistung eines Elektronenmikroskops und seine Auflösung im Vergleich zu einem herkömmlichen Lichtmikroskop um das 1000- bis 10.000-fache zu steigern. Dies ist der Hauptvorteil des Elektronenmikroskops.

So sieht ein modernes Elektronenmikroskop aus.

Lasermikroskop

Das Lasermikroskop ist eine verbesserte Version des Elektronenmikroskops, seine Funktionsweise basiert auf einem Laserstrahl, der es dem Forscher ermöglicht, lebendes Gewebe noch tiefer in die Tiefe zu blicken.

Röntgenmikroskop

Röntgenmikroskope werden verwendet, um sehr kleine Objekte zu untersuchen, deren Abmessungen mit denen einer Röntgenwelle vergleichbar sind. Ihre Arbeit basiert auf elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge von 0,01 bis 1 Nanometer.

Mikroskopgerät

Die Bauart eines Mikroskops hängt von seinem Typ ab, natürlich wird sich ein Elektronenmikroskop in seiner Ausstattung von einem lichtoptischen Mikroskop oder von einem Röntgenmikroskop unterscheiden. In unserem Artikel betrachten wir den Aufbau eines herkömmlichen modernen optischen Mikroskops, das sowohl bei Amateuren als auch bei Fachleuten am beliebtesten ist, da es zur Lösung vieler einfacher Forschungsprobleme verwendet werden kann.

In einem Mikroskop kann man also zunächst die optischen und mechanischen Teile unterscheiden. Der optische Teil umfasst:

• Das Okular ist der Teil des Mikroskops, der direkt mit den Augen des Betrachters verbunden ist. Bei den allerersten Mikroskopen bestand es aus einer einzigen Linse, bei modernen Mikroskopen ist die Konstruktion des Okulars natürlich etwas komplizierter.
• Das Objektiv ist praktisch der wichtigste Teil des Mikroskops, da es die Hauptvergrößerung liefert.
• Illuminator - verantwortlich für den Lichtfluss auf dem zu untersuchenden Objekt.
• Blende - regelt die Stärke des Lichtstroms, der in das zu untersuchende Objekt eintritt.

Der mechanische Teil des Mikroskops besteht aus so wichtigen Teilen wie:

• Ein Tubus ist ein Tubus, der ein Okular enthält. Der Tubus muss stark sein und darf sich nicht verformen, sonst leiden die optischen Eigenschaften des Mikroskops.
• Der Fuß sorgt für die Stabilität des Mikroskops während des Betriebs. Darauf sind Tubus, Kondensorhalter, Fokussierknöpfe und andere Details des Mikroskops befestigt.
• Revolver - wird zum schnellen Wechseln von Objektiven verwendet, ist bei billigen Mikroskopmodellen nicht verfügbar.
• Der Objekttisch ist der Ort, an dem das oder die untersuchten Objekte abgelegt werden.

Und hier zeigt das Bild einen detaillierteren Aufbau des Mikroskops.

Regeln für die Arbeit mit einem Mikroskop

• Es ist notwendig, mit einem Mikroskop im Sitzen zu arbeiten;
• Vor dem Gebrauch muss das Mikroskop überprüft und mit einem weichen Tuch abgestaubt werden;
• Stellen Sie das Mikroskop ein wenig nach links vor sich hin;
• Es lohnt sich, die Arbeit mit einer kleinen Erhöhung zu beginnen;
• Stellen Sie die Beleuchtung im Sichtfeld des Mikroskops mit einer elektrischen Beleuchtung oder einem Spiegel ein. Blicken Sie mit einem Auge in das Okular und verwenden Sie einen Spiegel mit konkaver Seite, lenken Sie das Licht vom Fenster in die Linse und beleuchten Sie dann das Sichtfeld so gleichmäßig und so gut wie möglich. Wenn das Mikroskop mit einer Beleuchtung ausgestattet ist, schließen Sie das Mikroskop an eine Stromquelle an, schalten Sie die Lampe ein und stellen Sie die erforderliche Verbrennungshelligkeit ein.
• Legen Sie die Mikropräparation so auf die Bühne, dass sich das zu untersuchende Objekt unter der Linse befindet. Von der Seite betrachtet das Objektiv mit einer Makroschraube absenken, bis der Abstand zwischen der unteren Linse des Objektivs und dem Mikropräparat 4-5 mm beträgt;
• Das Präparat von Hand bewegen, die richtige Stelle finden, in die Mitte des Mikroskop-Gesichtsfeldes platzieren;
• Um ein Objekt bei hoher Vergrößerung zu untersuchen, platzieren Sie den ausgewählten Bereich zunächst bei niedriger Vergrößerung in der Mitte des Sichtfelds des Mikroskops. Wechseln Sie dann das Objektiv auf 40 x, ​​indem Sie den Revolver drehen, so dass er sich in seiner Arbeitsposition befindet. Verwenden Sie eine Mikrometerschraube, um ein gutes Bild des Objekts zu erhalten. Auf dem Gehäuse des Mikrometermechanismus befinden sich zwei Striche und auf der Mikrometerschraube ein Punkt, der sich immer zwischen den Strichen befinden muss. Wenn es ihre Grenzen überschreitet, muss es in seine normale Position zurückgebracht werden. Wenn diese Regel nicht beachtet wird, kann die Mikrometerschraube nicht mehr funktionieren;
• Nach Beendigung der Arbeit mit hoher Vergrößerung niedrige Vergrößerung einstellen, Objektiv anheben, Präparat vom Arbeitstisch entfernen, alle Teile des Mikroskops mit einem sauberen Tuch abwischen, mit einer Plastiktüte abdecken und in einen Schrank stellen.

Botaniklabor Nr. 1

Thema: „Der Aufbau des Mikroskops. Herstellung von provisorischen Präparaten. Der Aufbau einer Pflanzenzelle. Plasmolyse und Deplasmolyse.

Zweck: 1. Untersuchung der Struktur des Mikroskops (Marken - MBR, MBI, Biolam), des Zwecks seiner Teile. Lernen Sie die Regeln der Arbeit mit einem Mikroskop kennen.

• 2. Erlernen Sie die Technik zur Herstellung provisorischer Präparationen.
• 3. Untersuchung der strukturellen Hauptkomponenten einer Pflanzenzelle: Membran, Zytoplasma, Zellkern, Plastiden.
• 4. Machen Sie sich mit dem Phänomen der Plasmolyse und Deplasmolyse vertraut.
• 5. Lernen Sie, Zellen verschiedener Gewebe miteinander zu vergleichen, finden Sie gleiche und unterschiedliche Merkmale in ihnen.

Ausrüstung: Mikroskop, Mikrokopierbesteck, Natriumchlorid- oder Saccharoselösung, Jodlösung in Kaliumjodid, Filterpapierstreifen, Glyzerin, Methylenblau, Scheiben Wassermelone, Tomate, Zwiebel mit Anthocyanin. Mikroskop-Präparationszelle

• 1. Machen Sie sich mit dem Gerät des biologischen Mikroskops MBR - 1 oder Biolam vertraut. Schreiben Sie den Zweck der Hauptteile auf.
• 2. Machen Sie sich mit dem Gerät der Stereomikroskope MBS - 1 vertraut.
• 3. Schreibe die Regeln für die Arbeit mit einem Mikroskop auf.
• 4. Erlernen Sie die Technik zur Herstellung von provisorischen Präparationen.
• 5. Bereiten Sie eine Präparation der Epidermis von saftigen Zwiebelschuppen vor und untersuchen Sie bei geringer Vergrößerung einen Abschnitt der Epidermis, der aus einer einzelnen Zellschicht mit deutlich sichtbaren Zellkernen besteht.
• 6. Untersuchen Sie die Struktur der Zelle bei starker Vergrößerung, zuerst in einem Tropfen Wasser, dann in einer Lösung von Jod in Kaliumjodid.
• 7. Plasmolyse in Zwiebelschuppenzellen induzieren, indem sie einer Natriumchloridlösung ausgesetzt werden. Dann in einen Zustand der Deplasmolyse überführen. Skizzieren.

Allgemeine Bemerkungen

Ein biologisches Mikroskop ist ein Gerät, mit dem Sie verschiedene Zellen und Gewebe eines pflanzlichen Organismus untersuchen können. Das Gerät dieses Geräts ist ziemlich einfach, aber die unsachgemäße Verwendung des Mikroskops führt zu dessen Beschädigung. Deshalb ist es notwendig, den Aufbau des Mikroskops und die Grundregeln für die Arbeit damit zu lernen. Bei einem Mikroskop jeder Marke werden folgende Teile unterschieden: optisch, beleuchtet und mechanisch. Der optische Teil umfasst: Linsen und Okulare.

Objektive dienen der Vergrößerung der Abbildung eines Objekts und bestehen aus einem System von Linsen. Der Vergrößerungsgrad der Linse ist direkt proportional zur Anzahl der Linsen. Ein Objektiv mit hoher Vergrößerung hat 8 bis 10 Linsen. Die erste Linse, die der Probe zugewandt ist, wird als Frontlinse bezeichnet. Das Mikroskop MBR-1 ist mit drei Objektiven ausgestattet. Die Vergrößerung des Objektivs ist darauf mit Zahlen angegeben: 8x, 40x, 90x. Unterscheiden Sie zwischen dem Arbeitszustand des Objektivs, dh dem Abstand vom Deckglas zur Frontlinse. Der Arbeitsabstand mit einem 8x-Objektiv beträgt 13,8 mm, mit einem 40x-Objektiv - 0,6 mm, mit einem 90x-Objektiv - 0,12 mm. Objektive mit höherer Vergrößerung müssen sehr vorsichtig und vorsichtig behandelt werden, um die Frontlinse in keiner Weise zu beschädigen. Mit Hilfe einer Linse in einem Tubus wird ein vergrößertes, reales, aber inverses Bild des Objekts gewonnen und die Details seiner Struktur werden sichtbar. Das Okular dient zur Vergrößerung des vom Objektiv kommenden Bildes und besteht aus 2 - 3 Linsen, die in einem Metallzylinder montiert sind. Die Vergrößerung des Okulars ist darauf mit den Zahlen 7x, 10x, 15x angegeben.

Um die Gesamtvergrößerung zu ermitteln, multiplizieren Sie die Vergrößerung des Objektivs mit der Vergrößerung des Okulars.

Die Beleuchtungseinrichtung besteht aus einem Spiegel, einem Kondensor mit Irisblende und ist dazu bestimmt, ein Objekt mit einem Lichtstrahl zu beleuchten.

Der Spiegel dient dazu, die vom Spiegel fallenden Lichtstrahlen zu sammeln und auf das Objekt zu lenken. Die Irisblende befindet sich zwischen Spiegel und Kondensor und besteht aus dünnen Metallplättchen. Die Blende dient dazu, den Durchmesser des Lichtstroms zu regulieren, der vom Spiegel durch den Kondensor zum Objekt geleitet wird.

Die Mechanik des Mikroskops besteht aus einem Stativ für Mikro- und Makroschrauben, einem Tubushalter, einem Revolver und einem Objekttisch. Die Mikrometerschraube wird verwendet, um den Röhrenhalter sowie die Linse über in Mikrometern (µm) gemessene Entfernungen leicht zu bewegen. Eine volle Umdrehung der Mikroschraube bewegt den Röhrchenhalter um 100 µm und eine Umdrehung um eine Teilung von 2 µm. Um Schäden am Mikrometermechanismus zu vermeiden, darf die Mikrometerschraube nicht mehr als eine halbe Umdrehung zur Seite gedreht werden.

Eine Makroschraube wird verwendet, um den Rohrhalter deutlich zu bewegen. Es wird normalerweise verwendet, wenn ein Objekt bei geringer Vergrößerung fokussiert wird. Okulare werden von oben in den Tubus-Zylinder eingesetzt. Der Revolver dient zum schnellen Wechseln von Objektiven, die in seine Fassungen geschraubt werden. Die zentrierte Position des Objektivs wird durch eine Verriegelung im Inneren des Revolvers bereitgestellt.

Der Objekttisch dient dazu, das Präparat darauf zu platzieren, das mit Hilfe von zwei Verschlüssen darauf fixiert wird.

Regeln für die Arbeit mit einem Mikroskop

• 1. Wischen Sie den optischen Teil des Mikroskops mit einem weichen Tuch ab.
• 2. Stellen Sie das Mikroskop so an die Tischkante, dass das Okular dem linken Auge des Experimentators gegenüberliegt und bewegen Sie das Mikroskop während des Betriebs nicht. Rechts neben dem Mikroskop sind das Notebook und alle für die Arbeit notwendigen Utensilien platziert.
• 3. Öffnen Sie die Membran vollständig. Der Kondensator befindet sich in einer halb abgesenkten Position.
• 4. Stellen Sie mit Hilfe eines Spiegels einen sonnigen "Hase" auf und schauen Sie in das Loch der Objektbühne. Dazu muss die unter der Bühnenöffnung befindliche Linse des Kondensors hell beleuchtet werden.
• 5. Mikroskop bei geringer Vergrößerung (8x) in Arbeitsposition bringen - Objektiv in 1 cm Abstand zum Objekttisch stellen und durch das Okular schauend die Ausleuchtung des Sehfeldes überprüfen. Es muss hell erleuchtet sein.
• 6. Platzieren Sie das zu untersuchende Objekt auf dem Tisch und heben Sie den Mikroskoptubus langsam an, bis ein klares Bild erscheint. Sehen Sie sich das gesamte Medikament an.
• 7. Um einen beliebigen Teil des Objekts bei starker Vergrößerung zu untersuchen, platzieren Sie diesen Teil zuerst in der Mitte des Sichtfelds einer kleinen Linse. Drehen Sie danach den Revolver so, dass das 40x-Objektiv seine Arbeitsposition einnimmt (Objektiv nicht anheben!). Mit Hilfe eines Mikroskops wird eine klare Sichtbarkeit des Bildes des Objekts erreicht.
• 8. Nach Beendigung der Arbeit den Revolver von einer großen Erhöhung auf eine kleine übertragen. Das Objekt wird vom Arbeitstisch entfernt, das Mikroskop wird in einen nicht arbeitenden Zustand versetzt.

Verfahren zur Herstellung einer Mikrozubereitung

• 1. Ein Tropfen Flüssigkeit (Wasser, Alkohol, Glyzerin) wird auf einen Glasobjektträger aufgetragen.
• 2. Nehmen Sie mit einer Präpariernadel einen Teil des Objekts und legen Sie ihn in einen Tropfen Flüssigkeit. Manchmal wird mit einem Rasiermesser ein Schnitt durch das untersuchte Organ gemacht. Wählen Sie dann den dünnsten Schnitt und legen Sie ihn in einen Tropfen Flüssigkeit auf einen Objektträger.
• 3. Decken Sie das Objekt mit einem Deckglas ab, damit keine Luft darunter gelangt. Dazu wird das Deckglas mit zwei Fingern an den Rändern gefasst, der untere Rand an den Rand des Flüssigkeitstropfens gezogen und sanft abgesenkt, wobei er mit einer Präpariernadel festgehalten wird.
• 4. Das Medikament wird auf den Objekttisch gelegt und untersucht.

Der Ablauf der Laborstunde

Schneiden Sie mit einem Skalpell ein kleines Stück (ca. 1 cm 2) von den fleischigen Schuppen der Zwiebel ab. Entfernen Sie die transparente Folie (Epidermis) von der Innenseite (konkav) mit einer Pinzette. Den vorbereiteten Tropfen hineingeben und ein Deckglas auftragen.

Suchen Sie mit einer geringen Vergrößerung die am stärksten beleuchtete Stelle (die am wenigsten beschädigte, ohne Falten und Blasen). Wechseln Sie zu hoher Vergrößerung. Betrachten und zeichnen Sie eine Zelle. Markieren Sie die Membran mit Poren, die Parietalschicht des Zytoplasmas, den Kern mit Nukleolen, die Vakuole mit Zellsaft. Dann wird eine Lösung aus Natriumchlorid (plasmolytisch) von einer Seite des Deckglases getropft. Auf der gegenüberliegenden Seite beginnen sie, ohne das Präparat zu bewegen, mit Filterpapierstücken Wasser abzusaugen, während sie durch ein Mikroskop schauen und beobachten, was in den Zellen passiert. Es wird eine allmähliche Ablösung des Protoplasten von der Zellmembran aufgrund der Freisetzung von Wasser aus dem Zellsaft festgestellt. Es kommt ein Moment, in dem der Protoplast in der Zelle vollständig von der Membran getrennt ist und die vollständige Plasmolyse der Zelle übernimmt. Dann wird das Plasmolytikum durch Wasser ersetzt. Legen Sie dazu vorsichtig einen Tropfen Wasser auf den Rand des Deckglases, und waschen Sie das Medikament langsam aus dem Plasmolytikum. Es wird beobachtet, dass der Zellsaft allmählich das gesamte Volumen der Vakuole ausfüllt, das Zytoplasma auf die Zellmembran aufgetragen wird, d.h. kommt es zur Deplasmolyse.

Es ist notwendig, eine Zelle in plasmolysiertem und deplasmolysiertem Zustand zu zeichnen, um alle Teile der Zelle zu bezeichnen: Kern, Membran, Zytoplasma.

Zeichnen Sie gemäß den Tabellen ein Diagramm der submikroskopischen Struktur einer Pflanzenzelle und benennen Sie alle Komponenten.

Zwiebelschale

Zellkernhülle des Zytoplasmas

Zwiebel schälen. Zellorganellen.

Das Zytoplasma ist ein obligatorischer Bestandteil der Zelle, in der komplexe und vielfältige Prozesse der Synthese, Atmung und des Wachstums ablaufen.

Der Zellkern ist eines der wichtigsten Organellen der Zelle.

Eine Schale ist eine Oberflächenschicht, die sich um etwas wickelt.

Plasmolyse durch Zugabe von Kochsalzlösung

Plasmolyse ist die Verzögerung des Zytoplasmas von der Zellmembran, die als Folge des Wasserverlusts durch die Vakuole auftritt.

Deplasmolyse

Deplasmolyse ist ein Phänomen, bei dem der Protoplast in seinen umgekehrten Zustand zurückkehrt.

Plasmolyse unter Zugabe von Saccharose

Deplasmolyse unter Zugabe von Saccharose

Fazit: Heute haben wir das Gerät eines biologischen Mikroskops kennengelernt, wir haben auch die Methode zur Herstellung von temporären Präparaten kennengelernt. Wir haben die Hauptstrukturkomponenten einer Pflanzenzelle untersucht: Membran, Zytoplasma, Zellkern am Beispiel der Zwiebelschale. Und lernte das Phänomen der Plasmolyse und Deplasmolyse kennen.

Fragen zur Selbstkontrolle

• 1. Welche Teile einer Zelle kann man mit einem Lichtmikroskop sehen?
• 2. Submikroskopische Struktur einer Pflanzenzelle.
• 3. Welche Organellen bilden die submikroskopische Struktur des Zellkerns?
• 4. Wie ist die Zytoplasmamembran aufgebaut?
• 5. Was sind die Unterschiede zwischen einer Pflanzenzelle und einer tierischen Zelle?
• 6. Wie lässt sich die Durchlässigkeit der Zellmembran nachweisen?
• 7. Bedeutung von Plasmolyse und Deplasmolyse für eine Pflanzenzelle?
• 8. Wie ist die Verbindung zwischen Zellkern und Zytoplasma?
• 9. Studienort des Themas „Zelle“ im Studiengang Allgemeine Biologie des Gymnasiums.

Literatur

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• 7. D.T. Konysbayeva WORKSHOP ÜBER ANATOMIE UND MORPHOLOGIE DER PFLANZEN