INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN
El ojo humano sólo tiene un poder de resolución de aproximadamente 1/10 milímetros, o 100 micrómetros. El
poder de resolución es una medida de la capacidad para distinguir un objeto de otro; es la distancia mínima
que debe haber entre dos objetos para que sean percibidos como objetos separados.
Esta limitación del ser humano ha llevado a los científicos ha desarrollar uno de los inventos más importantes
de la historia : el microscopio.
Este invento ha permitido el descubrimiento y observación de innumerables de organismos y componentes de
cuerpos vivos.
Gracias al microscopio se han logrado desarrollos de la medicina, física, y química impensables para el
hombre de hace dos siglos; logrando incluso en la actualidad la visualización de átomos , partículas
elementales de la materia .
En el siguiente trabajo explicaré el funcionamiento de los microscopios, deteniéndome sobre todo en los
electrónicos, que son los que nos ocupan y los que nos fueron enseñados en el centro de microbiología del
Instituto de Salud Carlos III de Majadahonda.
Tipos de Microscopios
Microscopio: Cualquiera de los distintos tipos de instrumentos que se utilizan para obtener una imagen
aumentada de objetos minúsculos o detalles muy pequeños de los mismos.
Dependiendo de la fuente energética que utilizan, se pueden distinguir dos tipos de microscopios:
Microscopio óptico o fotónico, utilizan la luz como fuente energética.
Microscopio electrónico, emplean un haz de electrones.
Ambos tipos de microscopios permiten la observación gracias a su capacidad de aumento (la cantidad de
veces que se incrementa el tamaño de la imagen del objeto observado) y de resolución (capacidad del
microscopio que permite distinguir como separadas dos estructuras que se encuentran muy próximas) .
Microscopios ópticos o fotónicos: este tipo de microscopios utilizan la luz como fuente de energía y las
propiedades de los lentes ópticos que permiten aumentar el tamaño de los objetos observados. El microscopio
óptico más simple es la lente convexa doble con una distancia focal corta. Estas lentes pueden aumentar un
objeto hasta quince veces. Por lo general se utilizan microscopios compuestos que disponen de varias lentes
con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios ópticos pueden aumentar un objeto por
encima de las 2000 veces.
Dentro de los microscopios fotónicos existen varios tipos, distinguidos por pequeñas diferencias, aunque el
principio básico de funcionamiento es el mismo:
• Microscopio de campo claro o compuesto: Es el microscopio más comúnmente usado, consiste en
dos sistemas de lentes, el objetivo y el ocular, montados en extremos opuestos de un tubo cerrado. El
objetivo está compuesto de varias lentes que crean una imagen real aumentada del objeto examinado.
Las lentes de los microscopios están dispuestas de forma que el objetivo se encuentra en el punto
focal del ocular. El aumento total del microscopio depende de las longitudes focales de los dos
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sistemas de lentes. La muestra que se va a observar debe ser teñida con algún colorante que permita
hacerla destacar sobre el fondo claro o brillante que proviene de la fuente luminosa.
• Otros tipos son:
•
♦ Microscopio de campo oscuro
♦
◊ Microscopio de fase
◊
⋅ Microscopio de fluorescencia
⋅
• Microscopio petrográfico o de polarización
•
♦ Microscopio de luz ultravioleta
♦
◊ Microscopio de campo cercano
◊ La fotomicrografía, que consiste en fotografiar
objetos a través de un microscopio, utiliza una
cámara montada en el mismo microscopio. La
cámara suele carecer de objetivo ya que el
microscopio actúa como tal. El término
microfotografía , utilizado a veces en lugar de
fotomicrografía, se refiere a una técnica de
duplicación y reducción de fotografías y documentos
a un tamaño minúsculo para guardarlos en un
archivo.
◊ Los microscopios que se utilizan en entornos
científicos cuentan con varias mejoras que permiten
un mejor estudio de la muestra. Dado que la imagen
de la muestra está ampliada muchas veces e
invertida, es difícil moverla en forma manual. Por
ello los soportes del los microscopios científicos de
alta potencia están montados en una plataforma que
puede moverse con tornillos micrométricos. Algunos
microscopios cuentan con soporte giratorio. Todo los
microscopios de investigación cuentan con tres o
más objetivos montados en un cabezal móvil que
permite variar la potencia de aumento.
◊ Microscopios electrónicos: La potencia
amplificadora de un microscopio óptico está bastante
limitada en comparación con la del microscopio
electrónico, que utiliza electrones para iluminar un
objeto, pudiendo mostrar estructuras mucho más
pequeñas.
◊ Los principios básicos de los microscopios
electrónicos son similares a los microscopios
ópticos, las diferencias están dadas en la fuente de
luz (electrones ) y en el tipo de lente, ya que los
electrónicos emplean lentes electromagnéticas. La
gran diferencia de los dos tipos de microscopios es la
potencia que tiene cada cual, ya que el microscopio
óptico es capaz de aumentar unas 2000 veces y una
resolución de 0,2 micrones ( 0,0001 mm. ) mientras
que el electrónico aumenta hasta un 1000000 de
veces con una resolución de 0.1 nanómetros (
0,0000001 mm.).
◊ Todos los microscopios electrónicos cuentan con
varios elemento básicos. Disponen de un cañón de
electrones que emite los electrones que chocan
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contra la muestra, creando una imagen aumentado.
Se utilizan lentes electromagnéticas para crear
campos que dirigen y enfocan el haz de electrones,
junto con un sistema de vacío al interior del
microscopio, para que las moléculas de aire no
desvíen los electrones.
◊ Existen dos tipos básicos de microscopios
electrónicos:
◊
⋅ Microscopio electrónico de transmisión
(TEM) : se utiliza para ver secciones o
cortes de tejidos, dirige un haz de electrones
hacia el objeto que se desea aumentar; una
parte de los electrones rebotan o son
absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan
formando una imagen aumentada de la
muestra. Para utilizar un TEM debe cortarse
la muestra en capas finas con un grosor entre
50 a 200 nanómetros. Dicha muestra se
coloca en una redecilla que se untroduce en
el tubo con una pieza alagargada que se
introduce por un lateral
⋅ Para el funcionamiento de este microscopio
se utiliza un haz de electrones, obtenido
desde una lámpara especial de tungsteno. El
tubo tiene vacío en su interior, para impedir
que nada dificulte el paso de los electrones.
Un fallo en este vacío ocasiona la aparición
de cuerpos extraños en el visor. Luego de ser
enfocados por las lentes electromagnéticas,
los electrones inciden sobre la muestra,
formando la imagen que se obtiene en
blanco y negro, la cual puede proyectarse
sobre una pantalla especial o película
fotográfica. El TEM examina partes grandes
de la muestra.
⋅ Éste microscopio obtiene imágenes en dos
dimensiones, que luego pueden ser
plasmadas en fotografías si interesa. Éste es
el tipo de microscopio electrónico más
utilizado en investigación, ya que obtiene
muy buenos resultados y tiene gran potencia.
⋅ TEM
• Microscopio electrónico de
barrido (SEM): Este permite la
observación de superficies sin la
necesidad de realizar cortes
microscópicos, explorando la
superficie de la imagen punto por
punto. Su funcionamiento se basa en
recorrer la muestra con un haz muy
concentrado de electrones, de forma
parecida al barrido de un haz de
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electrones por la pantalla de una
televisión.
• Los electrones del haz pueden
dispersarse de la muestra o provocar
la aparición de electrones
secundarios, ambos son recogidos y
contados por un dispositivo
electrónico situado a los lados de la
muestra. Cada punto leído de la
muestra corresponde a un píxel en
un monitor de televisión. Cuanto
mayor sea el numero de electrones
contados por el dispositivo, mayor
será el brillo del píxel en la pantalla.
Como consecuencia del barrido
electrónico se genera una imagen
con apariencia tridimensional, que
permite estimar parámetros celulares
como tamaño y forma, dándole
ventajas en este sentido sobre el
TEM. Las desventajas del SEM es
su menor capacidad de aumento ya
que sólo puede a unas 100000 veces
y también tiene una resolución 1000
veces menor que el TEM. Eso y que
sólo permite ver el exterior de la
muestra.
• También se han desarrollado otro
tipo de microscopio electrónico:
microscopio electrónico de
barrido y transmisión el cual
combina los elementos de un SEM y
un TEM, pudiendo mostrar los
átomos individuales de un objeto. Es
bastante moderno y relativamente
raro, pero también vimos uno en el
centro.
• Otros tipos son:
•
♦ Microscopio sonda de
barrido
♦ Microscopio de túnel de
barrido
♦ Microscopio de fuerza
atómica
SEM
Preparación de muestras
Tanto en el microscopio óptico
como en el microscopio electrónico
de transmisión, la formación de una
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imagen con un contraste perceptible
exige que diferentes partes de la
célula difieran en su transparencia al
haz de iluminación, ya sean rayos de
luz o electrones. Las partes de la
muestra que permiten el paso de la
luz o los electrones, aparecen
brillantes, mientras que las partes
que bloquean el paso del haz de
iluminación aparecen oscuras. En el
microscopio electrónico de barrido,
las áreas que aparecen claras son
aquellas que desvían los electrones a
la imagen; las partes que aparecen
oscuras son aquellas que no están
bien iluminadas por el haz
electrónico o que desvían los
electrones fuera del detector.
Para crear suficiente contraste
cuando se usa el microscopio óptico,
las células deben ser tratadas con
colorantes u otras sustancias que se
adhieran diferencialmente a lugares
específicos, o reaccionan con ellos,
produciendo regiones de opacidad
diferente. Para el microscopio
electrónico los especímenes se tratan
generalmente con compuestos de
metales pesados.
Después que un espécimen ha sido
teñido, todo el colorante que no se
haya adherido a estructuras
específicas debe ser lavado. Sin
embargo, las células son bastante
frágiles y cualquier tratamiento
enérgico desharía su estructura. Para
resolver este problema, los
espécimen biológicos, generalmente
se fijan antes de teñirlos. Este
procedimiento implica un
tratamiento con compuestos que
amarran las estructuras a su lugar,
habitualmente con la formación de
enlaces covalentes adicionales entre
las moléculas .
Los especímenes para el
microscopio electrónico también
deben deshidratarse, ya sea por
métodos químicos, o por métodos de
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congelación−desecación parecidos a
los que se usan para hacer el café
deshidratado. Este paso es necesario
debido a las propiedades de los
electrones que forman el haz de
iluminación. Si atraviesan una
cámara que contiene moléculas
gaseosas, los electrones son
desviados por las moléculas y no
pueden enfocarse en un haz. Así
que, como ya dije, todo el aire debe
ser evacuado del interior de la
cámara interna de un microscopio
electrónico, creándose un vacío. Si
las muestras no deshidratan primero,
las moléculas de agua que se
evaporan y penetran en la cámara,
destruirán el vacío y el haz de
electrones enfocado. Los
procedimientos requeridos para
preparar la mayoría de las muestras
para el microscopio óptico o para el
electrónico, habitualmente producen
la muerte de las células
constituyentes.
Para el SEM, la muestra debe estar
recubierta de un metal tal que oro
para permitir la refracción de los
electrones.
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