LABORATORIO 2: PROPIEDADES DEL MICROSCOPIO COMPUESTO

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1 LABORATORIO 2: PROPIEDADES DEL MICROSCOPIO COMPUESTO CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DE UN MICROSCOPIO COMPUESTO? Poderes de resolución y aumento. Campo Visual. Unidades de medida. Profesor: Luis Francisco Moreno B. Biólogo, M. Sc. Biología. El microscopio compuesto está hecho de un sistema de lentes, un sistema mecánico que las articula y un sistema de iluminación. Mediante estos sistemas se visualizan las imágenes que se forman en ellos cuando se les coloca objetos que a simple vista no se pueden ver. Esas imágenes tienen unas propiedades que es preciso conocer para un manejo correcto del microscopio. Las propiedades de la imagen se relacionan con la medición microscópica, la resolución, el aumento y el área del campo visual. 2. OBJETIVOS 2.1 Conocer y familiarizarse con las unidades de medida microscópicas. 2.2 Hacer mediciones al microscopio. 2.3 Conocer las propiedades del microscopio. 3. MATERIALES 1: Guía de laboratorio. 2: Microscopio. 3: Portaobjetos. 4: Cubreobjetos. 5. Jabón. 6: Papel absorbente. 7: Papel de arroz. 8: Líquido limpia lentes. 9: Papel milimetrado 10. Tijeras. 4. MÉTODO, RESULTADOS Y ANÁLISIS 1 UNIDADES DE MEDICION MICROSCÓPICAS Los organismos o estructuras que se estudian por medio del microscopio, son de tamaños muy pequeños, es decir invisibles a simple vista. Para medir la imagen que producen al microscopio, y deducir su tamaño, se utilizan unidades reducidas que van desde milímetros hasta diez millonésimas de milímetro. Dentro de estos rangos se ubican todos los organismos microscópicos, las células y la mayoría de sus estructuras. 1ª Milímetro (mm): es la décima parte de un centímetro, es decir la pequeña distancia de una raya a otra de un metro convencional o de una regla. El óvulo humano cabe dentro de dos de esas rayas, es decir, que mide aproximadamente

2 un milímetro y ese tamaño lo ubica entre lo que se puede ver a simple vista y lo que se debe ver al microscopio. 2ª Micra (µ) o Nanómetro (nm): es la milésima parte del milímetro. Es decir que si dividimos la distancia entre una raya y otra del metro (mm) en 1000 partes iguales, cada parte es una micra. Aunque nanómetro se utiliza como medida de longitud de ondas, hoy se habla de la nanotecnología, en referencia a una nueva ciencia que estudia y fabrica partes microscópicas de tamaños de millonésimas de metro. Por ejemplo, los nuevos marcapasos son de este tamaño. 3ª Milimicra (mµ): es la milésima parte de la micra. Es decir que si dividimos la micra en 1000 partes iguales, cada parte es una milimicra. Si un milímetro tiene 1000 micras y una micra 1000 milimicras, entonces la milimicra es la millonésima parte del milímetro. Las células en general, tienen tamaños que fluctúan entre milimicras y micras, es decir, entre millonésimas y milésimas de mm y es el campo de la microscopia. Los virus son macromoléculas y tienen tamaños inferiores a la milimicra (menos de una millonésima de mm). 4ª Amstrong (A ): es la décima parte de la milimicra. Es decir que si dividimos la milimicra en 10 partes iguales, cada parte es un Amstrong. Si un milímetro tiene un millón de milimicras, entonces el Amstrong es la diezmillonésima del milímetro. En resumen, ver la siguiente tabla 2-1. Tabla 2-1: Principales unidades de medición microscópicas. 1 mm 1000 (micras) Una es la milésima parte del mm Una m es la milésima de la m (milimicras) y la millonésima parte del mm Un A es la décima de la m, la diezmilésima parte 1 m 10 Aº (Amstrong) de la y la diezmillonésima parte del mm Con base en la tabla 2-1, hacer las siguientes conversiones, en el espacio respectivo. Convertir: a) mm en mμ y en A b) 5 x 10 3 μ en mm y en A c) 1300 A en mμ y en mm LUIS FRANCISCO MORENO. BIÓLOGO, M. SC. BIOLOGÍA 2

3 2 PODER DE RESOLUCION Es la capacidad de un instrumento óptico (biológico como el ojo) o físico (como el microscopio) para diferenciar dos puntos que a simple vista parecen uno solo, debido a la pequeña distancia que hay entre ellos. Esa capacidad varía de un instrumento óptico a otro y de la naturaleza y calidad de las lentes involucradas. Por ejemplo, el ojo de un ave rapaz tiene mejor poder de resolución que el de una araña y el microscopio compuesto menor poder de resolución que el del microscopio electrónico. El poder de resolución también puede definirse como la distancia mínima entre dos puntos próximos que pueden verse separados. Por ejemplo el ojo normal humano no puede ver separados dos puntos cuando su distancia es menor a una décima de milímetro. La riqueza de detalles que puede ser observada al microscopio depende de la habilidad de este para hacer que los puntos del objeto que están muy cercanos aparezcan en la imagen como puntos separados. Mientras más corta sea la distancia entre esos puntos del objeto, más finos serán los detalles. La distancia entre esos dos puntos es el Límite de Resolución. Lo anterior significa, por ejemplo, que dos puntos situados a distancias menores de 100 µ son visibles por el ojo como un solo punto, mientras que a través del microscopio compuesto se vería como dos puntos separados. A la vez, dos puntos separados por una distancia de 0.2 µ o inferior, el microscopio compuesto los ve como un solo punto, pero no así el microscopio electrónico. Tabla 2-2: Comparación de tres sistemas ópticos. µ Ojo humano 100 Microscopio compuesto 0.2 Microscopio electrónico De acuerdo con lo anterior, conteste en el espacio, utilizando los símbolos mayor que ( ) y mucho mayor que (») para escribir, de mayor a menor, los poderes de resolución aproximados del microscopio compuesto, del microscopio electrónico y del ojo humano. 2 Cuántas veces es mayor el poder de resolución máximo del microscopio compuesto, comparado con el ojo humano? LUIS FRANCISCO MORENO. BIÓLOGO, M. SC. BIOLOGÍA 3

4 3 En la siguiente tabla 2-3 se mencionan tres estructuras celulares, seis células, tres macromoléculas y tres estructuras celulares, con sus respectivos tamaños promedios. Analizar, teniendo en cuenta los poderes de resolución del ojo humano, del microscopio compuesto y del microscopio electrónico, con cuál o cuáles de ellos son visibles. Puesto que los valores de resolución de la tabla 2-1 están en µ, primero se debe convertir los valores de la columna tamaños a µ. Tabla 2-3: Tamaños de estructuras y células e instrumentos con los que se pueden ver. CÉLULAS, ESTRUCTURAS TAMAÑOS µ VISIBLE CON Virus 200 mµ Bacteria 2.8 mµ Mitocondria 5300 µ Paramecio 0.3 mm Ovulo humano 0.15 mm Escherichia coli 2 mµ Virus de la viruela 0.35 mµ Virus del polio 0.02 mµ Ribosomas 30 A Glóbulos rojos 7 mμ Cloroplastos 5 mμ Mitocondrias 4 mμ Paramesium caudatum 0.2 mm Membrana celular 75 A Pared celular 15 A 3º PODER DE AUMENTO Es la capacidad que posee un instrumento óptico, para dar una imagen aumentada de un objeto. Entre mejor sea la calidad y el tipo de los lentes del instrumento, mejor será la claridad y el aumento de la imagen. Las lentes pueden dar una imagen mayor o menor, dependiendo de la distancia entre la lente y el objeto. Entre más distancia entre el lente y la imagen, mayor área de la imagen y viceversa. Desde luego que hay una diferencia optima entre objeto y lente, que proporciona una imagen nítida y clara. Normalmente los microscopios compuestos aumentan la imagen entre 40 y 1000 veces. El poder de aumento depende de las lentes objetivo y ocular. Normalmente, el microscopio compuesto tiene lentes objetivos, cuyo poder de aumento fluctúa entre 4 y 100 veces el tamaño real de la imagen. El ocular normalmente es de 10 aumentos. El aumento total es el resultado de multiplicar los aumentos de las lentes involucradas en la observación. Por lo tanto, el microscopio compuesto aumenta el tamaño de las imágenes entre 40 y 1000 veces. Mirar el aumento de las lentes oculares y de las lentes objetivos de su microscopio y llenar la siguiente tabla 2-4. LUIS FRANCISCO MORENO. BIÓLOGO, M. SC. BIOLOGÍA 4

5 Tabla 2-4: Aumentos (X) del microscopio compuesto, organizados de menor a mayor. OCULAR (Oc) OBJETIVO (Ob) AUMENTO TOTAL (At = Oc X Ob) Con base en los valores de la tabla 2-4, resolver en el espacio destinado, las siguientes preguntas: 1 Se tienen dos microorganismos A y B que miden de largo 50 y 100 μ respectivamente. Cuál de los dos se verá aumentado mayor número de veces si se observan con objetivo de 10X? 2 Al observar una célula utilizando un microscopio con ocular de 10X y objetivo de 10X, se pudo determinar que su tamaño aproximado era de 0.5 mm. Cuál será su tamaño si se observa con el mismo ocular, pero con un objetivo de 40X? Tener en cuenta que se habla del tamaño de la célula y no de su imagen. 4º CAMPO VISUAL DEL MICROSCOPIO El campo visual es el área circular que se observa al mirar a través del microscopio. Esta propiedad geométrica se debe a que las lentes de aumento son circulares, ya que un círculo es la mayor área de visibilidad posible. Dibujar siempre los objetos observados dentro de un círculo que representa el campo visual. El dibujo debe ser proporcionado al campo. Cuando se presenten varias células u organelos repetidos, basta con dibujar sólo lo que se vea en la cuarta parte del campo visual, a la derecha. El resto de campo se deja en blanco. LUIS FRANCISCO MORENO. BIÓLOGO, M. SC. BIOLOGÍA 5

6 El círculo con su dibujo se debe ubicar siempre hacia el margen izquierdo. Hecho el dibujo, se debe señalar las partes, con flechas paralelas entre sí, como se muestra en la siguiente figura. Cada parte debe a su vez, tener explícita su función. Si se trata de la foto de la imagen, también debe ubicarse a la izquierda, como en el siguiente ejemplo, señalando partes y funciones. Las fotos se deben anexar a la guía. Tanto dibujo como foto deben llevar leyenda explicativa breve, como la de la fig º ÁREA DEL CAMPO VISUAL DEL MICROSCOPIO Aunque el campo visual aparentemente no varía, el área de cada campo es diferente según el aumento de la lente que enfoca al objeto. Entre mayor sea el aumento, menor es el área del campo visual. A pequeños aumentos, la imagen se ve grande. A mayores aumentos, se observa sólo una parte de la imagen. Puesto que el campo visual es un círculo, se puede averiguar su área con el fin de estimar el tamaño relativo de las imágenes obtenidas. El área en cada aumento es diferente y constante. Para hacer las mediciones microscópicas se utilizan las escalas micrométricas ubicadas sobre la platina o el papel milimetrado. A. Medición con papel milimetrado Colocar sobre el porta objetos una gota de agua y sobre ella un cm 2 de papel milimetrado, cuyas rayas queden perpendiculares y paralelas al observador. LUIS FRANCISCO MORENO. BIÓLOGO, M. SC. BIOLOGÍA 6

7 Colocar encima el cubreobjetos y enfocar con el objetivo de 4X. Ubicar en el campo visual una línea gruesa de papel milimetrado que pase por el centro en sentido vertical, para que haga de diámetro del campo visual. A la vez, ubicar otra línea horizontal que pase tangencial al borde superior del campo visual. Dibujar en el siguiente círculo, y contar cuántos milímetros tiene el diámetro (D). Registrar ese valor en la tabla 2-5. Fig. 2-2: Diámetro del campo visual en 40X medido con papel milimetrado. Para calcular el área del campo visual, que es circular, recordar que el área (A) de un círculo es: (A) = r² En donde r es la mitad del diámetro (D/2) y = Puesto que D se calcula en milímetros, el área quedará en mm² A (mm)² = (D/2)² Calcular el área, con base en el diámetro (D) hallado, en el siguiente espacio y anotarlo en la tabla 2-5. Pasar ahora al siguiente aumento y dibujar y calcular el diámetro y el área en el siguiente espacio. Anotar los dos valores en la tabla 2-5. Fig. 2-3: LUIS FRANCISCO MORENO. BIÓLOGO, M. SC. BIOLOGÍA 7

8 Tabla 2-5: Diámetro (D) y área (A) del campo visual del microscopio, en cada aumento (X). AUMENTO (X) D (mm) A (mm²) Puesto que calcular el diámetro en los dos aumentos mayores no es posible porque la raya del papel milimetrado se ve difusa, proceder a calcularlo matemáticamente de la siguiente manera. Observe que entre más aumento (A), menor diámetro (D). Es decir, que los diámetros son inversamente proporcionales a los aumentos. Si llamamos al aumento menor A1 al primer aumento y D1 a su correspondiente diámetro; A2 al siguiente aumento mayor y D2 a su correspondiente diámetro, tendríamos que: A1/A2 = D2/D1. Para calcular matemáticamente el tercer aumento, procedemos a llamar A1 al segundo aumento, D1 a su respectivo diámetro, A2 al tercer aumento y D2 a su respectivo diámetro que no conocemos. De la fórmula anterior deducimos que: D2 = (A1 X D1)/A2 Reemplace valores y halle D2 matemáticamente, en el siguiente espacio. Anote el valor D2 hallado en la tabla y proceda a calcular el área. De igual manera proceder para calcular D2 del cuarto aumento. Utilice el siguiente espacio. B. Medición con las escalas micrométricas de la platina Dibujar un punto con lápiz o estilógrafo en el cm 2 de papel milimetrado. Colocar el papel entre el porta y el cubre objetos, en seco. Ubicar dicho punto en el borde superior del campo visual en menor aumento. Dibujar el campo ocular con el punto mencionado. Anotar al frente de la flecha, el valor en la escala micrométrica. Bajar el punto por el centro del campo ocular hasta el borde inferior del campo. Anotar al frente el nuevo valor en la escala micrométrica. Hallar la diferencia entre los dos valores. Este nuevo valor es el diámetro del campo ocular, ya que el punto recorrió del extremo superior al extremo inferior del campo. LUIS FRANCISCO MORENO. BIÓLOGO, M. SC. BIOLOGÍA 8

9 Compare el valor del diámetro obtenido con la escala micrométrica con el obtenido mediante papel milimetrado. Le debe dar similar o igual. Si le da igual, significa una habilidad del 100 %. Si le da diferente, puede calcular el porcentaje de error de un sistema de medición a otro. Resolver las siguientes preguntas: 5-1 Con base en los valores obtenidos en la tabla 2-5 calcule cuánto mide de largo y de ancho (en mm) la imagen y el objeto (en μ) del siguiente micro insecto visto en 400X. Utilice flechas hacia la derecha para indicar esas dimensiones, hacer los cálculos y anotar las medidas. Fig. 2-2: Micro insecto visto en 400 X 5-2 El diámetro del campo visual de un microscopio es de 1500 µ, cuando se observa con un ocular de 10X y un objetivo de 10X. Cuál será el diámetro del campo visual de ese microscopio, si se observa con un objetivo de 40X y el mismo ocular? LUIS FRANCISCO MORENO. BIÓLOGO, M. SC. BIOLOGÍA 9

10 5-3 Un estudiante observó en su práctica de laboratorio una célula con objetivo de 10X y ocular de 10X y determinó que su diámetro medía una cuarta parte del diámetro de ese campo visual. Cuánto mide la célula? Se observará completamente la célula con objetivo de 40X y mismo ocular? 5-4 Al observar en el microscopio un microorganismo con objetivo de 100X y ocular 10X, alguien vio que ocupaba, a lo largo, dos veces el diámetro del campo visual. Cuánto mide ese microorganismo? 5-5 Un microorganismo mide 300 μ. Cuántos de ellos se podrían alinear en el diámetro de cada uno de los siguientes campos visuales de su microscopio?: A) 40X; B) 100X; C) 400X; D) 1000X LUIS FRANCISCO MORENO. BIÓLOGO, M. SC. BIOLOGÍA 10

11 6. CONCLUCIONES Guía n 2 de Laboratorio de Biología. 6.1 Concluir sobre el grado de cumplimiento de los objetivos 6.2 Mencionar las aplicaciones del tema a la carrera que sigue, dando uno o más ejemplos concretos Hacer un breve resumen de lo aprendido. 7. FUENTES DE CONSULTA Autores consultados para profundizar y analizar (desarrollar el cuestionario) la guía del presente laboratorio. Moreno, L. F. (productor) Video corto: Cuáles son las medidas microscópicas? Colombia. Recuperado de Canal: Biología Aplicada. En cada idea consultada debe citar la fuente consultada. Apellido, iniciales del nombre, año, título de la publicación, país, editorial. O el link que conduzca a la fuente. En cada respuesta al cuestionario, se debe colocar entre paréntesis, la fuente consultada. LUIS FRANCISCO MORENO. BIÓLOGO, M. SC. BIOLOGÍA 11