Mikroskobun İcadı ve Bilime Önemli Katkıları
Mikroskobun İcadı ve Bilime Önemli Katkıları; Onun icadıyla gözle görülemeyecek kadar küçük mikroskobik canlıları görebilme imkânı doğdu. Böylece göremediklerimizi görebildik ve bu sayede mikro organizmaları inceleme fırsatı edinerek, tıp ve benzeri alanlarda büyük atılımlar elde ettik. Hatta birçok hastalığın tanısını ve dahi mikrobu hep bu muazzam bir icat olan mikroskop vasıtasıyla öğrenebildik.
Yunanca’da küçük anlamına gelen “micros” ile bakmak anlamına gelen “skopeein” kelimelerinin birleşmesiyle oluşan ve mikroskop adını taşıyan alet, temelde göz merceği ve objektif olmak üzere iki mercekten yapılmıştır. Objektif, incelenmekte olan maddeyi büyütür, göz merceği ise görüntüyü daha da büyük duruma getirir.
İncelenmek istenen maddeler, mikroskobun cam bölümüne konur. Maddelerin iyi görülmesi, bu camın çok ince olup, ışığı iyi geçirebilmesinden kaynaklanır. Mikroskoplarda ışık yansıması, aynalar aracılığıyla gerçekleştirilir. Çok geliştirilmiş elektronik mikroskoplar, maddeleri milyonlarca kez büyütebilecek kapasitededirler.
Bir mikroskobun temel parçaları, aydınlatma görevi veren bir kondansatör, yansıtmayı gerçekleştirilen ayar vidaları ve kondansatöre giden ışık miktarını kontrol eden diyaframdır.
Mikroskobu Kim ve Nasıl İcat Etti?
Mikroskobu, ilk önce Hollandalı Zacharias Janssen’in, 1590 dolaylarında bir teleskobu tadil etmek suretiyle meydana getirdiği kabul edilmektedir. Ancak bu sıralarda başka Hollandalı, Alman, İngiliz ve İtalyan bilginleri de, mercek sistemi tersine çevrilmiş bir teleskobun, cisimleri büyütmek için kullanılabileceğinin farkına varmışlardır.
Nitekim dünyanın güneş etrafında döndüğünü açıkladığı için engizisyona tabi tutulan ve dünyayı güneş etrafında döndürmekten vazgeçmesi şartıyla Papa tarafından serbest bırakılan İtalyan bilgini Galile Galileo (1564-1642) iki mercek kullanarak bazı tecrübelerde bulunmuştu. Bugünkü mikroskobun ana prensiplerini ise 17. yüzyılda Hollandalı Auton van Leeuwenhoek ve İngiliz Robert Hook bulmuşlardır.
İki temel mikroskop türü vardır: bileşik ve stereo. Stereo mikroskoplar, bileşik mikroskoplardan daha düşük güç kullanır ve yaklaşık 10 ile 40x arasında değişen tipik büyütme seviyelerine sahiptir. Bu mikroskoplar çok yönlüdür ve kaya, böcek ve çiçek gibi tüm nesneleri görüntülemek için tasarlanmıştır. Ancak hazırlanan slaytları görüntülemek için de kullanılabilir. Doğa çalışmaları ve öğrenciler için faydalı bir araçtır ve idealdir.
Mikroskobun Kullanımı Ne Zaman Yaygınlaştı?
Mikroskop, keşfedilmesinden bu yana hep yararlı olmuştur. Ancak, son yirmi yıldırı gerçekleştirilen teknolojik fazla oranda yararlanılabilmesini sağladı.
Hastanelerde, hastalıkların tanınması ve tedavisinde kullanılan mikroskop, ayrıca operatörlere, bedenin kulak, göz gibi en duyarlı organlarına yaptıkları operasyonlarda da yardımcı olur.
Elektronik endüstrisinde titizlik gerektiren işlerde yarar sağlayan bu araç, en çok laboratuarlarda işe yaramaktadır. Bitki ve hayvan hücrelerinin incelenmesi ile petroloji ve metalurji dallarında, kayalar ve metallerle ilgili bilgi edinmek amacı ile kullanılır. Sonuçta, tüm ayrıntılı araştırmaların vazgeçilmez aracı olan mikroskop, uygarlığın gelişmesinde temel rol oynar.
1660’lı yıllarda İngiliz bilim insanı Robert Hooke, Janssen’in mikroskobunu Londralı bir üretici olan Christopher Cock’un da yardımıyla geliştirdi. Hook, mikroskobunu kullanarak binlerce nesneyi ve canlıyı inceledi. Gördüğü tuhaf ve heyecan verici ayrıntıların çizimlerini 1665’te Micrograpia adlı kitabında yayımladı. Hooke’un bir tür mantarda gördüğü boş odacıklara“hücre” adını vermesi ile birlikte biyolojide hücrelerin ilk tanımı yapılmış oldu.
Hollandalı Anton van Leeuwenhoek ise 1670’lerde Hook’un Micrograpia kitabından ilham alarak kendi merceklerini geliştirdi ve nesneleri 270 kat büyütebilen mikroskoplar üretti. Leeuwenhoek, kendi dişinden alınan bir plak örneğini mikroskopta inceledi ve gördüğü küçücük canlılar karşısında hayrete düştü. Böylece “mikroorganizmalar” keşfedilmiş oldu.
İki yüz yıl kadar sonra Louis Pasteur de hasta hayvanlardaki bakteriler üzerinde çalışırken mikroskoptan yararlandı. Pasteur’ün mikroorganizmaların hastalıklara neden olduğunu açıkladığı kuramı tıpta bir devrim yarattı.
Kaç Çeşit Mikroskop Vardır?
Mikroskobun icadı ile bilim insanları, normalde çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük boyutlarda gerçekleşen biyolojik süreçleri aydınlatmaya başlamıştır. Gelişen teknoloji ile birçok yeni mikroskop çeşidi açığa çıkmıştır. Bu yazımızda sizlere bu farklı mikroskop türlerini tanıtmaya çalışacağız.
Parlak Alan Mikroskobu
Parlak alan mikroskobu, ışığın doğrudan numuneden geçmesi ve merceğe ulaşmasına dayanır. Elde edilen görüntünün kalitesi, incelenen numunede ne kadar yoğunluk ve faz farkı olduğuna bağlıdır. Ek optik araçlar ya da boyama teknikleri kullanılmadığı sürece, parlak alan mikroskobunda çoğu hücresel bölge şeffaf olarak görülür ve kalın örneklerde tabakalar arası farklar ayırt edilemez.
Daha iyi gözlem yapabilmek ve faz farkını artırmak adına çoğu zaman incelenen doku veya hücreler, onlara özel boyalarla boyanır. Ayrıca numuneler alkol, asetik asit veya formaldehit gibi fiksatörler tarafından sabitlenerek incelenir. Bu nedenle bu mikroskop yöntemi canlı hücrelerin incelenmesinde kullanılamaz.
Kontrast Mikroskobu
Kontrast mikroskopları, incelenmek istenen örnekten alınan ince kesitler şeklindeki numunelerin incelendiği faz-kontrast mikroskobu ve daha kalın kesitler şeklinde numunelerin incelendiği diferansiyel girişim-kontrast mikroskobu olarak ikiye ayrılabilir. Her iki mikroskop sisteminde de hücre yapıları arasındaki faz, yoğunluk ve kalınlık farklılıklarını gözlemcinin algılayabileceği, ışık yoğunluğundaki farklılıklara çeviren optik araçlar bulunur.
Bu araçların başarılı bir şekilde çalışmalarının arkasında, ışığın ortamlardan geçerken kırılmaya, yansımaya ve yavaşlamaya uğramasının algılanması temeli yatar. Tekniğin kendisinin faz farklılıklarını açığa çıkarmasından dolayı numunelerin boyanmasına gerek yoktur; bu sayede canlı hücre dokuları ve kültürleriyle çalışmak mümkün olur.
Karanlık Alan Mikroskobu
Karanlık alan mikroskobu, parlak alan mikroskobuna bir alternatif oluşturur. Numunelerin boyanmadan iyi çözünürlüklerde görüntülerinin elde edilebilmesi için kullanışlı ve ucuz bir yöntemdir. Bu yöntemde ışık doğrudan bir huzme olarak merceğe ulaşmaz. Bunun yerine dairesel, opak bir disk sayesinde sadece halkasal bir ışık demetinin geçmesine izin verilir.
Bu şartlar altında merceğe doğrudan ışık ulaşmaz ve karanlık bir görüntü elde edilir. Ne zaman bir numune slaytı mikroskoba dâhil edilirse, ışığın yönü saptırılır ve mercekte karanlık arka plana karşı parlak numune görüntüsü elde edilir. Bu yöntem, numune nispeten şeffaf olsa ve faz farkı az olsa bile işe yarar. Bu nedenle normal parlak alan ışık mikroskobu yerine, faz kontrast mikroskobunda olduğu gibi tercih edilebilir.
Flüoresan Mikroskobu
Flüoresan mikroskoplarında klasik ışık mikroskobunda kullanılanın aksine, belirli bir flüoresan boyanın absorbe ettiği dalga boyundaki ışıklar kullanılır. Bu flüoresan boya hücrelerde nükleik asit, protein, hücre zarı ya da daha spesifik makromoleküllere bağlanan bir boyadır. Belirli bir dalga boyunda ışığı absorbe ettikten sonra bu boyalar, farklı bir dalga boyunda ışık yayarlar.
Flüoresan mikroskoplarında mercek, bu yayılan dalga boyunu algılayacak şekilde ayarlanır ve bu sayede hücrelerin ya da incelenen başka numunelerin yaptığı flüoresan parlamaya bakılır.
Flüoresan boyama tekniği, antikor problama tekniği ile birleştirilerek hücrelerde belirli proteinlerin ya da diğer makromoleküllerin konumları çok spesifik olarak belirlenir. İmmunoblotlama yönteminde, konumu öğrenilmek istenilen makromoleküle özel olan antikorlar geliştirilir, ardından bu antikora bağlanan ve flüoresan bir “etiket” taşıyan ikinci bir antikor numunelere eklenir. Bu sayede hücre içinde renkli görünen kısımlar, incelenmek istenen makromolekülün konumunu gösterir.
Elektron Mikroskobu
1931 yılında iki Alman bilim insanı, Ernst Ruska ve Max Knoll, görünür ışıktan daha iyi çözünürlük sağlayacak bir yöntem geliştirdiler. Bu yöntemde bilim insanları numuneden ışık yerine elektronların geçmesini ve bu şekilde görüntünün elde edilmesini sağladılar.
Sonuç olarak transmisyon elektron mikroskobunun ilk örneği açığa çıkmış oldu. 1940-1950 yılları arasında ise Albert Claude, Keith Parter ve George Palade tarafından yapılan çalışmalar sayesinde elektron mikroskobu biyolojinin de kullanım alanı haline geldi.
Elektron mikroskobu, ışık mikroskobundan daha iyi çözünürlük sağlar; çünkü elektronların dalga boyu, 0,004 nm kadardır. Bu, görünür ışığın dalga boyundan yaklaşık 100.000 kat daha kısadır! Elektronların dalga boyunun getirdiği avantajın yanında, mikroskop lensinin sayısal açıklığı elektron mikroskobunda çözünürlüğü sınırlayan etmendir.
Elektron dalga boyu, sayısal açıklık, ekipmanların elverişliliği ve incelenen numunelerin özellikleri gibi birçok etmen sonucu bir elektron mikroskobunun yaklaşık çözünürlük sınırının 1-2 nm olduğu söylenir. Bu sınır, klasik ışık mikroskobunda olduğundan çok daha düşüktür.
Elektron mikroskobunda, bir elektron demeti elektron tabancası tarafından salınır. Ardından yoğunlaştırıcı mercekler elektron demetini tek ve ince bir ışın haline getirir. Bu sayede elektronların tek bir noktaya odaklanması sağlanır. Elektronların aşağı yönde hareket etmesi ve numuneye hedeflenmesi için, numunenin etrafında pozitif yüklü sistemler bulunur.
Elektron mikroskobunda kullanılan numune, ışık mikroskobunda olduğundan çok daha ince kesitler halinde hazırlanmalıdır. Bu numuneden elektronlar doğrudan geçirilerek floresan yüzey üzerinde oluşan koyuluğun derecesine göre görseller oluşturulabilir ya da elektronlar numune yüzeyine çarpar.
incelenen örneğin derinliğine ve yoğunluğuna göre farklı açılarda ve oranlarda saptırılır. Sapan elektronlar detektörler tarafından algılanır ve sonuçta, numunenin dijital bir görüntüsü elde edilmiş olur.
Konfokal Mikroskop
Konfokal mikroskoplar, klasik flüoresan mikroskoplarının elektronik görüntüleme teknikleri ile birleştirilip hücrelerin ya da dokuların 3 boyutlu görüntülerinin elde edilmesinde kullanılan mikroskoplardır. Flüoresan boyaların, boyanın absorbe edeceği dalga boyunda lazer ışıklarının ve boyanın yayacağı dalga boyunu algılayacak olan detektörlerin kullanımı floresan mikroskoplarda olduğu gibi konfokal mikroskopta da geçerlidir.
Konfokal mikroskopta farklı olarak, numunenin belli bir derinliğinden yayılan ışığın geçebileceği, konumu belli bir derinliğe özel olan konfokal açıklık denen sistemler bulunur. Başka bir deyişle, bu mikroskoplar sadece numunenin belli bir derinliğinden gelen ışığı algılamak için özelleştirilebilirler. Farklı derinliklerden alınan görüntülerin bilgisayar ortamında işlenmesi ile de numunelerin 3 boyutlu görüntülerinin oluşturulması sağlanır.
Mikroskop Nasıl Temizlenir?
Lenslerin dış tarafını temizlemek için, optikleri veya gözlükleri temizlemek için tasarlanmış solvent içermeyen bir temizleme solüsyonu kullanın. Önce tozu yumuşak bir fırça veya basınçlı hava ile temizleyin. Sonra bir parça kuru bezle veya mercek kâğıdını nemlendirerek, mercek yüzeylerini dairesel hareketlerle temizleyin.
Gerekirse, lens solüsyonuyla nemlendirilmiş ikinci bir kâğıt parçasıyla tekrarlayın. Mercek temiz ve kuru oluncaya kadar kuru mercek kâğıdı ile tekrarlayın. Mercek ve objektif lensleri için aynı prosedürü kullanın. Lenslerin iç tarafını temizlemek için yukarıdaki prosedürü kullanmayın. Daha ziyade, özellikle mikroskop kameraları ve diğer optik ekipmanlar için tasarlanmış bir toz bezi veya optik lens temizleme seti kullanın.
Sadece mikro fiber bir bez kullanın. Mikroskop gövdesini temizlemek için yumuşak kuru veya nemli bir bez kullanın. Tozdan korumak için brandadan koruyucu örtü kullanmanız mikroskobunuzun temiz ve tozsuz kalmasına yardımcı olacaktır.
Mikroskop Nasıl Kullanılır?
Mikroskobunuzu, çalışabileceğiniz geniş bir alana sahip olacağınız bir masa üstüne veya düz, sağlam bir yüzeye yerleştirin. Mikroskobun güç kablosunu bir prize takın (bazı bileşik mikroskoplar elektrikli aydınlatma kullanmaz, bunun yerine doğal ışığı odaklamak için bir aynaya sahiptir).
Mikroskobunuzun ışık kaynağını açın ve diyaframı en büyük delik çapına ayarlayın, böylece en fazla miktarda ışığın geçmesine izin verin. Bir iris diyaframınız varsa, kolu en fazla ışık geçene kadar kaydırın. Bu parçaları bulma konusunda yardım için aşağıdaki şemaya bakın.
Döndürülebilir objektif lensleri 40x büyütme için genellikle 4x olan en düşük güç hedefine döndürün. Düşük güçte daha geniş bir görüş alanınız olduğundan, slaydı düşük bir ayarda taramak en kolay yoldur.
Lam yüzeyine bir mikroskop slaytı yerleştirin; mikroskobunuzun mekanik yüzeyine, yüzey klipsinin altına yerleştirin. Hazırlanan bir slayt, ilk kez kullandığınızda en iyi sonucu verir. Hazırlanmış bir slaydınız yoksa boş bir lama renkli iplik veya tel yerleştirin ve üzerine bir lam yerleştirin. Slaytı örnek objektif lensin altına gelene kadar hareket ettirin.
Kaba odak ayar düğmesini örneğe odaklanana kadar ayarlayın. Gerekirse, örneği merceğin altında ortalamak için lamı yavaşça hareket ettirin. Bunu parmaklarınızla hafifçe iterek veya mekanik bir yüzeyiniz varsa kaydırma kontrol düğmelerini çevirerek yapın.
Hassas odak ayar düğmesini örnek net bir şekilde odaklanana kadar ayarlayın. Ardından en iyi aydınlatmayı elde etmek için diyaframı ayarlayın. En fazla ışıkla başlayın ve numune görüntüsü net, keskin kontrast elde edene kadar yavaş yavaş azaltın. Örneğe genel bakış için slaydı (sağdan sola ve yukarıdan aşağıya) düşük güçte tarayın. Ardından, numunenin daha yüksek güçte görüntülemek istediğiniz kısmını ortalayın.
100x büyütme için objektif lensi 10x objektif döndürün. Numunenizi dikkatlice odaklayın ve görüntüleyin. Görüntü en net olana kadar aydınlatmayı yeniden ayarlayın
Mikroskobun İcadı ve Bilime Önemli Katkıları adlı konumuza son verirken mikroskobun icadı ile alakalı videolar için buraya tıklayarak izleyebilirsiniz.
