Jenis Mikroskop
Jenis Mikroskop Cahaya
1. Brightfield (spesimen yang tidak diwarnai). Cahaya melewati langsung melalui spesimen. Kecuali jika sel berpigmen alami atau bernoda artifisial, gambar memiliki sedikit kontras. (Empat mikrograf cahaya pertama menunjukkan sel-sel epitel pipi manusia; bilah skala berkaitan dengan keempat mikrograf.)
2. Brightfield (spesimen diwarnai). Pewarnaan dengan berbagai pewarna meningkatkan kontras. Kebanyakan prosedur pewarnaan mengharuskan sel diperbaiki (diawetkan), sehingga membunuh mereka.
3. Fase kontras. Variasi kepadatan dalam spesimen diperkuat untuk meningkatkan kontras dalam sel yang tidak diwarnai; ini sangat berguna untuk memeriksa sel hidup yang tidak berpigmen.
Kontras interferensi diferensial (Nomarski). Seperti pada mikroskop fase-kontras, modifikasi optik digunakan untuk membesar-besarkan perbedaan densitas; gambar muncul hampir 3-D.
4. Fluoresensi. Lokasi molekul tertentu dalam sel dapat diungkapkan dengan memberi label molekul dengan pewarna fluoresen atau antibodi; beberapa sel memiliki molekul yang berfluoresensi sendiri. Zat fluorescent menyerap radiasi ultraviolet dan memancarkan cahaya tampak. Dalam sel rahim berlabel fluoresensi ini, bahan inti berwarna biru, organel yang disebut mitokondria berwarna oranye, dan "kerangka" sel berwarna hijau.
5. Konfokal. Gambar atas adalah mikrograf fluoresensi standar dari jaringan saraf berlabel fluoresensi (sel saraf berwarna hijau, sel pendukung berwarna oranye, dan daerah tumpang tindih berwarna kuning); di bawahnya adalah gambar confocal dari jaringan yang sama. Menggunakan laser, teknik "pemotongan optik" ini menghilangkan cahaya yang tidak fokus dari sampel yang tebal, menciptakan satu bidang fluoresensi pada gambar. Dengan menangkap gambar yang tajam di banyak bidang yang berbeda, rekonstruksi 3-D dapat dibuat. Gambar standar buram karena cahaya di luar fokus tidak dikecualikan.
6. Dekonvolusi. Bagian atas gambar split ini adalah kompilasi mikrograf fluoresensi standar melalui kedalaman sel darah putih. Di bawah ini adalah gambar sel yang sama yang direkonstruksi dari banyak gambar buram pada bidang yang berbeda, yang masing-masing diproses menggunakan perangkat lunak dekonvolusi. Proses ini secara digital menghilangkan cahaya di luar fokus dan menetapkannya kembali ke sumbernya, menciptakan gambar 3-D yang jauh lebih tajam.
7. Resolusi super. Di atas adalah gambar confocal bagian dari sel saraf, menggunakan label fluoresen yang mengikat molekul berkerumun dalam kantung kecil di dalam sel (vesikel) yang berdiameter 40 nm. Bintik-bintik kuning kehijauan kabur karena 40 nm berada di bawah batas resolusi 200 nm untuk mikroskop cahaya standar. Di bawah ini adalah gambar bagian sel yang sama, terlihat menggunakan teknik resolusi super baru. Peralatan canggih digunakan untuk menerangi molekul fluoresen individu dan merekam posisinya. Menggabungkan informasi dari banyak molekul di tempat yang berbeda “melanggar” batas resolusi, menghasilkan titik-titik kuning kehijauan yang tajam terlihat di sini. (Setiap titik adalah vesikel 40-nm.)
Jenis Mikroskop Elektron
1. Scanning
electron microscopy (SEM). Mikrograf yang diambil dengan mikroskop elektron pemindaian menunjukkan gambar 3-D dari permukaan spesimen. SEM ini menunjukkan permukaan sel dari trakea (tenggorokan) ditutupi dengan proyeksi sel yang disebut silia. Mikrograf elektron berwarna hitam dan putih tetapi seringkali diwarnai secara artifisial untuk menyoroti struktur tertentu, seperti yang telah dilakukan dengan kedua mikrograf elektron yang ditampilkan di sini.
2. Mikroskop elektron transmisi (TEM). Mikroskop elektron transmisi membuat profil bagian tipis dari spesimen. TEM ini menunjukkan bagian melalui sel trakea, mengungkapkan struktur internalnya. Dalam mempersiapkan spesimen, beberapa silia dipotong sepanjang panjangnya, membuat bagian memanjang, sementara silia lainnya dipotong lurus, membuat penampang.
Fungsi Mikroskop dalam Penelitian Biologi
Ahli biologi menggunakan mikroskop dan biokimia untuk mempelajari sel. Bagaimana ahli biologi sel menyelidiki cara kerja bagian dalam sel, biasanya terlalu kecil untuk dilihat dengan mata telanjang? Sebelum kita menjelajahi sel, akan sangat membantu untuk mempelajari bagaimana sel dipelajari. Mikroskopi Perkembangan instrumen yang memperluas indera manusia memungkinkan penemuan dan studi awal sel. Mikroskop ditemukan pada tahun 1590 dan disempurnakan lebih lanjut selama tahun 1600-an. Dinding sel pertama kali dilihat oleh Robert Hooke pada tahun 1665 ketika ia melihat melalui mikroskop sel-sel mati dari kulit pohon ek. Tetapi dibutuhkan lensa Antoni van Leeuwenhoek yang dibuat dengan sangat indah untuk memvisualisasikan sel-sel hidup. Bayangkan kegembiraan Hooke ketika dia mengunjungi van Leeuwenhoek pada tahun 1674 dan dunia mikroorganisme—yang disebut tuan rumahnya sebagai “hewan yang sangat kecil”—disingkapkan kepadanya. Mikroskop yang pertama kali digunakan oleh para ilmuwan Renaisans, serta mikroskop yang mungkin Anda gunakan di laboratorium, semuanya adalah mikroskop cahaya. Dalam mikroskop cahaya (LM), cahaya tampak dilewatkan melalui spesimen dan kemudian melalui lensa kaca. Lensa membiaskan (membengkokkan) cahaya sedemikian rupa sehingga bayangan spesimen diperbesar saat diproyeksikan ke mata atau ke kamera. Tiga parameter penting dalam mikroskop adalah perbesaran, resolusi, dan kontras. Perbesaran adalah perbandingan ukuran bayangan suatu benda dengan ukuran sebenarnya. Mikroskop cahaya dapat memperbesar secara efektif hingga sekitar 1.000 kali ukuran sebenarnya dari spesimen; pada perbesaran yang lebih besar, detail tambahan tidak dapat dilihat dengan jelas. Resolusi adalah ukuran kejernihan gambar; itu adalah jarak minimum dua titik yang dapat dipisahkan dan masih dapat dibedakan sebagai titik yang terpisah. Misalnya, apa yang tampak oleh mata telanjang sebagai satu bintang di langit dapat diselesaikan sebagai bintang kembar dengan teleskop, yang memiliki kemampuan menyelesaikan lebih tinggi daripada mata. Demikian pula, menggunakan teknik standar, mikroskop cahaya tidak dapat menyelesaikan detail lebih halus dari sekitar 0,2 mikrometer (µm), atau 200 nanometer (nm), terlepas dari perbesaran. Parameter ketiga, kontras, adalah perbedaan kecerahan antara area terang dan gelap dari suatu gambar. Metode untuk meningkatkan kontras termasuk pewarnaan atau pelabelan komponen sel agar menonjol secara visual.
Sampai saat ini, penghalang resolusi mencegah ahli biologi sel menggunakan mikroskop cahaya standar ketika mempelajari organel, struktur tertutup membran dalam sel eukariotik. Untuk melihat struktur ini secara detail diperlukan pengembangan instrumen baru. Pada 1950-an, mikroskop elektron diperkenalkan ke biologi. Alih-alih memfokuskan cahaya, mikroskop elektron (EM) memfokuskan berkas elektron melalui spesimen atau ke permukaannya. Resolusi berbanding terbalik dengan panjang gelombang cahaya (atau elektron) yang digunakan mikroskop untuk pencitraan, dan berkas elektron memiliki panjang gelombang yang jauh lebih pendek daripada cahaya tampak. Mikroskop elektron modern secara teoritis dapat mencapai resolusi sekitar 0,002 nm, meskipun dalam praktiknya mereka biasanya tidak dapat menyelesaikan struktur yang lebih kecil dari sekitar 2 nm. Namun, ini adalah peningkatan 100 kali lipat dari mikroskop cahaya standar. Mikroskop elektron pemindaian (SEM) sangat berguna untuk studi rinci topografi spesimen.
Berkas elektron memindai permukaan sampel, biasanya dilapisi dengan lapisan tipis emas. Berkas tersebut membangkitkan elektron di permukaan, dan elektron sekunder ini dideteksi oleh perangkat yang menerjemahkan pola elektron menjadi sinyal elektronik yang dikirim ke layar video. Hasilnya adalah gambar permukaan spesimen yang tampak tiga dimensi. Mikroskop elektron transmisi (TEM) digunakan untuk mempelajari struktur internal sel (lihat Gambar 6.3). TEM mengarahkan berkas elektron melalui bagian spesimen yang sangat tipis, seperti halnya mikroskop cahaya mengarahkan cahaya melalui sampel pada slide. Untuk TEM, spesimen telah diwarnai dengan atom logam berat, yang menempel pada struktur seluler tertentu, sehingga meningkatkan kerapatan elektron beberapa bagian sel lebih dari yang lain. Elektron yang melewati spesimen tersebar lebih banyak di daerah yang lebih padat, sehingga lebih sedikit yang ditransmisikan. Gambar menampilkan pola elektron yang ditransmisikan. Alih-alih menggunakan lensa kaca, baik SEM dan TEM menggunakan elektromagnet sebagai lensa untuk membengkokkan jalur elektron, yang pada akhirnya memfokuskan gambar ke monitor untuk dilihat. Mikroskop elektron telah mengungkapkan banyak struktur subselular yang tidak mungkin diselesaikan dengan mikroskop cahaya. Tetapi mikroskop cahaya menawarkan keuntungan, terutama dalam mempelajari sel hidup. Kelemahan mikroskop elektron adalah bahwa metode yang digunakan untuk mempersiapkan spesimen membunuh sel. Persiapan spesimen untuk semua jenis mikroskop dapat memperkenalkan artefak, fitur struktural yang terlihat pada mikrograf yang tidak ada di sel hidup. Dalam beberapa dekade terakhir, mikroskop cahaya telah direvitalisasi oleh kemajuan teknis besar. Pelabelan molekul atau struktur seluler individu dengan penanda fluoresen telah memungkinkan untuk melihat struktur seperti itu dengan detail yang semakin meningkat. Selain itu, mikroskop confocal dan deconvolution telah menghasilkan gambar yang lebih tajam dari jaringan dan sel tiga dimensi. Akhirnya, sekelompok teknik baru dan molekul pelabelan yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir telah memungkinkan para peneliti untuk "mematahkan" penghalang resolusi dan membedakan struktur subseluler bahkan sekecil 10-20 nm. Ketika mikroskop super-resolusi ini menjadi lebih luas, gambar yang kita lihat dari sel-sel hidup terbukti sama menariknya bagi kita seperti yang dilakukan van Leeuwenhoek untuk Robert Hooke 350 tahun yang lalu. Mikroskop adalah alat sitologi yang paling penting, studi tentang struktur sel. Memahami fungsi masing-masing struktur, bagaimanapun, membutuhkan integrasi sitologi dan biokimia, studi tentang proses kimia (metabolisme) sel.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar