Faça um microscópio simples

Usando uma lente de aumento e uma folha de papel pode-se fazer um microscópio simples.

1. Consiga duas lentes de aumento e uma folha de papel impressa.
2. Segure uma das lentes de aumento a uma curta distância acima do papel. A imagem do que está impresso parecerá um pouco maior.
3. Coloque a segunda lente de aumento entre seus olhos e a primeira lente de aumento.
4. Mova a segunda lente para cima e para baixo, até que o impresso fique focalizado com nitidez. O resultado é que o impresso parecerá maior do que quando visto pela primeira lente de aumento.

Pode-se também fazer um microscópio simples com o furo de um alfinete, que funciona como uma câmera sem lentes.

Alguns termos utilizados em microscopia

• Profundidade de campo - distância vertical, de cima abaixo do plano focal, capaz de produzir uma imagem aceitável.

• Campo de visão - área do espécime que pode ser vista através do microscópio com uma determinada lente objetiva.

• Distância focal - distância exigida para a lente focalizar a luz (geralmente medida em mícrons).

• Ponto focal/foco - ponto onde a luz proveniente da lente converge.

• Ampliação - produto do poder de amplificação da objetiva e da ocular.

• Abertura numérica - medida da capacidade da lente de captar a luz.

• Resolução - maior proximidade possível entre dois objetos antes que eles não possam mais ser distinguidos como objetos separados (geralmente medida em nanômetros).

Microscopia de Fluorescência

A microscopia de fluorescência usa uma lâmpada de mercúrio ou xenônio para produzir luz ultravioleta. A luz vem do microscópio e incide sobre umespelho dicróico - espelho que reflete comprimentos de onda de um determinado intervalo e permite que comprimentos de onda de outro intervalo passem através dele. O espelho dicróico reflete a luz ultravioleta até o espécime. Essa luz excita a fluorescência dentro das moléculas no espécime. A ultravioleta excita a fluorescência dentro das moléculas no espécime. A objetiva coleta a luz de comprimento de onda fluorescente que foi produzida. Esta luz fluorescente passa através do espelho dicróico e de um filtro de barreira (capaz de eliminar outros comprimentos de onda além do fluorescente), levando-a para formar a imagem na ocular.

As moléculas fluorescentes dentro do espécime podem ocorrer naturalmente ou ser introduzidas. Por exemplo, é possível colorir células com um corante chamado calceína-AM. Essa tinta, por si mesma, não é fluorescente. A porção AM (acetoximetil) da molécula oculta uma porção da molécula de calceína que liga o cálcio, este sim, fluorescente. Quando se faz a mistura da calceína/AM com a solução que banha as células, o corante se hibridiza na célula. As células vivas têm uma enzima que remove a porção AM e prende a calceína dentro da célula fazendo com que ela ligue o cálcio tornando-o verde fluorescente sob a luz ultravioleta (células mortas deixam de ter essa enzima). Em seguida, as células vivas ficam verde-fluorescentes, ao passo que as células mortas não ficam fluorescentes. Podem-se ver as células mortas no mesmo espécime misturando-se outro corante chamado iodeto de propídio, que penetra apenas nas células mortas. O iodeto de propídio se liga ao DNA no núcleo e fica com a cor fluorescente vermelha sob a luz ultravioleta. Essa técnica de duplo corante é usada em estudos toxicológicos para determinar a porcentagem da população de células que perece quando tratada por um produto químico de proteção ambiental (como um pesticida, por exemplo).

 

As técnicas de microscopia de fluorescência são úteis para exibir estruturas e mensurar eventos fisiológicos e bioquímicos nas células vivas. Existem vários indicadores fluorescentes para o estudo de muitos produtos químicos fisiologicamente importantes como DNA, cálcio, magnésio, sódio, pH e enzimas. Além disso, os anticorpos específicos de várias moléculas biológicas podem estar quimicamente ligados às moléculas fluorescentes e ser usados para manchar estruturas específicas dentro das células. 

Dá pra confiar na imagem?

Ao se olhar para um espécime usando um microscópio, a qualidade da imagem é avaliada pelas seguintes características: brilho, foco, resolução e contraste. 

• Briho - qual a intensidade de luz ou obscuridade da imagem? A luminosidade está relacionada ao sistema de iluminação e pode ser alterada mudando-se a voltagem da lâmpada (reostato) e ajustando-se o condensador e as aberturas do diafragma ou do furo feito com a agulha. A luminosidade está também relacionada àabertura numérica da objetiva (quanto maior a abertura, mais brilho terá a imagem).

• Foco - a imagem está borrada ou bem definida? O foco está relacionado com a distância focal e pode ser controlado com os botões de focalização. A espessura do vidro no slide do espécime pode também afetar uma boa visualização da imagem - pode ser muito espessa para a objetiva. A espessura correta da lâmina do vidro de cobertura está escrita na lateral da objetiva.

• Resolução - qual a distância mínima entre dois pontos na imagem a partir da qual eles passam a ser vistos como um único ponto? A resolução está relacionada à abertura numérica da objetiva (quanto maior for a abertura numérica, melhor será a resolução) e ao comprimento da onda da luz que passa através das lentes (quanto mais curto o comprimento de onda, melhor a resolução).

• Contraste - qual a diferença em luminosidade entre áreas adjacentes do espécime? O contraste está relacionado ao sistema de iluminação e pode ser ajustado pela mudança na intensidade de luz e da abertura do diafragma. Pode-se também colorir quimicamente o espécime para aumentar o contraste.

Fundamentos dos Microscópios de Luz

Um microscópio de luz funciona de maneira muito parecida com um telescópio de refração, mas com algumas diferenças nos espelhos. Recapitulemos brevemente como um telescópio funciona.

Um telescópio deve capturar muita luz de um objeto fosco e distante. Por este motivo, ele precisa de uma grande lente objetiva para captar o máximo de luz possível trazendo-a para um foco brilhante. Como a objetiva é grande, a imagem do objeto forma-se um pouco mais longe. Por essa razão, os telescópios são muito maiores do que os microscópios. A ocular do telescópio amplia a imagem quando a traz para o alcance da visão do observador.

Ao contrário de um telescópio, o microscópio capta luz de uma área minúscula, de um espécime fino, bem iluminado e que está próximo. Por isso o microscópio não precisa de uma grande objetiva. Essa lente em um microscópio é pequena e esférica, o que significa que a distância focal é muito menor em cada lado. Assim a imagem do objeto é focalizada a uma curta distância e dentro do tubo do microscópio. Essa imagem é ampliada por uma segunda lente, chamada lente ocular ou, simplesmente, ocular, que a traz para o seu campo de visão.

Outra diferença importante entre um telescópio e um microscópio é que este último tem uma fonte de luz e um condensador. O condensador é um sistema de lentes que focaliza a luz da fonte em um lugar minúsculo e brilhante do espécime, na mesma área que está sendo examinada pela objetiva.

Além disso, ao contrário do telescópio que tem uma objetiva fixa e oculares permutáveis, os microscópios geralmente têm lentes objetivas intercambiáveis e oculares fixas. Pela troca das objetivas (desde as objetivas de baixa ampliação e relativamente planas, até as de grande ampliação e arredondadas), um microscópio é capaz de trazer áreas cada vez menores para o campo de visão, uma vez que a captação da luz não é a tarefa principal da objetiva do microscópio como no caso do telescópio.

Como surgiu?

Desde a invenção do microscópio por volta de 1590, houve uma ampliação dos conhecimentos de biologia básica, pesquisa biomédica, diagnósticos médicos e ciência dos materiais. Os microscópios de luz podem ampliar objetos em até 1000 vezes e revelar detalhes mínimos. A tecnologia da microscopia de luz evoluiu muito desde os microscópios de Robert Hooke eAntoni van Leeuwenhoek. 

Técnicas especiais e ópticas foram desenvolvidas para revelar as estruturas e a bioquímica da vida nas células. Os microscópios entraram na era digital usando dispositivos acoplados de carga acoplada (CCDs) e câmeras digitais para capturar imagens. Apesar disso, os princípios básicos dos modelos mais avançados são muito parecidos com os dos microscópios mais simples usados nas aulas de biologia.

Neste artigo, examinaremos as diversas tecnologias que permitem aos microscópios exporem aquilo que, de outra forma, seria invisível aos olhos dos homens.

Mais "Composto"

O microscópio composto ou simplesmente microscópio é um sistema de duas lentes convergentes, seria a mesma coisa que uma lupa associada a uma lente convergente.

Ele é muito utilizado para ampliar imagens que não são vistas a olho nu.

O microscópio é composto de duas lentes convergentes onde uma lente é chamada de lente objetiva, que é fortemente convergente e possui pequena distância focal (f_oc), esta lente produz uma imagem real e invertida e fica voltada ao objeto, a outra lente é chamada de lente ocular, que é menos convergente que a objetiva e também possui pequena distância focal (f_ob), ela é localizada no foco objeto e é ela que produz a imagem final.

Essas lentes ficam em extremidades opostas dentro de um tubo de comprimento L, chamado de canhão.

É possível determinar o aumento produzido pelo microscópio composto através da expressão:

A_m = d₀L / f_ocf_ob

Elementos Estruturais do Microscópio Ótico Composto

Geralmente, o microscópio óptico composto é constituído por uma parte mecânica e uma parte óptica.

Sistema Mecânico:

A parte mecânica (suporte) serve para dar estabilidade e sustentar a parte óptica, sendo constituída por:

                Base: estrutura que suporta o microscópio.               

                Canhão: cilindro responsável por sustentar as lentes.                

                Platina: localizada paralela à base, onde se coloca o material a ser observado.

                Parafuso Macrométrico: estrutura em forma de engrenagem que suporta o tubo e permite o deslocamento da platina, permitindo assim a focalização (foco grosseiro) da imagem.               

                Parafuso Micrométrico: imprime ao tubo e/ou a platina movimentos de amplitude reduzida, possibilitando a complementação do processo de focalização (foco fino) da imagem.                 

                Revólver: estrutura em formato de disco, adaptado à região inferior do tubo, que consegue suportar objetivas de diferentes ampliações.

Sistema Óptico:

A parte óptica é composta de duas lentes convergentes, onde a lente que fica mais próxima do objeto é chamada lente objetiva e aquela em que a pessoa observa a imagem ampliada é denominada lente ocular.

 O objeto é colocado próximo ao foco Fob da objetiva, que forma uma imagem: real, invertida e ampliada. Esta imagem forma-se entre a ocular e seu foco Foc e funciona como um objeto para esta lente. A ocular fornece uma imagem final virtual, ainda mais ampliada.

 A ocular atua como uma lupa, ampliando a imagem fornecida pela objetiva, que já era ampliada em relação ao objeto.

       Fonte Luminosa (lâmpada): elemento fundamental da definição da nitidez da imagem, a fonte luminosa do microscópio pode ser de origem artificial (lâmpada) ou de origem natural (espelho refletor).

       Condensador: elemento responsável pela distribuição regular da luz refletida pelo espelho.                

       Diafragma: elemento responsável pela regulagem da intensidade luminosa no campo visual do microscópio.

Qual a importância do microscópio para para ciência?

A citologia é dependente de equipamentos que permitem toda a visualização das células humanas, pois a maioria delas são tão pequenas que não podem ser observadas sem o auxílio de instrumentos ópticos de ampliação. O olho humano tem um limite de resolução de 0,2 mm. Abaixo desse valor, não é possível enxergar os objetos sem o auxilio de instrumentos, como lupas e, principalmente, o microscópio.

O crédito da invenção do microscópio é discutível, mas sabe-se que em 1590 os irmãos neerlandeses Franz, Johan e Zacarias Janssen compuseram um artefato rudimentar munido de um sistema de lentes, que permitia a ampliação e a observação de pequenas estruturas e objetos com razoável nitidez. O aparelho foi denominado de microscópio e se constituiu na principal janela da ciência para o mundo além da capacidade de resolução do olho humano.

Em 1665, o inglês Robert Hooke usou um microscópio para observar uma grande variedade de pequenos objetos, além de animais e plantas que ele mesmo representava em fiéis ilustrações. Hooke percebeu além que a casca do carvalho era formada por uma grande quantidade de alvéolos vazios, semelhantes à estrutura dos favos de uma colmeia. Naquela época, Hooke não tinha noção de que estava observando apenas contornos de células vegetais mortas. Publicou as suas descrições e ilustrações em uma obra denominada Micrographia, em que usa a designação "little boxes or cells" (pequenas caixas ou celas) para denominar os alvéolos observados, dando origem assim ao termo célula. O termo acabou tornando-se definitivo e oficial.

O aperfeiçoamento do microscópio determinou que teria um aumento no volume de obras sobre investigações, usando os recursos da microscopia , gradativamente, o homem foi desvendando os mistérios das células.

O que é um Microscópio?

O microscópio é um aparelho utilizado para visualizar estruturas minúsculas como as células.

Acredita-se que o microscópio tenha sido inventado em 1590 por Hans Janssen e seu filho Zacharias, doisholandeses fabricantes de óculos. Tudo indica, porém, que o primeiro a fazer observações microscópicas de materiais biológicos foi o neerlandês Antonie van Leeuwenhoek (1632 - 1723).

Os microscópios de Leeuwenhoek eram dotados de uma única lente, pequena e quase esférica. Nesses aparelhos ele observou detalhadamente diversos tipos de material biológico, como embriões de plantas, os glóbulos vermelhosdo sangue e os espermatozóides presentes no sêmen dos animais. Foi também Leeuwenhoek quem descobriu a existência dos micróbios, como eram antigamente chamados os seres microscópicos, hoje conhecidos comomicroorganismos.

Os microscópios dividem-se basicamente em duas categorias:

• Microscópio óptico: funciona com um conjunto de lentes (ocular e objetiva) que ampliam a imagem transpassada por um feixe de luz que pode ser:
  • Microscópio de campo claro
  • Microscópio de fundo escuro
  • Microscópio de contraste de fase
  • Microscópio de interferencia

• Microscópio eletrônico: amplia a imagem por meio de feixes de elétrons, estes dividem-se em duas categorias: Microscópio de Varredura e de Transmissão.

Há ainda os microscópios de varredura de ponta que trabalham com um larga variedades de efeitos físicos (mecânicos, ópticos, magnéticos, elétricos).

Um tipo especial de microscópio eletrônico de varredura é por tunelamento, capaz de oferecer aumentos de até cem milhões de vezes, possibilintando até mesmo a observação da superfície de algumas macromoléculas, como é o caso do DNA.