VISITA A : FACULTAD DE CIENCIAS Nataly Gimeno – Carla Mazza 5º B4

OBJETIVO: Microscopio electrónico de Transmisión OBSERVACIÓN, COMPRENSIÓN Y USOS de: Microscopio electrónico de Transmisión Microscopio electrónico de Barrido

ÍNDICE Microscopio (Breve definición o función) Historia (Breve repaso de algunas fechas importantes) Primeros Microscopios Tipos Principal diferencia entre estos Esquema (DIFERENCIAS) Mediciones Para tener en cuenta: Equivalencias Microscopía Electrónica Microscopio Electrónico de Transmisión (T.E.M.) Repaso y características principales Estructura y procesos internos Proceso de funcionamiento Características de la imagen obtenida Preparación de muestras Galería de imágenes obtenidas por microscopía electrónica de transmisión.

ÍNDICE Microscopio Electrónico de Barrido (S.E.M.) Características Características del funcionamiento Estructura Funcionamiento Preparación de muestras Aplicaciones Galería de imágenes obtenidas por microscopía electrónica de Barrido Resumen comparativo de los tipos de microscopios Bibliografía

Microscopio (breve definición/función) Un Microscopio es un instrumento destinado a la observación de objetos muy pequeños de los cuales obtengo una imagen aumentada

Historia (Breve repaso de algunas fechas importantes) Para la invención de los microscopios electrónicos existieron etapas anteriores de descubrimientos, - desde el 1600 con las primeras lentes, - el 1611 con el instrumento microscopio compuesto inventado por Kepler, - mediados del S. XVII(descripción de protozoos, bacterias, espermatozoides y glóbulos rojos) por Leeuwenhoek, -hasta hoy en día con la utilización de los microscopios electrónicos *(Ver historia del microscopio)

Primeras lentes: Algunos microscopios antiguos:

Tipos de Microscopios Microscopio Fotónico Microscopio Electrónico Dependiendo de la fuente energética que utilizan, se pueden distinguir dos tipos de microscopio: • MICROSCOPIO ÓPTICO, FOTÓNICO O COMPUESTO: utiliza la luz como fuente energética. • MICROSCOPIO ELECTRÓNICO: cuando emplea un haz de electrones. Microscopio Fotónico Microscopio Electrónico

La principal diferencia entre ellos, estriba en la mayor potencia que tienen los microscopios electrónicos. Esto se debe por las siguientes causas que se explican en el siguiente esquema:

Microscopio Óptico Luz Mayor Menor P.R. Electrónico Electrones Menor Mayor P.R. Término Tipos Fuente energética Longitud de onda Poder de Resolución* Poder de Resolución*: Es la capacidad del microscopio que permite distinguir cuán separadas están dos estructuras que se encuentran muy próximas

MEDICIONES: EN MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA EN MICROSCOPÍA ÓPTICA EN MACROSCOPÍA Se mide en MILÍMETROS (mm) EN MICROSCOPÍA ÓPTICA Se miden en MICRAS (µ) EN MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA Se miden e NANÓMETROS (nm) Se miden en ANGSTROM (Å)

PARA TENER EN CUENTA: EQUIVALENCIAS 1 MILÍME-TRO (mm) 1000 MICRAS (µ) 1 millón Nanó-metros (nm) 10 millones Angstroms (Å)

Tabla comparativa entre Ambos microscopios con otra características (con otras características más profundas para luego abarcar en m. electrónica) Cabe destacar que la misma, involucra características generales de los microscopios fotónicos y electrónicos y no considera las diferencias particulares entre TEM y SEM.

MICROSCOPIO ELECTRÓNICO ILUMINACIÓN LONGITUD DE ONDA LENTES MEDIO RESOLUCIÓN MAGNIFICACIÓN FOCALIZACIÓN MICROSCOPIO FOTÓNICO Haz de luz 7500 Å 2000 Å – Vidrio Atmósfera 2000 Å 10 x – 2000 x Mecánica MICROSCOPIO ELECTRÓNICO Haz de electrones 0.037 Å– 0.086 Å Electromagnéticas Vacío 3 Å 100 x – 450000 x Eléctrica

Microscopía Electrónica Teniendo en cuenta los dos tipos de microscopios (FOTÓNICO Y ELECTRÓNICO), sus características y sus diferencias podremos profundizar con: Microscopía Electrónica Barrido Transmisión

MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE TRANSMISIÓN (T.E.M.)* *Transmission Electron Microscope

El microscopio electrónico de transmisión utiliza REPASO: El T.E.M. utiliza un haz de electrones para visualizar la muestra a diferencia de aquellos que utilizan la luz. El haz de electrones posee menor longitud de onda que el haz de fotones por lo que el M. electrónico posee mayor poder de resolución. CARACTERÍSTICAS El microscopio electrónico de transmisión utiliza electroimanes (bobinas electromagnéticas) para que el haz de electrones atraviese la delgada muestra, que pasa por un proceso de cortado con algunas excepciones (por ejemplo: macromoléculas aisladas o bacterias)

ESTRUCTURA y PROCESOS INTERNOS:  Las partes principales en las cuales se producen procesos y funciones internas en un microscopio electrónico de transmisión son: Cañón de electrones, que emite los electrones que atraviesan la muestra. Distintos grupos de lentes magnéticas para crear campos que dirigen y enfocan el haz de electrones, ya que las lentes convencionales utilizadas en los microscopios ópticos no funcionan con los electrones. Placa fotográfica o pantalla fluorescente que se coloca detrás del objeto a visualizar para registrar la imagen aumentada. Sistema de registro que muestra la imagen que producen los electrones, que suele ser una computadora.

PROCESO de FUNCIONAMIENTO Se forma una corriente de nube de electrones en el cañón electrónico Esta es acelerada por un alto voltaje y focalizados por medio de lentes magnéticas Esta nube se enfoca en la muestra a través de las lentes (bobinas electromagnéticas o electroimanes) Se forma un haz de electrones que se desprenden del filamento, atraviesan la muestra donde se ve la imagen en la pantalla. Este haz de electrones de va dirigido 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.

CARACTERÍSTICAS DE LA IMAGEN OBTENIDA: - Fundamentalmente permite ver secciones o cortes de las muestras a analizar con espesores comprendidos entre 50- 200 nanómetros - La imagen de los microscopios electrónicos sólo se puede ver en blanco y negro puesto que no utilizan la luz, pero se le pueden dar colores en el ordenador. Para esto Para que el haz de electrones atraviese la muestra esta tiene que ser muy delgada y bien preparada (debidamente deshidratada) (Ver preparación de muestras)

PREPARACIÓN DE MUESTRAS: -Fijar la estructura con mucha precisión -Deshidratar la muestra -Algunas de las muestras tienen la excepción de no pasar por el proceso de cortado (macromoléculas aisladas y bacterias), mientras que otras tienen que ser cortadas quedando con un espesor de 40 a 60 nm. Para esto se utiliza el ultra micrótomo; con este instrumento también se usa una resina en la cual se incluye el material para que tenga la solidez necesaria que nos permita hacer rodajas más finas denominada araldita.

ULTRAMICRÓTOMO PORTAMUESTRAS

GALERÍA DE IMÁGENES OBTENIDAS POR MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE TRANSMISIÓN :

*Bacteria de forma alargada, que suele tener carácter patógeno. Bacilos* en división

MITOCONDRIA

Morfologías típicas de los procariotas marinos Morfologías típicas de los procariotas marinos. A) Células pertenecientes al género bacteriano Beggiatoa, típica de sedimentos marinos. B) Células de la bacteria Thalassospira lucentensis, aislada por primera vez a partir de muestras marinas tomadas en la costa. C) Células del microorganismo fitoplanctónico Prochlorococcus marinus en proceso de división. En los bordes de estas células se pueden visualizar las membranas fotosintéticas. D) Células de la especie Rhodospirillum rubrum. 

Citoplasma de cianobacterias envueltas en polisacáridos

MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO (S.E.M.)* *Scanning Electron Microscope

CARACTERÍSTICAS Las principales utilidades son: la alta resolución REPASO:El microscopio electrónico de barrido funciona, utilizando un haz de electrones para formar la imagen, a diferencia de aquellos que utiliza un haz de luz. Los microscopios electrónicos sólo pueden ofrecer imágenes en blanco y negro ya que no utilizan la luz. Las principales utilidades son: la alta resolución le da una gran profundidad de campo la cual nos permite que enfoquemos una gran parte de la muestra que le da apariencia tridimensional a las imágenes y la sencilla preparación de las muestras.

CARACTERÍSTICAS DEL FUNCIONAMIENTO: - Para que este mismo no se incendie, debido al aceleramiento de los electrones cuando el microscopio esta en uso, tiene un sistema de refrigeración utilizando nitrógeno líquido, este también se usa para mantener muestras de células refrigeradas, estas se pueden mantener por mucho tiempo. Lugar donde se encuentra almacenado el nitrógeno Barra de Nitrógeno

-Se utilizan diferentes voltajes, estos voltajes pueden variar dependiendo el preparado, se utilizan menos voltaje, por ejemplo para las muestras biológicas. (Los altos voltajes se utilizan por ejemplo en muestras metálicas ya que estas no sufren tantos daños como las biológicas y además se obtiene un mayor aprovechamiento de las longitudes de onda para tener una mayor resolución) -Este microscopio posee menor aumento que el microscopio de transferencia, sin embargo este permite apreciar con mayor facilidad texturas y objetos en tres dimensiones que hayan sido pulverizados metálicamente (Ver Preparación de muestras) antes de su observación. Por esta razón solamente pueden ser observados organismos muertos, y no se puede ir más allá de la textura externa que se quiera ver.

Este instrumento permite la observación de materiales orgánicos e inorgánicos y obtenemos información morfológica del material analizado. A partir de él se producen distintos tipos de señal que se generan desde la muestra y se utilizan para examinar muchas de sus características. Para su mayor entendimiento de sus funciones, pasaremos a estudiar su ESTRUCTURA

ESTRUCTURA Las lentes, tanto la condensadora como la lente objetiva, son lentes electromagnéticas.

FUNCIONAMIENTO Los electrones acelerados salen del cañón, y son enfocados por la lente condensadora y objetiva, cuya función es reducir la imagen del filamento. Las bobinas deflectoras barren el fino haz de electrones sobre la muestra. (al incidir en la muestra un haz de electrones lo mas pequeño posible se obtiene una mejor resolución). Cuando el haz de electrones incide sobre la muestra, reproducen interacciones entre los electrones del mismo haz, y los átomos de la muestra, cuando estos interactúan podemos ver lo que los electrones están recorriendo. Luego el micro analizador de sonda de electrones analiza los rayos x de alta energía que produce el objeto al ser bombardeados con los electrones. Mediante este proceso podemos averiguar que elementos componen al objeto analizado y también obtenemos una mayor visión del mismo.

Preparación de muestras: Se extrae el agua de el objeto a estudiar, Esto se realiza agregando concentraciones creciente de acetona Se extrae la acetona Se metaliza, esto se hace colocando el objeto en un aparato que calienta el disco de oro que tiene en su tapa ocasionando un baño sobre la muestra. Aparato con el cual se pulverizan metálica- mente las muestras

APLICACIONES Muestras biológicas, como lo puede ser en el caso de una célula. Paleontología y Arqueología: Caracterización de aspectos morfológicos, por ejemplo Trozos de meteoritos. Odontología: Se pueden observar dientes, para saber con que sustancias se pueden tratar. Control de Calidad: En este campo, el microscopio electrónico de barrido es de gran utilidad para el seguimiento morfológico de procesos y su aplicación en el control de calidad de productos de uso y consumo: Se utilizan para los tratamientos de la lana con peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) para que pierda las escamas quedando un producto de mejor calidad para el mercado y su diferencia entre la lana y las fibras denominadas fibras especiales .El precio de las fibras especiales es mayor que el de la lana, por lo que el fraude se puede presentar por etiquetar prendas de lana como compuestas por fibras especiales En el ámbito de la investigación se puede utilizar para detectar fibras de la ropa, comparar cabellos etc.  

Comparación entre una fibra de lana y una especial, señalando con flechas las medidas de los bordes distales de las células cuticulares (con altura superior a 0,7 micras para la lana e inferior a 0,5 micras para la fibra especial.

GALERÍA DE IMÁGENES OBTENIDAS POR MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE BARRIDO:

GRANO DE POLEN

GLÓBULO ROJO

GLÓBULO BLANCO

DE LOS TIPOS DE MICROSCOPIOS RESUMEN COMPARATIVO DE LOS TIPOS DE MICROSCOPIOS CARACTERÍSTICA Portátil Aumento Tamaño mínimo observable Fotografía Observación in vivo MO* si x2500 120 nm B/N Y color SEM* no X20.000 10 nm B/N TEM* X 500.000 1 nm

REFERENCIAS *MO: Microscopía Óptica *SEM: Microscopía Electrónica de Barrido *TEM: Microscopía Electrónica de Transmisión

Bibliografía http://www.biologia.edu.ar/microscopia/meb.htm (Imágenes sacadas por microscopía electrónica de Barrido y Transmisón) www.micomania.rizoazul.com/objetos/micro%2087 (Historia, Diferencias microscopios fotónicos. barrido, transmisión e imágenes varias) http://www.criba.edu.ar/cribabb/servicios/secegrin/microscopia/apunte_col.htm (Diferencias entre microscopio fotónico y electrónico) Zoología (ANZALONE) (Funcionamiento microscopio fotónico) http://es.wikipedia.org/wiki/Microscopio_electr%C3%B3nico_de_barrido (M.E.Barrido) Páginas varias Internet (Imágenes en general) Libro ¡Esto es Vida! (Imagen Grano de Polen) Práctico Biología 5B4 - IAVA (Tabla de valores utilizadas en macroscopía, microscopía y microscopía electrónica y Diferencias entre microscopio fotónico y electrónico) Visita a Facultad de Ciencias - UDELAR - Área Microscopía Electrónica- (Fotos, apuntes, grabaciones de: Diferencias entre microscopio fotónico y electrónico, Microscopio electrónico de Transmisión, Microscopio Electrónico de Barrido)