[일반생물학실험]현미경의 구조 및 원리 사용방법

실험 이론 및 원리

1. 현미경의 쓰임

생물체는 매우 미세한 구조로 되어 있어 육안으로 구별하는 것은 매우 곤란하다. 따라서 자세한 구조를 알기위해 현미경을 이용한다. 현미경은 광 학렌즈를 이용하여 물체의 구조를 확대시켜 그 해상력을 증대시켜주는 기구이다.

 

2. 현미경의 구조

1) 접안렌즈 : 대물렌즈에 의해서 십자선 위의 생긴 상을 확대하여 보기 위한 장치

2) 조동나사 : 재물대를 상하로 이동시키면서 전체적으로 상을 찾고 대강 초점을 맞출 때 사용

3) 경통 : 접안렌즈와 대물렌즈를 연결하는 통

4) 미동나사 : 조동나사로 대강 초점을 맞춘 후 미세한 초점을 맞춤

5) 재물대 : 관찰문을 올려놓을 수 있는 수평판

6) 조리개 : 반사경을 통해 들어오는 광선의 다발을 조절하여 깨끗한 상을 보게 하는 장치

7) 대물렌즈 : 물체의 상을 맺기 위해 사용되는 렌즈

8) 반사경: 빛을 반사시키는 거울

2. 현미경의 종류 : 현미경의 종류로는 크게 광학현미경과 전자현미경이 있다.

1) 광학 현미경 – 경통 이동식 현미경과 재물대 이동식 현미경으로 나눌 수 있다.

① 경통 이동식 현미경

프레파라트를 좌우로 움직이면 상은 반대로 움직이고 상하로 움직일 때도 상 도반대로 움직인다. 이 현미경에서는 대물렌즈에 의해 원래의 모습에서 상하좌우가 바뀌게 되고 접안렌즈는 크기만 확대해주는 가능을 한다. 따라서 우리가 이 현미경을 통해 보는 상은 상하좌우가 바뀐 모습이다.

 

② 재물대 이동식 현미경

프레파라트로 좌우로 움직이면 상은 반대로 움직이지만 상하로 움직이면 상은 움직인 방향 그대로 움직인다. 이 현미경에서는 대물렌즈에 의해 원래의 모습에서 상하좌우가 바뀌게 되며 대물렌즈와 접안렌즈 사이에 거울이 있어서 거울에 의해 상하좌우가 확대해주는 기능을 하므로 우리가 이 현미경을 총해 보는 상은 좌우가 뒤바뀐 모습이다. 이번 실험에서 재물대 이동식 현미경을 사용하였다.

 

2) 전지현미경 : 목적에 따라 투과전자현미경, 주사전자현미경으로 나뉜다. 광학현미경 과는 달리 파장이 작은 전자파로 이용하기 때문에 훨씬 고배율, 고분해상의 상을 얻을 수 있다.

① 투과전자현미경(TEM)

전자현미경 중애서 전자선을 집속하여 시료에 조사하여 시료를 투과한 전자선을 전자렌즈에 의해 학대하여 상을 얻는 것을 말한다. 시료 중을 전자가 통과하기 때문에 시료를 얇게 하여야 한다. 평면적인 상을 얻으며, 단면의 구조를 관찰하기에 적당하며 최대 해상력은 0.2nm 정도이다.

 

② 주사전자현미경(SEM)

집속된 전자빔을 시편에 주사 시 시료로부터 방출되는 이차전자나 후방산란전자 시호를 이용하여 시료의 표면형태를 관찰하거나 방출되는 특종 X선을 EDS를 이용하여 시료의 성분을 경성 및 정량적으로 분석할 수 있다. 3차원적인 상을 얻을 수 있으며 최대해상력은 5nm 정도이다.

 

3. 세포

지구상에 살고 있는 생물군은 크게 두 군으로 나눈다. 원시적인 핵을 지닌 생물을 원핵생물이라 하며 진정한 핵을 지닌 생물을 진핵생물이라 한다. 원핵생물은 진핵생물과는 기본적으로 다르므로 분리된 계인 원핵생물계로 따로 분류한다. 남조류나 세균의 세포는 다른 생물의 세포와는 달리 핵이 핵막에 둘러싸여 있지 않고 핵물질이 세포질에 흩어져 있다. 

이러한 세포를 원핵세포라 하는데 이들은 핵막뿐만 아니라 다른 막성 세포기관도 아주 결여되어 있고나 원시적인 미분화상태로 되어 있는 점에서 특정지어진다. 따라서 남조류나 세균류를 하등 미생물이라고 하여 남조류를 제외한 다른 조류나 균류 및 원생동물은 고등미생물로 구분하고 있다. 원핵세포는 히스톤 단백질이 결합되지 않는 하나의 염색체만을 갖고 막으로 싸인 핵을 가지지 않아 핵양체를 이룬다. 리보솜은 있지만 진핵생물의 것보다는 크기가 작고 모양 등 구조가 다르다.

 

셀룰로오스로 이루어져 있는 진핵세포의 세포벽과는 달리 원핵세포의 세포벽은 펩티도글리칸이라는 복잡한 구조의 아미노산이 함유된 다당류로 이루어져 있다. 섬모를 갖는 종류도 있으나 진핵생물의 편모나 섬모와 달리 미세 관으로 이루어져 있지 않다. 또한 세포 안의 물질을 막에 담아 세포 밖으로 배출하고나 세포 밖의 물질을 세포내로 흡수하는 원형질 유동과 같은 세포운동을 하지 않는다.

 

엽록체가 아닌 특이한 형태의 색소체를 이용하여 광합성을 하는 몇몇 광합성세균류가 있으나 물과는 다른 기질을 사용하므로 광합성 결과 산소가 만들어지지는 않는다. 주로 무성생식(분열, 출아, 포자, 등)으로 번식을 한다. 보통 30도~40도 사이애서 잘 서식하고 PH와 습도의 영향을 많이 받는다. 원핵생물의 형태는 그렇게 다양성이 크지 않아 몇 종류로 구분할 수 있다. 원핵생물의 형태는 그렇게 다양성이 크지 않아 몇 종류로 구분할 수 있다.

 

1) 구균

말 그대로 구형으로 생긴 균들이다. 실제로 구형보다 차원 형에 가까운 것이 많다. 여러 개가 모여 포도상구균이나 연쇄상구균을 형성하기도 한다.

 

2) 간균

간균은 막대형태의 균이며 원통모양에 가깝다

 

3) 나선균

균체가 나선모양으로 꼬인 것들을 뜻한다.

 

4) 비브리오

굽은 형태의 간균을 따로 일컫는 말이다.

 

5) 스피로해타

나선균과 비슷하게 생겼지만 나선균은 편모가 없거니 외부로 노출되어 있는 반면 스피 로해타는 편모가 세포질 내에 존재한다.

 

원핵생물들은 세포내의 염색체와는 별개로 존재하면서 독자적으로 증식할 수 있는 DNA인 플라스미드를 가지고 있다. 고리 모양을 띠고 있으면 생존에 필수적인 유전자가 아니다. 유전공학에서 널리 이요하며, 세균 내 플라스미드를 세포 밖으로 빼내고 제한효소로 자른 후 필요로 하는 유전자를 삽입하여 이를 다시 세균에 넣어 배양하는 유전자 재조합 기술을 사용한다.

실험 기구 및 시약

1. 실험 재료

1) 재물대이동식 현미경, 슬라이드 글라스, 알코올램프, 백금이, 충치균(구균)

2) Crystol violet 용액, Immersion oil

주의 사항

1. 현미경을 다룰 때 손을 청결히 한다.

 

2. 현미경을 이동할 때는 양손을 쓰되 한 손으로 경주를, 한손으로는 경각을 받쳐서 든다.

 

3. 현미경을 실험대 위에 올려놓을 때는 층격을 주지 않도록 조심스럽게 놓되, 실험대의 가장자리에서 충분히 안으로 들어놓는다

 

4. 렌즈에는 손을 대거나 산 기타 수분이 닿지 않도록 한다

 

5. 자연관을 쓰는 경우, 직사광선이 비치지 않는 곳이 좋다

6. 관찰이 끝난 다음에는 저배율로 돌려 렌즈와 현미경의 다른 부위를 청소하여 현미경케 이스에 집어넣어야 한다. 이때 렌즈는 양피지나 렌즈페이퍼로 닦아야한다. 이번 실험에 서는 알코올 사용하였다.

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 도말

① 백금이를 알코올램프를 이용해 화염 멸균한다. (미생물의 배양과 취급에 사용되는 기구는 멸균)

② 백금이로 균을 떠서 슬라이드글라스에 옮긴다.

③ 관찰하기 좋도록 균을 펴준다

④ 물 1방울을 뿌린다

 

2) 열 고정

슬라이드 글라스를 알코올램프에서 조금 떨어트려 열 고정을 한다. 열 고정을 하는 이유는 염색이 잘 되고 슬라이드 글라스에서 씻겨나가지 않게 하기 위해서이다.

 

3) 염색

① 염색은 내부구조를 잘 식별하기 위해서한다.

② crystal violet 용액을 뿌리고 1분간 둔다

 

4) 세척

① 슬라이드 글라스의 뒷면에 물을 뿌려 염색약을 세척한다. 그 후 자연건조 시킨다.

② 현미경 관찰 시 용아하게 하기 위해서이다

 

5) Immersion oil을 그 위에 뿌린다

 

6) 준비한 프레파라트를 재물대 위의 구멍 한복판에 오도록 하고 클립으로 고정시킴

 

7) 반사경을 조절하여 시야를 밝게 함, 옆에서 보면서 조동나사로 재물대를 서서히 올려 재물렌즈가 거의 프레파라트에 닿게 함. (이때 가장 저배율의 대물렌즈로 이용)

 

8) 접안렌즈로 들여다보면서 조동나사를 돌리며 상이 나타나게 함

 

9.미동나사로 상을 더욱 또렷하게 보이도록 초점을 조절함

 

10) 조리개를 조절하면 상이 더욱 명확해짐

 

11) 대물렌즈 교환기를 돌려 고배율로 관찰

실험 결과

1. 충치균의 현미경 관찰

100배

400배

1000배