MIKROSKOP DAN PENGGUNAANNYA
Perkembangan instrumen yang berkemampuan melebihi indera manusia berjalan seiring sains. Penemuan dan penelitian awal tentang sel menjadi maju berkat penciptaan mikroskop pada tahun 1590 dan peningkatan mutu alat tersebut selama 1600-an. Mikroskop masih menajdi bagian yang tidak terpisahkan dari penelitian sel.
Mikroskop yang pertama kali digunakan oleh ilmuwan (saintis) zaman Renaisans, dan mungkin mikroskop yang Anda gunakan di laboratorium, merupakan mikroskop cahaya. Dalam mikroskop cahaya, (light microscope, LM) cahaya tampak diteruskan melalui spesimen dan kemudian melalui lensa kaca. Lensa ini merefraksi (membengkokkan) cahaya sedemikian rupa sehingga citra spesimen diperbesar ketika diproyeksikan ke mata, ke film fotografi atau sensor digital, atau ke layar video.
Dua parameter penting dalam mikroskopi (teknik- teknik dalam penggunaan mikroskop) adalah perbesaran dan daya resolusi (atau resolusi saja) atau daya urai.
Perbesaran (magnification) adalah perbandingan ukuran citra objek dengan ukuran sebenarnya. Resolusi adalah ukuran kejelasan citra; jarak minimum yang dapat memisahkan dua titik sehingga masih bisa dibedakan sebagai dua titik. Misalnya, benda yang tampak oleh mata telanjang sebagai satu bintang di langit mungkin diresolusi sebagai bintang kembar oleh teleskop (Campbell, 2008: 103).
The limiting separation at which two objects can be seen as distinct- then so called limit of resolution—depends on both the wavelength of the light and numerical aperture of the lens systems used. A limit of resolution of just under 0.2 m can be theorically be obtained in the light microscope (Bruce, 1994 : 141).
Different components of the cell can be selectively stained. Some of dyes were found to stain biological tissues and, unexpectedly, often showed a preference for particular parts of the cell – the nucleus or mitochondria, for example—making these internal structures clearly visible.
Today a rich variety of organic dyes is available, with such colorful names as Malachite green, Sudan black, and Coomassie blue, each of which has some specific affinity for particular subcelullar components (Bruce, 1994: 143)
When transparent tissues are stained with color and placed under a microscope, parts of cells become visible as light is transmitted through them. Microscopes using transmitted light have been improved to the point where they can magnify up to 2,000 times (2,000 x). To obtain higher magnification, a form of energy other than light is necessary, the energy of electrons.
An electron microscope relies on a beam of electrons rather than a beam of light. The electron s are directed and focused through a series of circular magnets instead of glass lenses. In its present form, the electron microscope can magnify several hundred thousand times. When photographs made of the images it produces are enlarged, structures as small as molecules can be perceived. We are a universe of microscopic worlds, our cells, and our inner galaxies are becoming known to us (Steyaert, 1975: 3)
Mikroskop electron transmisi (transmission electron microscope, TEM) digunakan untuk mempelajari ulltrastruktur internal sel. TEM mengarahkan berkas elektron melalui irisan spesimen yang sangat tipis, mirip dengan cara mikroskop cahaya meneruskan cahaya melalui objek (slide). Spesimen ini telah diwarnai dengan atom- atom logam berat, yang melekat ke struktur selular tertentu, sehingga meningkatkan densitas (kerapatan) atom di beberapa bagian sel melebihi bagian lain. Elektron yang melewati spesimen lebih banyak yang dihamburkan di wilayah yang berdensitas tinggi, sehingga lebih sedikit yang diteruskan. Sebagai ganti penggunaan lensa kaca, TEM menggunaakn elektromagnet sebagai lensa untuk membengkokkan jalur elektron, dan akhirnya memfokuskan citra ke layar untuk dilihat atau ke film fotografi. Beberapa mikroskop dilengkapi dengan kamera digital untuk memotret citra di layar; yang lain memiliki detektor untuk menggantikan layar sekaligus kamera.
Mikroskop merupakan alat terpenting dalam sitologi (cytology), bidang yang mempelajari struktur sel. Namun sekadar menjelaskan beraneka ragam organel dan struktur- struktur lainnya dalam sel hanya bisa sedikit mengungkapkan fungsi- fungsinya. Biologi sel modern berkembang dari integrasi sitologi dengan biokimia (biochemistry)¸bidang yang mempelajari molekul dan proses- proses kimia (metabolism sel). (Campbell, 2008: 105).
Mikroskop secara prinsip ada dua macam :
1. Mikroskop cahaya 2. Mikroskop elektron Mikroskop cahaya 4 macam :
1. Mikroskop biasa 2. Mikroskop fluoresensi 3. Mikroskop fase- kontras 4. Mikroskop polarisasi
Mikroskop elektron ada dua macam : 1. MET (Mikroskop elektron trnasmisi) 2. MES (Mikroskop elektron skaning)
Mikroskop biasa
Yang biasa dipakai mahasiswa dan peneliti di laboratorium. Perbesaran 100- 1.000x . Dipakai untuk melihat sel atau makhluk renik yang masih hidup dan segar.
Mikroskop biasa, prinsipnya ditemukan Hans dan Zaccharias Janssen (1590), mempergunakan cahaya sebagai pemantul bayangan objek. Mikroskop ini memiliki kombiansi dua lensa: obyektif dan okuler.
Mikroskop fluoresensi
Mikroskop ini memiliki sumber cahaya yang khusus dari yang bergelombang pendek. Yang dipakai adalah sinar ultraviolet (UV). Jika cahaya ini menyinari obyek berbinar (fluoresen), dipantulkannya cahaya dengan gelombang lebih panjang. Karena itu kalau dilihat di bawah mikroskop organel atau bagian sel yang berbinar itu yang tampak, yang lain gelap.
Yang berbinar secara alamiah ialah vitamin A, vitamin B, dan porfirin. Banyak senyawa kimia yang diserap oleh kandungan sel sehingga membuatnya jadi berbinar.
Pembinaran ini disebut perbinaran bikinan. Yang perbinaran bikinan ini ialah seperti ADN dan ARN.
Mikroskop fase- kontras
Bagian- bagian sel yang tak diwarnai secara mikroteknik dapat dibedakan di bawah mikroskop, kalau cahaya yang datang menuju obyek membuat pembiasan berbeda- beda. Pembiasan cahaya yang berbeda- beda ini dilaksanakan oleh suatu system optic khusus. Mikroskop yang memiliki sistem optik ini disebut mikroskop fase- kontras.
Mikroskop polarisasi
Ini adalah jenis MC yang mengandung prisma Nicol dari kalsit atau balsam, yang membuat cahaya yang datang ke objek dipolarisasi. Bagian obyek yang berhablur atau bersegi- segi, dpat dilihat di bawah mikroskop. Mikroskop ini dapat dipakai untuk mengamati sel tulang, dinding sel tumbuhan , serat kolagen, otot, syaraf, cilia dan flagella, juga untuk mengamati butiran tepung dan lemak yang dikandung sel.
Mikroskop elektron
Mikroskop elektron ditemukan Knoll dan Ruska (1993), mempergunakan electron sebagai pemantul bayangan suatu obyek.
MET
Mikroskop elektron transimisi, ialah mikroskop yang mempergunakan elektron sebagai sumber “cahaya”. Sel atau jaringan dilihat berupa irisan atau replika.
Mikroskop ini memiliki perbesaran puluhan sampai ratusan kali.
MES
Mikroskop elektron skaning, ialah mikroskop yang menggunakan elektron sebagai sumber “cahaya”, dan sel atau jaringan dilihat dari luar atau permukaan.
Didapat gambaran obyek secara stereometrik.
Peralatan mikroteknik yang penting adalah:
1. Mikrotom 4. Oven atau incubator
2. Kriostal 5. Reagen
3. Lemari es (Yatim, 1996: 11-17)
Mikroskop cahaya ada beberapa jenis, seperti : mikroskop fluoresens, fase kontras, kontras-interferensi, lapang-gelap, dan lapang- terang (Tim Dosen Biologi Umum, 2012: 11)
The fluorescent dyes used for staining cells are detected with the help of fluorescence microscope. This microscope is similar to an ordinary light microscope except that the illuminating light, from a very powerful source, is passed through two sets of filters.
Both the phase- contrast microscope and the differential- interference- contrast microscope exploit the interference effects produced when these two sets of waves recombine. In the dark- field microscope the illuminating rays of light are directed from the side so that only scattered light- enters the microscope lenses.
The confocal scanning microscope provides another, more direct way of achieving the same end result: electronic- imaging methods make it possible to focus on a chosen plane in a thick specimen while rejecting the light that comes from-out-of-focus regions above and below that plane (Steyaert, 1975: 145).
Model dan bentuk mikroskop monokuler ada bermacam- macam tetapi secara umum bagian- bagian dari mikroskop ini adalah :
a. Bagian optik, terdiri atas :
1. Cermin. Digunakan untuk menerima cahaya matahari atau lampu dan memantulkannya ke dalam kondensor.
2. Kondensor. Terdiri atas lensa kompleks dan digunakan untuk mengumpulkan cahaya yang terpantul atau terbias dari cermin. Di dalam kondensor terdapat diafragma untuk mengatur banyaknya cahaya yang mengenai spesimen.
3. Objektif. Terdiri atas lensa kompleks dan menerima cahaya setelah menembus spesimen yang diamati sehingga terbentuk bayangan dari materi tersebut.
4. Okuler. Terdiri atas lensa kompleks, menerima bayangan semu dan terbalik.
b. Bagian mekanis, terdiri dari :
1. Kaki dan tangkai mikroskop. Sebagai penyangga bagian optik. Pada beberapa mikroskop monokuler tangkai mikroskop ini dapat digerakkan sehingga teropong dapat dibuat dalam posisi tegak atau membentuk sudut dengan bidang horizontal. Apabila menggunakan sediaan basah sebaiknya teropong dalam posisi tegak.
2. Knop (skrup) penggerak bagian optik (teropong), yang terdiri atas dua jenis yaitu: skrup penggerak kasar (makrometer), digunakan untuk menggerakkan teropong dan mengatur fokus; dan skrup penggerak halus (mikrometer) digunakan untuk mempertajam fokus. Pada beberapa model mikroskop monokuler, pengaturan fokus dilakukan dengan menaikturunkan meja benda.
3. Meja benda. Terletak di antara kondensor dan objektif, serta merupakan tempat untuk sediaan yang akan diamati. Pada meja benda ini terdapat sediaan atau alat pemegang sediaan sehingga dapat digeser ke kiri atau ke kanan dengan memutar skrup yang ada.
4. Pembawa objektif (revolver). Terletak pada ujung teropong digunakan untuk memutar dan tempat lensa objektif.
c. Cara penggunaan mikroskop
1. Letakkan mikroskop pada meja yang datar dan kokoh.
2. Putarlah pembawa objektif sehingga objektif yang perbesarannya paling lemah tepat di atas kondensor.
3. Putarlah knop makrometer sehingga teropong terangkat (kira- kira 5 mm) dari meja benda, atau turunkan meja bendanya apabila makrometernya pada meja benda.
4. Bukalah diafragma sampai maksimum (cahaya masuk paling terang)
5. Dengan melihat ke dalam okuler, aturlah cermin sedemikian rupa sehingga didapat lingkaran pandangan yang terang.
6. Letakkan sediaan yang akan diamati pada meja benda, kemudian turunkan teropong dengan hati- hati sampai ujung lensa objektif hampir menyentuh
permukaan sediaan atau naikkan meja benda apabila makrometernya pada meja benda.
7. Dengan melihat melalui okuler putarlah mikrometer dengan perlahan- lahan sehingga spesimen pada sediaan tampak jelas.
8. Untuk mencari bagian spesimen yang diinginkan, geser sediaan hingga ketemu dan kemudian jepitlah sediaan hingga tidak bergeser- geser.
9. Pertajam fokus spesimen dengan perlahan- lahan memutar mikrometer.
10. Apabila bayangan tampak terlalu terang, kurangi pembukaan diafragma sedikit demi sedikit, hingga lensa objektif yang dikehendaki tepat di atas spesimen. Pada waktu mengganti lensa, jangan sampai ujung lensa menyentuh permukaan gelas penutup. Karena geseran itu akan menggores pada lensa objektif.
d. Pemeliharaan mikroskop.
Kebersihan mikroskop sebelum dan sesdudah digunakan sangat penting karena adanya debu, kotoran atau bekas minyak, terutama pada lensa akan mengganggu pengamatan yang akan dilakukan. Tetapi untukmenggosok/membersihkan lensa tidak boleh menggunakan sembarang kain pembersih/lap. Gunakan kain flanel halus atau kertas pembersih lensa yang telah disediakan. Apabila tidak tersedia mintalah kepada laboran atau asisten. Langkah- langkah yang perlu dilakukan adalah:
1. Keluarkan mikroskop dari kotaknya dan letakkan di atas meja praktikum 2. Bersihkan bagian luar mikroskop dengan kain lap yang bersih.
3. Bersihkan bagian lensa okuler dan objektif dengan kain flannel atau kertas pembersih lensa yang disediakan. Dengan melihat melalui okuler atau tanpa ada sediaan pada meja benda, uji apakah lensanya bersih.
4. Hindari lensa terkena air atau zat kimia lainnya. Bila hal ini terjadi, segera bersihkan dengan pembersih lensa.
5. Apabila pengamatan telah selesai, bersihkan lensa dan bagian luar mikroskop seperti pada waktu akan memakai.
6. Sebelum dimasukkan kotak, lihatlah apakah di dalam kotak tersedia bahan pengering (silica gel). Bila belum ada, mintalah kepada laboran atau asisten.
(Tim Pengajar Biologi Umum, 2014: 8- 9)
Metal shadowing allows surface features to be examined at high resolution by transmission electron microscopy. The metal is sprayed from an oblique angle in order to deposit a coating that is thicker in some place than others- a process known as shadowing because a shadow effect is created by that gives the image a three- dimensional appearance.
Freeze- fracture and freeze etch electron microscopy provide unique views of the cell inferior. One of these, freeze- fracture electron microscopy, provides a way of visualizing the interior of cell membranes. Another important and related replica method is freeze- etch electron microscopy, which can be used to examine either the exterior or interior of cells.
In overall design the transmission electron microscope (TEM) is similar to a light microscope, although it is much larger and upside down. One isto examine a specimen, in a scanning electron microscope (SEM), which is usually a smaller, simpler, and a cheaper device than a transmission electron microscope (TEM). (Steyaert, 1975: 144-156).
DAFTAR PUSTAKA
Bruce, Alberts, et al. 1994. Molecular Biology of the Cell. New York: Garland Publishing.
Campbell, Neil, et al. 2008. Biology. California: Pearson Education, Inc.
Steayert. 1975. Biology- A Contemporary View. New York: Mc- Graw Hill, Inc.
Tim Dosen Biologi Umum. 2012. Modul Biologi Umum. Padang: Universitas Negeri Padang.
Tim Pengajar Biologi Umum. 2014. Penuntun Praktikum Biologi Umum. Padang:
Universitas Negeri Padang.
Yatim, Wildan. 1996. Biologi Modern. Bandung: Penerbit Tarsito.
