顕微鏡実験台 · MicroLab

顕微鏡を知ろう

光学顕微鏡は光学系と機械系からなる。光学系は接眼レンズ・対物レンズ・反射鏡（または光源）、機械系は鏡台・支柱・アーム・鏡筒・レボルバー・ステージ・調節ねじなどである。

顕微鏡のどの部分にマウスを合わせても、その名前とはたらきが表示される。分解ビューをオンにすると、鏡筒と対物レンズのつながり方がわかる。

倍率 = 接眼レンズの倍率 × 対物レンズの倍率

対物レンズにはねじがあり、長いほど倍率が高い。接眼レンズにはねじがなく、長いほど倍率が低い。対物レンズの色帯は倍率を表す：赤 4×、黄 10×、青 40×、白 100×（油浸）。

正しい操作

教科書の手順どおりに顕微鏡を使うと、下のチェックリストに順にチェックが入り、誤った操作はデータドックに記録される。

1. 取り出しと設置：右手でアームを握り、左手で鏡台を支え、実験台のやや左寄りに置く。

2. 光の調節：レボルバーを回して低倍率の対物レンズをステージの穴に合わせ、しぼりの大きな穴を合わせる。左目で接眼レンズをのぞきながら反射鏡を動かし、明るく丸い視野が見えるようにする。

3. 観察：プレパラートをステージにのせ、標本をステージの穴の中央に合わせてクリップで押さえる。粗動ねじを回して鏡筒をゆっくり下げ、横から対物レンズを見ながらプレパラートに近づける。次に左目で接眼レンズをのぞき、粗動ねじを逆に回して鏡筒をゆっくり上げ、像が見えたら微動ねじを少し回してはっきりさせる。

像のでき方

スライドガラスに小さな「e」を書いて顕微鏡で見ると、「ə」に見える——上下も左右も逆になっている。顕微鏡がつくるのは倒立像で、プレパラートを紙面上で 180° 回転させたのと同じである。

この課題では視野内のドラッグを「プレパラートを押す」に設定している。手でプレパラートを押した方向と反対の方向へ像が動く。

像が左上にずれている → プレパラートを左上へ動かすと像が中央に戻る

「上」の字のプレパラートに替えてもう一度試し、視野の像と 3D シーンのプレパラートを見比べよう。

低倍率から高倍率へ

高倍率では視野が狭いので、まず低倍率で目標を見つけ、視野の中央に移してから、レボルバーを回して高倍率の対物レンズに替える。

高倍率に替えると：

· 視野が狭く、暗くなる：しぼりを開くか凹面鏡に替える；· 焦点深度が浅くなる：微動ねじだけを回す。粗動ねじを少し回しただけでプレパラートを割ることがある；· 見える細胞の数が減り、細胞が大きく見える。

視野の直径 = 視野数 ÷ 対物レンズの倍率 明るさ ∝ (NA ÷ 対物レンズの倍率)²

目標の細胞は点線で囲んである。データドックの「結像パラメータ」表で4つの対物レンズを比較できる。

ごみの位置を判断

視野にごみが1つ見える。接眼レンズ、対物レンズ、プレパラートのどれかに付いている。

· 接眼レンズを回す：ごみも回る → 接眼レンズ；· プレパラートを動かす：ごみも動く → プレパラート；· どちらでも動かず、対物レンズを替えると消える → 対物レンズ。

まず観察してからデータドックで答えよう。「別のごみ」を押して何度も練習できる。

植物細胞

タマネギのりん葉の内側の表皮をはがし、水の中で広げてカバーガラスをかける。染色前の細胞はほぼ透明で、細胞壁しかはっきり見えない——しぼりを絞ってみると、透明な構造の輪郭が見えてくる。

机の上のヨウ素液をクリックしてカバーガラスの一方の端に滴下し、ろ紙をクリックして反対側から吸い取る（引き込み法）。ヨウ素液が少しずつ標本を流れ、核は濃い褐色に染まり、核小体もはっきり見える。

植物細胞の基本構造：細胞壁、細胞膜、細胞質、核、液胞。タマネギの表皮細胞には大きな中央液胞があり、核は細胞の端に押しやられていることが多い。

40× で微動ねじを回してみよう：細胞の厚さは約 25 µm あり、焦点面が上面・中央・下面のどこにあるかで見える構造が異なる。

動物細胞

消毒したつまようじで頬の内側を軽くこすり、生理食塩水を1滴落としたスライドガラスに塗る（水だと細胞が吸水して破裂する）。カバーガラスをかける。

口腔上皮細胞は平たく形が不規則で、かたまって重なり合うことが多く、縁にしわがある。核は小さく中央にある。非常に薄いので染色しないとほとんど見えないが、メチレンブルーで染色すると核が濃い青色になる。細胞の表面には口の中の細菌がよく付いている。

タマネギの表皮細胞と比べると、動物細胞には細胞壁と大きな液胞がなく、形が決まっていない。

ゾウリムシ

ゾウリムシの培養液の表層から1滴とり（表層は酸素が多く、ゾウリムシも多い）、綿の繊維を少し入れて動きを抑え、カバーガラスをかける。

ゾウリムシは単細胞生物で、体はさかさまにしたぞうりのような形をしており、長さは約 200 µm。表面は繊毛でおおわれ、繊毛を動かして回転しながら進む。障害物にぶつかると後退し、向きを変えて再び進む。

10× では次のものが見える：口溝、食胞（細胞質の流れとともに動く）、2つの収縮胞（放射状の集水管があり、規則的に収縮して余分な水を排出する）、大核と小核。

泳ぐのが速いので、綿の繊維を入れ、低倍率で追いかけよう。

葉と葉緑体

クロモの小さな葉は細胞が1〜2層しかなく、そのままプレパラートにして観察できる。細胞内の葉緑体は平たい楕円体で、中央液胞のまわりを細胞の縁に沿って流れている——これが原形質流動である。葉緑体を目印にすると流れの向きがわかる。

ソラマメの葉の裏側の表皮のプレパラートに替えると、表皮細胞がジグソーパズルのように組み合わさっている。対になった三日月形の孔辺細胞が気孔を囲み、孔辺細胞には葉緑体があるが、ふつうの表皮細胞にはない。

葉の横断面のプレパラートでは、表側と裏側の表皮、さく状組織、海綿状組織、葉脈が見える。

原形質分離と復帰

紫タマネギのりん葉の外側の表皮の細胞は液胞にアントシアニンを含むので、原形質層の位置を観察しやすい。

カバーガラスの一方の端に 0.3 g/mL スクロース溶液を滴下し、反対側からろ紙で吸い取る。外液の濃度が細胞液より高いので細胞は水を失い、原形質層（細胞膜、液胞膜とその間の細胞質）が細胞壁から少しずつ離れていく——まず角の部分から始まる。液胞は小さくなり、紫色が濃くなる。

次に同じ方法で水を加えると、細胞は吸水し、原形質復帰が起こる。

原形質層の伸縮性 > 細胞壁の伸縮性

データドックには、視野内の細胞の平均原形質体面積の時間変化が記録される。

体細胞分裂

タマネギの根端は解離（塩酸 + エタノールで細胞どうしを離す）→ 水洗 → 染色（クリスタルバイオレット液で染色体を染める）→ 押しつぶし（細胞を広げる）の順に処理する。

まず低倍率で分裂組織を見つける：細胞は正方形ですき間なく並び、多くの細胞が分裂している。根冠や伸長帯の細胞は形が違う。

高倍率に替えたら細胞をクリックし、間期・前期・中期・後期・終期のどれかを判断する。データドックが各時期の細胞数を集計し、分裂指数を計算する。

各時期の細胞数の比 ≈ 各時期にかかる時間の比

注意：解離後の細胞はすでに死んでおり、静止した細胞を見ているので、1つの細胞が分裂していく過程を連続して観察することはできない。

血液塗抹標本と油浸レンズ

ヒトの血液塗抹標本（ライト染色）で最も多いのは赤血球で、両面がくぼんだ円盤形、中央は薄く色が淡く、核がない。白血球は数が少なく核がある：好中球の核は 2~5 個に分葉し、リンパ球の核は大きく丸く、単球は最も大きく核は腎臓形、好酸球はだいだい色の顆粒を含む。血小板はとても小さく、核がない。

100× の対物レンズは油浸レンズで、開口数は 1.25。カバーガラスにセダー油を1滴落とす必要があり、そうしないとガラスと空気の境界で光が屈折・全反射して像がぼやける。作動距離はわずか 0.15 mm である。

カエルの血液塗抹標本に替えて比べてみよう：カエルの赤血球は楕円形で核がある。

ミクロメーター

接眼ミクロメーターは接眼レンズの中に入っていて、目盛りは接眼レンズとともに拡大され、1目盛りが表す実際の長さは対物レンズの倍率によって変わるので、まず校正が必要である。対物ミクロメーターは精密な目盛りを刻んだスライドで、1 mm が 100 目盛りに分かれ、1目盛りは 10 µm。

接眼レンズを回して2つの目盛りを平行にし、対物ミクロメーターを動かして両方の 0 の目盛りを合わせ、右へたどって両方の目盛りが再び重なるところを探す：

接眼ミクロメーター1目盛りの長さ = 対物ミクロメーターの目盛り数 × 10 µm ÷ 接眼ミクロメーターの目盛り数

読み取った値をデータドックに入力して校正する。その後、細胞のプレパラートに替え（対物レンズは替えない）、視野で線分をドラッグして細胞の長さを測る。

血球計算盤

血球計算盤の計算室は 1 mm × 1 mm の区画で、深さは 0.1 mm。25 個の中区画に分かれ、各中区画には 16 個の小区画がある。

先にカバーガラスをかけ、その縁に酵母の培養液を滴下して自然にしみ込ませる。しばらく待ち、酵母が計算室の底に沈んでから数える。

四隅と中央の 5 つの中区画（小区画で計 80 個）の酵母を数える。酵母をクリックするとカウントされる。区画線の上にある細胞は上と左の線上のものは数え、下と右は数えない。出芽中の酵母は、芽が母細胞の半分の大きさに達したときだけ2個と数える。

1 mL あたりの酵母数 = 80 小区画中の数 ÷ 80 × 400 × 10⁴ × 希釈倍率

明視野・暗視野・位相差

生きた細胞の多くは透明で、光の位相を変えるだけで明るさは変えないため、明視野でははっきり見えにくい。

· 明視野：開口絞りを絞るとコントラストは上がるが、分解能は下がる。少し焦点をずらすと、透明な構造に明るい縁や暗い縁が現れる。· 暗視野：直接光をさえぎり、標本で散乱された光だけを対物レンズに入れる——黒い背景の上で細胞の輪郭や微小な粒子が光って見える。· 位相差：位相板で光路差を明暗の差に変えるので、透明な細胞がはっきり見え、縁に明るいハローが出る。

分解能 d = λ ÷ (NA対物 + NAコンデンサー)

ケイ藻やゾウリムシなどのプレパラートに替えて、3つの方法を比べよう。

自由観察

すべてのプレパラートと機能が使える：プレパラート皿から好きなものを取り、どの対物レンズ・接眼レンズ・照明方法・試薬でも使える。

ヒント：

· 視野でホイール = 微動、Shift + ホイール = 粗動；· 矢印キーでプレパラートを動かし、数字キー 1~4 で対物レンズを替える；· V で接眼視野を拡大、S で対物レンズを横から見る；· 構造ラベルをオンにすると、視野内の構造にポインタを重ねて名前を表示できる。