현미경 실험대 · MicroLab

현미경 알아보기

광학 현미경은 광학부와 기계부로 이루어진다. 광학부에는 접안렌즈, 대물렌즈, 반사경(또는 광원)이 있고, 기계부에는 받침대, 경주, 손잡이, 경통, 회전판, 재물대, 조절 나사 등이 있다.

현미경의 어느 부분에든 마우스를 올리면 이름과 기능이 표시된다. 분해도를 켜면 경통과 대물렌즈가 어떻게 연결되는지 볼 수 있다.

배율 = 접안렌즈 배율 × 대물렌즈 배율

대물렌즈는 나사산이 있고 길수록 배율이 높다. 접안렌즈는 나사산이 없고 길수록 배율이 낮다. 대물렌즈의 색 띠는 배율을 나타낸다: 빨강 4×, 노랑 10×, 파랑 40×, 흰색 100×(유침).

올바른 조작

교과서의 순서대로 현미경을 사용하면 아래 점검표에 하나씩 체크되고, 잘못된 조작은 데이터 독에 기록된다.

1. 꺼내기와 놓기: 오른손으로 손잡이를 잡고 왼손으로 받침대를 받쳐 실험대의 약간 왼쪽에 놓는다.

2. 빛 맞추기: 회전판을 돌려 저배율 대물렌즈를 재물대 구멍에 맞추고, 조리개의 큰 구멍을 맞춘다. 왼눈으로 접안렌즈를 보며 반사경을 돌려 밝고 둥근 시야가 보이게 한다.

3. 관찰: 슬라이드를 재물대에 놓고 표본이 재물대 구멍 중앙에 오게 한 뒤 클립으로 고정한다. 조동 나사를 돌려 경통을 천천히 내리되, 옆에서 대물렌즈를 보면서 대물렌즈가 슬라이드에 가까워질 때까지 내린다. 그다음 왼눈으로 접안렌즈를 보며 조동 나사를 반대로 돌려 경통을 천천히 올려 상이 보이면, 미동 나사를 조금 돌려 상을 더 선명하게 한다.

상의 특징

슬라이드 유리에 작은 “e”를 써서 현미경으로 보면 “ə”로 보인다 — 위아래와 좌우가 모두 뒤집혔다. 현미경이 만드는 것은 도립상으로, 슬라이드를 종이 위에서 180° 회전시킨 것과 같다.

이번 과제에서는 시야 속 드래그 방식을 “슬라이드 밀기”로 설정했다: 손으로 슬라이드를 미는 방향과 반대 방향으로 상이 움직인다.

상이 왼쪽 위로 치우침 → 슬라이드를 왼쪽 위로 움직여야 상이 중앙으로 돌아온다

“上” 자 슬라이드로 바꿔 다시 해 보고, 시야 속 상과 3D 장면의 슬라이드를 비교해 보자.

저배율에서 고배율로

고배율에서는 시야가 좁으므로 먼저 저배율에서 대상을 찾아 시야 가운데로 옮긴 다음, 회전판을 돌려 고배율 대물렌즈로 바꾼다.

고배율로 바꾸면:

· 시야가 좁아지고 어두워진다: 조리개를 넓히거나 오목 거울로 바꾼다;· 피사계 심도가 얕아진다: 미동 나사만 돌려야 하며, 조동 나사를 한 칸만 돌려도 슬라이드가 깨질 수 있다;· 보이는 세포 수가 줄고 세포가 크게 보인다.

시야 지름 = 시야수 ÷ 대물렌즈 배율 밝기 ∝ (NA ÷ 대물렌즈 배율)²

대상 세포는 점선으로 표시되어 있다. 데이터 도크의 "결상 매개변수" 표에서 네 대물렌즈를 비교할 수 있다.

얼룩 위치 판단

시야에 얼룩이 하나 있다. 접안렌즈, 대물렌즈, 슬라이드 중 하나에 묻어 있다.

· 접안렌즈를 돌린다: 얼룩이 함께 돈다 → 접안렌즈;· 슬라이드를 움직인다: 얼룩이 함께 움직인다 → 슬라이드;· 둘 다 움직이지 않고 대물렌즈를 바꾸면 사라진다 → 대물렌즈.

먼저 관찰한 뒤 데이터 도크에서 답한다. "다른 얼룩"을 눌러 여러 번 연습할 수 있다.

식물 세포

양파 비늘잎의 안쪽 표피를 벗겨 물에 펼치고 덮개 유리를 덮는다. 염색하지 않은 세포는 거의 투명하여 세포벽만 뚜렷이 보인다. 조리개를 좁혀 보면 투명한 구조의 윤곽이 드러난다.

실험대의 아이오딘 용액을 클릭하여 덮개 유리 한쪽에 떨어뜨리고, 거름종이를 클릭하여 반대쪽에서 빨아들이면(끌어들이기법) 아이오딘 용액이 표본을 따라 천천히 흐른다. 핵은 짙은 갈색으로 염색되고 인도 뚜렷하게 보인다.

식물 세포의 기본 구조: 세포벽, 세포막, 세포질, 핵, 액포. 양파 표피 세포에는 큰 중앙 액포가 있어 핵이 세포 가장자리로 밀려나 있는 경우가 많다.

40× 에서 미동 나사를 돌려 보자. 세포 두께는 약 25 µm 이며, 초점면이 윗면, 가운데, 아랫면에 있을 때 보이는 구조가 다르다.

동물 세포

소독한 이쑤시개로 볼 안쪽 벽을 살살 긁어 생리 식염수를 떨어뜨린 받침 유리에 바르고(맹물을 쓰면 세포가 물을 흡수해 터진다) 덮개 유리를 덮는다.

구강 상피 세포는 납작하고 모양이 불규칙하며, 덩어리로 겹쳐 있는 경우가 많고 가장자리에 주름이 있다. 핵은 작고 가운데에 있다. 매우 얇아서 염색하지 않으면 거의 보이지 않으며, 메틸렌 블루로 염색하면 핵이 짙은 파란색으로 보인다. 세포 표면에는 입속 세균이 붙어 있는 경우가 많다.

양파 표피 세포와 비교하면 동물 세포는 세포벽과 큰 액포가 없고 모양이 일정하지 않다.

짚신벌레

짚신벌레 배양액의 표층에서 한 방울을 떠서(표층은 산소가 많아 짚신벌레도 많다) 솜 섬유를 몇 가닥 넣어 움직임을 제한하고 덮개 유리를 덮는다.

짚신벌레는 단세포 생물로, 몸은 뒤집어 놓은 짚신 모양이며 길이는 약 200 µm 이다. 표면은 섬모로 빽빽이 덮여 있어 섬모를 움직여 회전하며 나아간다. 장애물에 부딪히면 뒤로 물러났다가 방향을 바꾸어 다시 나아간다.

10× 에서는 구강, 식포(세포질을 따라 이동), 두 개의 수축포(방사상의 수집관이 있으며 규칙적으로 수축하여 남는 물을 내보냄), 대핵과 소핵을 볼 수 있다.

빠르게 헤엄치므로 솜 섬유를 넣고 저배율로 추적하자.

잎과 엽록체

검정말의 작은 잎은 세포층이 한두 층뿐이어서 그대로 표본을 만들어 관찰할 수 있다. 세포 속의 엽록체는 납작한 타원체 모양이며 중앙 액포를 둘러싸고 세포 가장자리를 따라 흐른다. 이것이 세포질 유동(원형질 유동)이다. 엽록체를 기준으로 흐름의 방향을 판단할 수 있다.

잠두 잎 뒷면 표피 슬라이드로 바꾸면 표피 세포가 퍼즐처럼 서로 맞물려 있다. 짝을 이룬 반달 모양의 공변세포가 기공을 둘러싸며, 공변세포에는 엽록체가 있지만 일반 표피 세포에는 없다.

잎 횡단면 슬라이드에서는 위아래 표피, 울타리 조직, 해면 조직, 잎맥을 볼 수 있다.

원형질 분리와 복귀

자색 양파 비늘잎 바깥 표피 세포의 액포에는 안토시아닌이 있어 원형질층의 위치를 관찰하기 쉽다.

덮개 유리 한쪽에 0.3 g/mL 설탕 용액을 떨어뜨리고 반대쪽에서 거름종이로 빨아들인다. 바깥 용액의 농도가 세포액보다 높아 세포는 물을 잃고, 원형질층(세포막, 액포막과 두 막 사이의 세포질)이 세포벽에서 점점 떨어져 나간다. 모서리 부분부터 시작되며, 액포는 작아지고 보라색은 짙어진다.

같은 방법으로 맹물을 떨어뜨리면 세포가 물을 흡수하여 원형질 분리 복귀가 일어난다.

원형질층의 신축성 > 세포벽의 신축성

데이터 도크에는 시야 속 세포의 평균 원형질체 면적이 시간에 따라 변하는 모습이 기록된다.

체세포 분열

양파 뿌리 끝은 해리(염산 + 알코올, 세포를 분리) → 수세 → 염색(크리스탈 바이올렛 용액, 염색체를 염색) → 표본 제작(눌러서 세포를 펼침) 과정을 거친다.

먼저 저배율에서 분열 조직을 찾는다. 세포는 정사각형이고 촘촘히 배열되어 있으며 많은 세포가 분열 중이다. 뿌리골무와 신장 영역의 세포는 모양이 다르다.

고배율로 바꾼 뒤 세포를 클릭하여 간기, 전기, 중기, 후기, 말기 중 어느 시기인지 판단한다. 데이터 도크가 각 시기의 세포 수를 집계하고 분열 지수를 계산한다.

각 시기 세포 수의 비 ≈ 각 시기가 차지하는 시간의 비

주의: 해리 후 세포는 이미 죽었으므로 정지된 세포를 보는 것이며, 한 세포가 연속해서 분열하는 과정은 관찰할 수 없다.

혈액 도말과 유침 렌즈

사람 혈액 도말(라이트 염색)에서 가장 많은 것은 적혈구이다. 양면이 오목한 원반 모양으로 가운데가 얇고 색이 연하며 핵이 없다. 백혈구는 수가 적고 핵이 있다. 호중구의 핵은 2~5 개의 엽으로 나뉘고, 림프구의 핵은 크고 둥글며, 단핵구는 가장 크고 핵이 콩팥 모양이고, 호산구에는 주황색 과립이 있다. 혈소판은 매우 작고 핵이 없다.

100× 대물렌즈는 유침 렌즈로 개구수가 1.25 이다. 덮개 유리 위에 시더유를 한 방울 떨어뜨려야 하며, 그렇지 않으면 유리와 공기의 경계면에서 빛이 굴절하고 전반사되어 상이 흐려진다. 유침 렌즈의 작동 거리는 0.15 mm 에 불과하다.

개구리 혈액 도말로 바꾸어 비교해 보자. 개구리의 적혈구는 타원형이며 핵이 있다.

마이크로미터

접안 마이크로미터는 접안렌즈 안에 있어 눈금이 접안렌즈와 함께 확대되며, 한 눈금이 나타내는 실제 길이는 대물렌즈 배율에 따라 달라지므로 먼저 보정해야 한다. 대물 마이크로미터는 정밀한 눈금이 새겨진 슬라이드로, 1 mm 가 100 칸으로 나뉘어 한 칸이 10 µm 이다.

접안렌즈를 돌려 두 자를 평행하게 하고, 대물 마이크로미터를 움직여 두 자의 0 눈금을 맞춘 뒤, 오른쪽으로 가며 두 자의 눈금이 다시 겹치는 곳을 찾는다.

접안 마이크로미터 한 칸의 길이 = 대물 마이크로미터 칸 수 × 10 µm ÷ 접안 마이크로미터 칸 수

읽은 값을 데이터 도크에 입력하고 보정한다. 그다음 세포 슬라이드로 바꾸고(대물렌즈는 바꾸지 않음) 시야에서 선분을 드래그하여 세포 길이를 잰다.

혈구 계수판

혈구 계수판의 계수실은 1 mm × 1 mm 의 격자로 깊이는 0.1 mm 이며, 25 개의 중간 칸으로 나뉘고 각 중간 칸에는 16 개의 작은 칸이 있다.

먼저 덮개 유리를 덮은 다음 덮개 유리 가장자리에 효모 배양액을 떨어뜨려 저절로 스며들게 한다. 잠시 기다려 효모가 계수실 바닥에 가라앉은 뒤 센다.

네 모서리와 가운데의 중간 칸 5 개(작은 칸 총 80 개)에 있는 효모를 센다. 효모를 클릭하면 계수된다. 격자선 위에 걸친 세포는 위와 왼쪽 선은 세고 아래와 오른쪽 선은 세지 않는다. 출아 중인 효모는 싹이 모세포의 절반 크기에 이르렀을 때만 두 개로 센다.

mL 당 효모 수 = 작은 칸 80 개 속의 수 ÷ 80 × 400 × 10⁴ × 희석 배수

명시야, 암시야, 위상차

살아 있는 세포는 대부분 투명하여 빛의 위상만 바꾸고 밝기는 바꾸지 않으므로 명시야에서는 잘 보이지 않는다.

· 명시야: 개구 조리개를 좁히면 대비는 높아지지만 분해능은 떨어진다. 초점을 살짝 벗어나면 투명한 구조에 밝거나 어두운 테두리가 나타난다.· 암시야: 직사광을 가리고 표본에서 산란된 빛만 대물렌즈로 들어가게 한다. 검은 배경 위에서 세포 윤곽과 미세한 입자가 밝게 빛난다.· 위상차: 위상판으로 광로차를 명암 차이로 바꾸어 투명한 세포가 뚜렷하게 보이며, 가장자리에 밝은 후광이 생긴다.

분해능 d = λ ÷ (NA대물 + NA집광)

규조류, 짚신벌레 등의 슬라이드로 바꾸어 세 가지 방법을 비교해 보자.

자유 관찰

모든 슬라이드와 기능이 열려 있다. 슬라이드 상자에서 아무 슬라이드나 꺼내 원하는 대물렌즈, 접안렌즈, 조명 방식, 시약을 사용할 수 있다.

팁:

· 시야에서 휠 = 미동, Shift + 휠 = 조동;· 방향키로 슬라이드 이동, 숫자 키 1~4 로 대물렌즈 교체;· V 접안 시야 확대, S 대물렌즈 측면 관찰;· 구조 표시를 켜면 시야 속 구조에 마우스를 올려 이름을 볼 수 있다.