El Microscopio

RELACION CON OTRAS CIENCIA (BIOLOGIA, QUIMICA, MATEMATICA Y FISICA)

Matemática y Física

Esta adjunta a estas 2 ciencia ya que se observa en cualquier plano XY Dependiendo con la similitud que se adquiera al momento de tomar la misma línea a diferentes profundidades. Con ello podemos Fijar el láser sobre un punto o una pequeña zona de la muestra y tomar imágenes, es decir, cálculos para estabilizar; a diferentes tiempos para observar los efectos del láser sobre esa zona. Mediante la aplicación de estas materias aumenta la resolución mediante zoom del área a barrer tomando mayor número de puntos en áreas más pequeñas.

A través de esto la velocidad de formación de la imagen depende también del número de puntos que tomemos por imagen, así es mayor en imágenes de 512 x 512 píxeles que en imágenes de 1024 x 1024 píxeles. Se denomina pixel (del inglés picture element) a cada uno de los puntos que forman la imagen. Existen dos arquitecturas para construir un autocorrelador (calculador de potencia), la XF y la FX. La diferencia entre ambas es el orden en que se realizan las operaciones de cálculo:

- La arquitectura del autocorrelador se denomina XF cuando se calcula primero la función de auto correlación (de la señal de entrada) y después la transformada de Fourier de la función de auto correlación. No requieren realizar la transformada de Fourier (FFT) en tiempo real. Se utiliza cuando el número de antenas (señales a correlar) es pequeño puesto que la complejidad (y por tanto el coste de fabricación) del autocorrelador digital aumenta con el cuadrado del número de antenas.

- Se llama arquitectura FX cuando se calcula primero la transformada de Fourier de la señal de FI muestreada y luego la auto correlación (que equivale a multiplicar la transformada por la transformada de Fourier conjugada y dividir por T). Se utiliza en interferómetros cuando el número de antenas es grande porque resulta más barato ya que, al aumentar el número de antenas, el aumento de la complejidad es lineal. El inconveniente es que requieren procesadores FFT en tiempo real.

Relación con la biología

Su relación es muy útil para el estudio de muchos problemas en biología, permitiendo un nuevo conocimiento de la estructura celular y sus procesos. Entre otras aplicaciones del microscopio láser se utiliza en: estudios de estructura celular y cito-esqueleto, medida de actividad intracelular (pH e iones), producción de reconstrucciones tridimensionales entre otros

Estos procesos biológicos varían de acuerdo al organismo que se esté evaluando entre lo más comunes de estos estudios están:

• Interfase: Es la preparación de las células para la división. Es decir, que se puede observar mediante la lente del microscopio, el paso a paso de cómo se van preparando para que realicen adecuadamente su proceso de división o mejor dicho su evolución.

• Mitosis: Es la forma más común de la división celular en las células eucariotas. Una célula que ha adquirido determinados parámetros o condiciones de tamaño, volumen, almacenamiento de energía, factores medioambientales, puede replicar totalmente su dotación de ADN y dividirse en dos células hijas, normalmente iguales. Ambas células serán diploides o haploides, dependiendo de la célula madre. Con esto, observamos otro proceso biólogo en el cual las células se dividen y adquieren su propio espacio en el periodo evolutivo celular

• Meiosis: Es la división de una célula diploide en cuatro células haploides. Esta división celular se produce en organismos multicelulares para producir gametos haploides, que pueden fusionarse después para formar una célula diploide llamada cigoto en la fecundación. A través del microscopio podemos observar dicho proceso desde el punto de vista del apareamiento entre un gameto masculino y uno femenino para así reproducir variedades de células.

Los seres pluricelulares reemplazan su dotación celular gracias a la división celular y suele estar asociada a la diferenciación celular. En algunos animales, la división celular se detiene en algún momento y las células acaban envejeciendo. Las células senescentes se deterioran y mueren, debido al envejecimiento del cuerpo. Las células dejan de dividirse porque los telómeros se vuelven cada vez más cortos en cada división y no pueden proteger a los cromosomas. Las células cancerosas son inmortales. Una enzima llamada telomerasa permite a estas células dividirse indefinidamente.

La característica principal de la división celular en organismos eucariotas es la conservación de los mecanismos genéticos del control del ciclo celular y de la división celular, puesto que se ha mantenido prácticamente inalterable desde organismos tan simples como las levaduras a criaturas tan complejas como el ser humano, a lo largo de la evolución biológica.

Con el microscopio se puede observar diversidades de acontecimientos que ocurren en los seres vivos, desde un estudio interno, es decir, evaluándolos desde las células en el proceso de cómo nace se multiplican y como van envejeciendo con el tiempo o los afecta células contaminadas como lo son las cancerosas ya que las mismas se reproducen infinitamente, pero si no ocurre esto, veremos la conservación de todas las criaturas en su periodo de evolución.

Relación con la química

Su relación se debe al fluorocromo o fluoróforo, ya que por analogía con los cromóforos, es un componente de una molécula que hace que ésta sea fluorescente. Es un grupo funcional de la molécula que absorberá energía de una longitud de onda específica y la volverá a emitir en otra determinada de mayor longitud de onda (es decir, con menor energía). La cantidad de energía emitida y su longitud de onda dependen tanto del propio fluorócromo como de su ambiente químico, es decir, de cómo está compuesto químicamente.

IMPORTANCIA DEL PROYECTO

Las principales importancias del microscopio a laser tradicionales son las siguientes:

- Mayor resolución: Para un objetivo de inmersión, colocamos el presente ejemplo, que establece que en aceite aumenta la resolución debido a que con una apertura numérica de 1.4 y una longitud de onda de 442 nm es posible alcanzar resoluciones de 0.14 µm en horizontal y 0.23 µm en vertical (Esto según lo establecido por Wilson, 1990).

- Mayor contraste: Debido a que se elimina la luz procedente de las zonas fuera de foco. Es decir, que solo se observa a simple vista la luz precedente del láser hacia la ampliación de las partículas para observar sus características.

- Tiene la posibilidad de realizar secciones ópticas: esto quiere recalcar que mediante la variación del plano de enfoque el sistema es capaz de tomar imágenes a diferente profundidad. Lo que permite obtener información tridimensional de la muestra. Así con esto se obtiene mayor información de toda la estructura de las partículas.

- -Análisis de imágenes: Al momento de obtenerse la imagen de modo electrónico es posible digitalizarla y aplicar sobre ella toda una serie de técnicas de análisis de las mismas como: realce de imágenes, para mejorar su calidad, combinación de imágenes para comparar cambios en el tiempo, medida de intensidades, medidas morfométricas, entre otras.

- Reconstrucción 3D: A partir de las secciones ópticas es posible aplicar técnicas de reconstrucción 3D que nos permitan visualizar las estructuras desde un punto de vista para obsérvalas en diversos ángulos para obtener resultados de cómo están compuestas dichos organismos.

- Imágenes multidimensionales: El microscopio a laser nos permite estudiar imágenes en 2 y 3 dimensiones a lo largo del tiempo. Es posible programar el equipo para obtener imágenes durante un periodo de tiempo determinado y así poseemos la ventaja de estudiarla paso a paso desde su interior hasta el exterior de toda su composición.

- Imágenes Lambda. Si el equipo cuenta con un detector espectral (estima la potencia recibida en toda la banda de paso del receptor) por ende podremos tomar imágenes a diferentes longitudes de onda (lambda scan) y a partir de ellas deducir el espectro de emisión de un fluorocromo determinado. El sistema de barrido punto a punto (scan) es muy utilizado en los microscopios laser. Esto nos hace énfasis a la diversidad de modos en cómo se estudia un organismo en este caso a través del escaneo a laser.

El detector espectral, también llamado espectrómetro, estima la densidad espectral de potencia (DEP) de la señal de FI dividiendo la banda de paso del receptor en tramos adyacentes y midiendo la potencia recibida en cada tramo. Esto permite, por ejemplo, estudiar las líneas de emisión de los átomos y moléculas del medio interestelar.

El espectrómetro es probablemente el back-end que es el conjunto de subsistemas situados al final de la cadena receptora, encargados del tratamiento de la señal recibida previamente detectada y convertida a frecuencia intermedia que cuenta con un propósito general que se obtiene a través de sus características las cuales son:

- El ancho de banda de la señal de FI que puede analizar. Esto nos explica la información adicional de la observación para

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