Das menschliche Auge reicht in der Regel nicht aus, um die Strukturen innerhalb von Zellen erkennen zu können.
Mikroskope erlauben uns, die verborgene Welt kleiner Objekte zu sehen. Diese sind wegen einer fundamentalen optischen Grenze für unser Auge unsichtbar: dem Auflösungsvermögen.
Das Auflösungsvermögen misst die minimale Trennung zweier Objekte, die man gerade noch getrennt erkennen kann.

2 Objekte aufgelöst	2 Objekte nicht aufgelöst	Die selben 2 Objekte aufgelöst

Nachfolgend ist das Auflösungsvermögen verschiedener optischer Instrumente aufgeführt :

1 A (0,1 nm) ist der Durchmesser eines kleinen Atoms, das bedeutet, dass man mit einem TEM Moleküle erkennen kann.

Auflösungsvermögen ist nicht alles; jedes Mikroskop hat Vor- und Nachteile. Nun sollen die wichtigsten Mikroskope kurz vorgestellt werden.

a) Lichtmikroskop

Lichtmikroskope haben ein AV von ca. 250 nm, (ca. 0,5 x der durchschnittlichen Wellenlänge des sichtbaren Lichts) d.h. im Bereich der größten Viren und der kleinsten Zellen. Sie erweitern das Auflösungsvermögen um ca. 1000-fach.
Lichtmikroskope kommen in verschiedenen Ausführungen vor:

Hellfeld, Dunkelfeld, Phasen-Kontrast, Fluoreszenz.

Die Gesamtvergrößerung eines Mikroskops errechnet sich aus der Vergrößerung des Objektivs mal der Vergrößerung des Okulars. So erhält man bei einem 10-fach vergrößernden Okular und einem 45-fach vergrößernden Objektiv eine Gesamtvergrößerung von 450fach.

 

klicken Sie die Zahlen an Aufbau eines Lichtmikroskops

Mikroskopische Technik

1. Man bringt das zu untersuchende Objekt auf den Objektträger auf und gibt in der Mitte einen Tropfen Wasser darauf.

2. Nun nimmt man vorsichtig ein Deckgläschen zwischen Daumen und Zeigefinger und legt es mit einer Kante an den Rand des Wassertropfens. Anschließend läßt man es fallen.

Luftblasen sollten nicht unter dem Deckgläschen zu sehen sein. Überschüssiges Wasser wird mit Fließpapier oder einem Papiertaschentuch entfernt.

Mit dem Lichtmikroskop lassen sich in einer Zelle nur die ganz großen Strukturen erkennen wie Zellkern, Chloroplasten, Vakuole oder Mitochondrien

Nachfolgend sehen Sie eine besonders detailreiche Aufnahme der Grünalge Euglena:

b) Das Elektronenmikroskop

Das Elektronenmikroskop (ELMI) besitzt ein 100 bis 1000 mal größeres Auflösungsvermögen als ein Lichtmikroskop. Dies liegt an der Verwendung von Elektronenstrahlen anstelle von Lichtstrahlen. Vergrößerungen bis zu 1 000 000 sind möglich. Um einen Elektronenstrahl zu erzeugen, sind sehr hohe Spannungen von 100000 V und ein Vakuum notwendig. Auch werden die Elektronen von den leichten Atomen wie C, H, O und N in den Zellpräparaten nicht so leicht abgelenkt, sodaß zur Ablenkungs- und Kontrastverbesserung die Objekte mit Schwermetallen bedampft werden.

Daraus ergibt sich der Nachteil, dass lebende Objekte nicht betrachtet werden können. Außerdem müssen die Proben extrem dünn sein.

Oben ist ein REM (Rasterelektronenmikroskop englisch SEM) zu sehen und in Abb. 19 oben die Aufnahme eines damit gemachten Wanzenkopfes.

Die häufigsten ELMIs (Elektronenmikrokope) sind TEMs (Transmissions- elektronenmikroskop) bei denen der e^-- Strahl durch eine extrem dünne Scheibe des Objekts geht. Vorteil sind hohe Auflösung und die Tasache in das Innere von Objekten zu sehen, z. B. in Zellen. Ohne ELMI wüssten wir heute nichts über die Feinstruktur der Zellen.

Das ELMI (TEM) wurde 1934 von dem Deutschen Ernst Ruska entwickelt, der bemerkenswerterweise erst 1986 den Nobelpreis dafür erhielt.

Gleichzeitig bekamen die beiden deutschen Forscher Rohrer und Binning für die Erfindung des Rastertunnelmikroskops (RTM , englisch STM) ebenfalls den Nobelpreis, das noch höhere Auflösungen erzielt. (1/25 eines Atoms)

Betrachtet man alle Zellen, die bisher abgebildet waren, so erkennt man immer eine Hülle um die Zelle, die innen verschiedene Strukturen enthält.

Die Hülle heißt Zellmembran und der komplette Inhalt Protoplasma. Bei Pflanzen- und Bakterienzellen liegt außen auf der Zellmembran noch eine Zellwand auf. Die verschiedenen Strukturen, wie in der Zeichnung der Euglena aufgeführt, nennt man Zellorganellen. Sie schwimmen in einer Flüssigkeit namens Cytoplasma.

Die Feinstruktur der Zellorganellen und der anderen Zellstrukturen ließ sich erst mit dem ELMI aufklären.