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Hast du dich schon mal gefragt, woher wir wissen, wie Zellbestandteile aussehen oder wie diese aufgebaut sind? Wie ist es möglich so kleine Dinge untersuchen zu können? Die Antwort lautet mit dem Elektronenmikroskop.
simpleclub zeigt dir alles, was du wissen musst!
Elektronenmikroskop einfach erklärt
Das Elektronenmikroskop ist ein Hilfsmittel, um sehr kleine Zellstrukturen für das menschliche Auge sichtbar zu machen. Mithilfe von mehreren Spulen und einem Vakuumraum kann das Objekt, also das, was du untersuchen möchtest, bis zu 1.000.000-fach vergrößert werden.
Es gibt drei Arten von Elektronenmikroskopie: Rasterelektronenmikroskop, Transmissionselektronenmikroskop und Kyroelektronenmikroskop. Durch verschiedene Kontraste können bestimmte Zellstrukturen hervorgehoben werden.
Elektronenmikroskop Definition
Das Elektronenmikroskop ist ein Mikroskop, das winzig kleine Bestandteile von Zellen und Organismen durch elektromagnetische Strahlung deutlich darstellen kann. Das Elektronenmikroskop hat eine Auflösung von maximal 0,1 nm.
Aufbau Elektronenmikroskop
Das Elektronenmikroskop ist deutlich komplexer aufgebaut als das Lichtmikroskop, da es deutlich detailliertere Bilder erzeugt. Um diesen Prozess zu verstehen, schauen wir uns erst mal an, wie das Mikroskop aufgebaut ist.
Bestandteil | Funktion |
|---|---|
Elektronenquelle
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|
Spule
|
|
Vakuum |
|
Beobachtungsmikroskop |
|
Anode |
|
Die Spulen und der Vakuumbereich sind entscheidende Bestandteile für das sehr detaillierte und scharfe Bild eines Elektronenmikroskops.
Ohne das Vakuum wäre es so, als würden die Teilchen über einen vollen Marktplatz mit Menschenmassen laufen. Die Teilchen können dann nicht problemlos auf die andere Seite kommen und werden abgelenkt. Durch das Vakuum wird quasi eine Art Absperrung erzeugt, sodass die Teilchen ungehindert durch das Mikroskop wandern können. Da keine Teilchen abgelenkt werden, ist das Bild besonders scharf und deutlich.
Strahlengang Elektronenmikroskop
Im Elektronenmikroskop wird das Bild anders als beim Lichtmikroskop nicht durch Licht erzeugt. Dementsprechend müssen Lichtstrahlen nicht gebrochen werden.
- Ein Elektronenmikroskop erzeugt über Magnetfelder einen Elektronenstrahl
- Ein Lichtmikroskop erzeugt mithilfe von Glaslinsen einen Lichtstrahl
- Elektronen können wir mit unserem Auge nicht wahrnehmen
\rarr Sichtbarmachen auf Floureszenzschirm (speziell beschichtetes Papier)
Ein Elektronenmikroskop kann Objekte bei einer Größe von etwa 0,1 nm - 0,5 mm deutlich darstellen. Damit ist die Auflösung 1 Mio.-mal höher als die des menschlichen Auges und 1000-mal höher als die des Lichtmikroskops.
Elektronenmikroskop Arten
Du kannst bei der Elektronenmikroskopie drei verschiedene Formen unterscheiden:
- Rasterelektronenmikroskop (REM)
- Transmissionselektronenmikroskop (TEM)
- Kryoelektronenmikroskop (Kryo)
Rasterelektronenmikroskop
Mit dieser Methode können räumliche Strukturen und Formen dargestellt werden. Dazu muss das Objekt vorher beschichtet werden. Dieser Schritt ist notwendig, um eine Leitfähigkeit zu erzeugen, die die geladenen Teilchen anzieht. Dadurch wird die Oberfläche des Objekts im Elektronenmikroskop sichtbar. Meistens wird dafür eine dünne Schicht (z.B. aus Metallen oder Gold) verwendet. Mit dieser Methode kann die dreidimensionale Oberfläche des Objekts in hoher Auflösung dargestellt werden.
Transmissionselektronenmikroskop
Diese Methode kannst du dir vorstellen wie eine Art Röntgenaufnahme. Hierbei wird das Objekt mit Schwermetallen behandelt und der Elektronenstrahl mithilfe von Magneten zentral auf das Objekt fixiert.
Die Aufnahme sieht dann wie ein Querschnitt aus, da die Elektronen das Objekt von oben hin durchleuchten.
Kryoelektronenmikroskop
Mit dieser Methode können Proteinkomplexe und einzelne Stoffe dargestellt werden.
Die Proben werden zunächst schockgefroren und anschließend mit Elektronen bestrahlt. Anhand des Phasenkontrastes der Elektronen entsteht dann ein Bild. Phasenkontrastverfahren bedeutet, dass sich der Elektronenstrahl in der Probe mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ausbreitet. Durch diese unterschiedlichen Geschwindigkeiten kann das Objekt genau herausgearbeitet werden.
Wusstest du schon?
Neben dem Elektronenmikroskop gibt es noch andere Methoden, um Zellbestandteile oder sehr kleine Organismen zu untersuchen.
Ein anderes Verfahren ist das Lichtmikroskop. Beim Lichtmikroskop unterscheidet man zwischen der:
- Hellfeldmikroskopie
- Dunkelfeldmikroskopie
Das Lichtmikroskop ist dabei deutlich weniger detailliert als das Elektronenmikroskop.
Hier siehst du welche Größen für uns durch Mikroskope sichtbar gemacht werden können und was unser Auge im Vergleich ohne Hilfsmittel wahrnehmen kann.
Elektronenmikroskop Zusammenfassung
Mit dem Elektronenmikroskop kannst du Zellen beleuchten und Zellbestandteile so vergrößern, dass das menschliche Auge sie erkennen kann. Das gelingt durch die Spulen, die den Elektronenstrahl bündeln.
Beim Elektronenmikroskop wird der Elektronenstrahl durch die Elektronenquelle erzeugt. Der Strahl wandert von dort durch das Vakuum.
Du unterscheidest zwischen drei Methoden:
- Rasterelektronenmikroskop
\rarr Zum Darstellen von räumlichen Strukturen - Transmissionselektronenmikroskop
\rarr Zum Darstellen eines Querschnitts - Kryoelektronenmikroskop
\rarr Zum Darstellen von Proteinkomplexen
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