Elektronski mikroskop

Из Википедије, слободне енциклопедије

Elektronski mikroskop izumljen u Njemačkoj 1932., a širu je biološku namjenu stekao tokom ranih pedesetih, s Georgeom Paladeom, Fritiofom Sjøstrandom, i Keithom Porterom kao nekima od njegovih prvih najistaknutijih korisnika. Umjesto vidljive svjetlosti i optičkih sočiva, elektronski mikroskop koristi zrak elektrona, koju usmjerava fokusirajući elektromagnetsko polje. Iz razloga što je talasna dužina elektrona znatno kraća od one fotona vidljive svjetlosti, granica rezolucije elektronskog mikroskopa je puno manja od one svjetlosnog mikroskopa: oko 0,1 - 0,2 nm elektronskog mikroskopa u poređenju s oko 200 - 350 nm kod svjetlosnog mikroskopa.

Transmisijski elektronski mikroskop

Međutim, za biološke uzorke stvarna granica rezolucije obično nije niža od 2 nm ili je viša, zbog problema s pripremom preparata i kontrastom. Elektronski mikroskop ima oko 100 puta veću moć razlučivanja od svjetlosnog mikroskopa. Za posljedicu je i iskoristivo povećanje takođe veće: do 100.000 puta elektronskog mikroskopa, u poređenju s 1000 do 1500 puta kod svjetlosnog mikroskopa. Na taj je način, posmatrajući je elektronskim umjesto svjetlosnim mikroskopom, moguće zapaziti mnogo više detalja u građi ćelije.

Tipologija[уреди]

Elektronske mikroskope nalazimo u dva osnovna oblika: prenosni elektronski mikroskop (TEM) i skenirajući elektronski mikroskop (SEM). Transmisijski i skenirajući elektronski mikroskopi su slični po tome što oba primjenjuju zrak elektrona, no za stvaranje slike koriste različite mehanizme. Kao što samo ime govori, TEM sliku oblikuje pomoću elektrona koji se odašilju kroz preparat. SEM, pak, skenira površinu preparata te sliku oblikuje otkrivajući elektrone koji se odbijaju od spoljnje površine preparata. Skenirajuća elektronska mikroskopija je neobična tehnika zbog utiska dubine koji se stiče posmatranjem prikazanih bioloških struktura.

Zbog niske prodorne snage elektrona, uzorci koji se pripremaju za elektronsko mikroskopiranje moraju biti izuzetno tanki. Sprava koja se koristi za tu svrhu naziva se ultramikrotom. Opremljena je dijamantnim nožićem i može rezati presjeke debljine do 20 nm. Postojeći deblji preparati se takođe mogu posmatrati elektronskim mikroskopom, ali je u tom slučaju potreban znatno veći pogonski napon kako bi se primjereno povećala prodorna snaga elektrona. Takav visokonaponski elektronski mikroskop koristi pogonski napon od nekoliko hiljada kilovolta (kV), što je jedva u poređenju s rasponom od 50 - 100 kV koliko je potrebno većini konvencionalnih instrumenata. Presjeci do 1 μm debljine se mogu proučavati isključivo s takvim visokonaponskim instrumentima. Tolika debljina nam omogućava detaljnije istraživanje organela i drugih ćelijskih struktura.

Specifične tehnike u elektronskoj mikroskopiji[уреди]

U elektronskoj mikroskopiji je razvijeno više specifičnih tehnika, od kojih je svaka tek drugačiji način pripremanja uzorka za transmisijsko elektronsko mikroskopiranje. Ovdje navodimo samo neke.

Tehnikom negativnog bojenja se uzorci ne režu na ultratanke prereze već se umesto toga jednostavno odlažu u gustu elektronsku boju, omogućavajući netaknutom preparatu da sliku stvara izdvajajući se od tamno obojene pozadine. Ova je tehnika očigledno primjenjiva isključivo na vrlo male predmete poput virusa ili izolovanih organela, ali omogućava da se izgled oblika i površine proučava na još uvijek netaknutim predmetima.

Frakturiranje zamrzavanjem uključuje načelno različite načine pripreme uzorka. Umjesto rezanja ravnomjernih presjeka ili proučavanja cjelovitog materijala, preparati se podvrgavju naglom zamrzavanju – obično u tečnom azotu – a onda se udaraju oštrim rubom sječiva. Ovo uzrokuje lomljenje (frakturu) preparata po linijama prirodne slabosti, što su u većini slučajeva prazni prostori u membranama. Tanki sloj metala sa zgusnutim elektronima, poput zlata ili platine se tehnikom "zasjenjivanja" nanosi na površinu uzorka stvarajući kopiju preparata od zlata ili platine. Kopija se potom proučava TEM-om. Iz razloga što linija loma prolazi kroz prazne prostore u membranama gdje god je to moguće, kopija nastala ovim postupkom je vjeran prikaz unutrašnjosti membrana. Proučavanje uzoraka frakturiranja zamrzavanjem je u velikoj mjeri doprinelo našem razumijevanju građe membrana.

Važnost[уреди]

Elektronska mikroskopija je, ostvarujući detaljna ultrastrukturna istraživanja, iz temelja promenila naše razumijevanje građe ćelija. Neke se organele (poput jezgra ili mitohondrija) dovoljno dobro vide i korišćenjem svjetlosnog mikroskopa, ali se uz pomoć elektronskog mikroskopa mogu vršiti mnogo detaljnija istraživanja. Pored toga, elektronska mikroskopija je otkrila ćelijske strukture koje su premalene da bi se mogle primetiti svjetlosnim mikroskopom. One uključuju ribozome, membrane, mikrotubule, i mikrofilamente.

Спољашње везе[уреди]