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Die Bedeutung des Mikroskops für die Biologie

Die Zelle ist die kleinste Einheit des Lebens. Die meisten Zellen sind so klein, dass wir sie mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmen können. Hier kommt das Mikroskop ins Spiel: Es erlaubt uns Zellen und sogar ihre Bestandteile sichtbar zu machen, um mehr über ihren Aufbau und über ihre Funktion zu erfahren. Mikroskope vergrößern Gegenstände durch ein System aus Linsen. Solche Lichtmikroskope sind immer noch die am häufigsten verwendeten Mikroskope. Eine bessere Auflösung bieten die Elektronenmikroskope, die Objekte mithilfe von Elektronen abbilden.

Zellen.jpg

Die Geschichte der Mikroskopie

Die Geschichte der Mikroskopie ist eng mit der Entdeckung und Erforschung von Zellen und einzelligen Lebewesen verknüpft. Das erste Mikroskop entwickelte Zacharias Jansen im Jahr 1590. Es war ein Röhrenmikroskop mit zwei Linsen und konnte Gegenstände bis auf das Neunfache vergrößern. 1674 gelang es dem Niederländer Anton van Leeuwenhoek ein Mikroskop mit einer 270-fachen Vergrößerung zu bauen. Damit sah er sich unter anderem Hefe an und entdeckte, dass sie sehr viele winzig kleine Lebewesen enthält, die Hefebakterien. Das Prinzip dieses Mikroskops fiel dem Naturforscher Robert Hooke in die Hände. Als er damit einen Korken betrachtete, sah er ein Muster vieler kleiner abgeschlossener Räume. Er nannte sie Zellen und prägte damit diesen Begriff bis heute. Was er da sah, waren übrigens die leeren Zellwände von Pflanzenzellen. Das Mikroskop ermöglichte im 18. Jahrhundert die Forschung von Louis Pasteur. Er gilt als Begründer der Mikrobiologie, also die Forschung an kleinsten Lebewesen und Zellen.

Geschichte der Mikroskopie

Das Lichtmikroskop

Das klassische Lichtmikroskop ermöglicht die Vergrößerung mithilfe eines Systems aus zwei Linsen. Das Objekt liegt auf einem Objektträger. Es wird von unten beleuchtet, sodass das Licht auf die Linse des Objektives trifft. Es wird bereits etwas vergrößert und auf den Kopf gestellt. So trifft das Licht auf die zweite Linse im Okular. Durch diese Linse erreicht das Bild seine endgültige Vergrößerung. Die Lichtmikroskopie bietet den großen Vorteil, lebende Objekte betrachten zu können. Man erreicht eine bis zu 1500-fache Vergrößerung.

Die Strahlengänge im Mikroskop.jpg

Das Elektronenmikroskop

Rasterelektronenmikroskope, auch bezeichnet als Elektronenmikroskope, tasten ein Objekt mithilfe eines Elektronenstrahls ab. Dadurch erreichen sie eine bis 2 000 000-fache Vergrößerung. Dazu muss ein Objekt allerdings vollständig trocken sein und sich im Vakuum befinden. Diesen Vorgang überlebt keine Zelle, dennoch kann man kleinste Strukturen so sichtbar machen. Heute haben wir zwei Arten von Elektronenmikroskopen. Das Rasterelektronenmikroskop tastet die Oberfläche von Strukturen ab. Der Elektronenstrahl wird von einer Oberfläche reflektiert und von einem Schirm wieder aufgefangen. Ein Computer berechnet dann aus dem Muster der Einschläge ein zusammengesetztes Bild. Um das Innere eines Objektes zu betrachten nutzt man das Transmissionselektronenmikroskop. Sein Elektronenstrahl gelangt durch das Objekt und die Elektronen werden von Strukturen im Inneren abgelenkt und von einem Schirm aufgefangen.

Elektronenmikroskop.jpg

Herstellung von Präparaten

Die Qualität der Objektes ist immens wichtig für die Qualität des Bildes, welches man durch das Mikroskop erhalten möchte. Damit die Lichtstrahlen auf die Linse treffen, muss das Objekt sehr dünn sein. Dazu kann man es schneiden, abzupfen oder auch quetschen. Welche Methode man wählt hängt von den Eigenschaften des Objektes ab. Oft wird das Objekt noch gefärbt, um bestimmte Strukturen zu betonen. In jedem Fall wird es anschließend auf einen Objektträger gegeben, angefeuchtet und mit einem Deckglas abgedeckt. So erhält man ein Frischpräparat. Möchte man ein Objekt länger erhalten um es öfter zu betrachten, benötigt man ein Dauerpräparat. Dazu wird das Frischpräparat entwässert und oft in Kunstharz fixiert.

Mikroskopische Zeichnungen

Mikroskopische Zeichnungen kann jeder anfertigen, denn es sollen keine Kunstwerke entstehen. Es werden nur deutlich sichtbare Umrisse gezeichnet. Wenn im Präparat Strukturen fehlen, die im Objekt eigentlich vorhanden sein sollten, werden diese Strukturen in der Zeichnung nicht eingefügt. Man benutzt außerdem keine Farben und auch Schattierungen werden weggelassen. Bekannte Bestandteile des Objektes werden beschriftet. Das Ziel ist einzig und allein die Informationen in einem Bild festzuhalten.