Øverst et fotografi taget vha. et transmissions-elektronmikroskop, der viser atomsøjler i et blykrystal i randen af et større aluminiumskrystal. Afstanden mellem de næsten vandrette rækker af atomsøjler er 0,233 nm i aluminiumskrystallet og 0,286 nm i blykrystallet. Det storternede mønster øverst tv. opstår, hvor de to krystaller overlapper. De to nederste billeder er transmissions-elektronmikroskopier af en cellemembran, der er kløvet ved frysefraktur (forstørrelse: ca. 18.000 gange). Membranen er angrebet af streptolysin; et enzym, produceret af streptokokker, som bl.a. omfatter bakterier, der forårsager halsbetændelse. Streptolysin laver huller i cellemembranen og slår derved cellerne ihjel; hullerne er markerede med pile. PF er den indre membranhalvdel set udefra, EF er den ydre membranhalvdel set indefra, og ES er den sande overflade.

.

Elektronmikroskop.

.

Bananfluer. Scanning-elektronmikroskopi af en hun af arten Ceratitis capitata, forstørret ca. 20 gange. Arten stammer fra Middelhavsområdet, men er blevet indført til andre verdensdele; larverne gør skade på frugtafgrøder. Bemærk den kraftige behåring.

.

Tv. et billede taget med scanning-elektronmikroskop; det viser en menneskenegl (forstørrelse: ca.×30). Neglene på både hænder og fødder har nogle karakteristiske tværstriber, som dannes under væksten og er unikke for den enkelte negl. Th. et scanning-elektronmikroskopi af en husstøvmide (forstørrelse: ca.×260). Miden er omgivet af ting, der er suget op i den støvsugerpose, hvorfra den er taget. Billedet er kunstigt farvelagt vha. en computer.

.

Elektronmikroskopisk fotografi af snit af bindevævscelle, fibroblast. Nederst tv. ses et udsnit af en anden celle, der er rig på glykogen. Materialet mellem cellerne er kollagen, som dannes i cellerne og er med til at give bindevæv dets styrkeegenskaber.

.

Elektronmikroskopet har på grund af sin store opløsningsevne fået afgørende betydning for udforskningen af strukturerne af væv, celler, celleorganeller, bakterier, virus og biologiske makromolekyler. Biologisk materiale er opbygget af kemiske forbindelser af især carbon, nitrogen, oxygen, hydrogen og fosfor. Det betyder, at det ikke umiddelbart kan undersøges i elektronmikroskop, dels fordi atomerne ikke er særlig "kompakte" og derfor kun ville give en svag elektronspredning, dels fordi de kemiske bindinger ville blive nedbrudt af mikroskopets intense elektronstrøm. Endvidere er biologiske strukturer generelt afhængige af et vandigt miljø, som ikke kan opretholdes i elektronmikroskopets højvakuum (se dog ovenfor). Det biologiske materiale må derfor præpareres før undersøgelse.

De fleste præparationer indledes med kemisk fiksering, hvorunder proteiner krydsbindes og dermed stabiliseres. Derefter erstattes præparatets indhold af vand med en flydende plastic, som efterfølgende hærdes, polymeriseres. Herefter kan vævet skæres i ganske tynde snit (40-70 nm) med specielle glas- eller diamantknive i en ultramikrotom. For at give de biologiske strukturer tilstrækkelig elektronspredende evne er det nødvendigt at forbehandle vævet og/eller at efterbehandle (kontrastere) snittet med tungmetalforbindelser, som bindes til de biologiske molekyler. Disse tungmetaller er meget "kompakte", hvorfor elektronstrålen let bliver afbøjet.

Fjernelsen af vandet fremkalder uundgåeligt strukturændringer. For at mindske disse er der udviklet teknikker, hvor materialet fryses med en meget høj nedkølingshastighed (over 10.000 °C pr. sekund), således at dannelse af iskrystaller kan undgås. Det frosne væv kan skæres i meget tynde snit, og de frosne snit kan undersøges i et særligt kryo-elektronmikroskop, hvor snittene holdes dybfrosne. Ved frysefraktur kløves det frosne vævsstykke i højvakuum, hvorefter den friske, dybfrosne brudflade straks pådampes et meget tyndt lag af platin og carbon. Derefter fjernes vævet fuldstændigt, og man kan mikroskopere det tynde platin-kulstoflag, der er en afstøbning af brudfladen. Holdes den friske brudflade kort tid i højvakuum, inden platinen pådampes, vil vand sublimere fra brudfladen (dvs. fordampe uden at smelte først), hvorved strukturer gemt i isen afdækkes; denne proces kaldes fryseætsning.

Det er også muligt ved elektronmikroskopi at bestemme placeringen af specifikke biologiske molekyler i celler og væv. Ved immuno-guldmærkningsteknik anvendes ganske små guldpartikler (1-10 nm) bundet til antistof, som binder sig specifikt til det eftersøgte biologiske molekyle. På tilsvarende måde kan visse receptorer påvises vha. guldpartikler bundet til det stof, der binder sig til receptoren. Ved enzymcytokemiske teknikker fastholdes et spaltningsprodukt fra en enzymreaktion som en uopløselig udfældning med et tungmetal, der kan ses i elektronmikroskopet og således markerer det aktive enzyms placering. Også autoradiografi finder anvendelse i biologisk elektronmikroskopi. Biologiske materialers grundstofsammensætning, især knogle- og tandvævs, kan undersøges ved røntgenmikroanalyse.

Ved undersøgelse af isolerede makromolekyler og andre små strukturer, fx virus, anvendes ofte negativ farvning. Materialet indesluttes i et ganske tyndt ikke-krystallinsk lag af en tungmetalforbindelse. Denne tåler elektronstrømmen og bevarer derved den "spinkle" biologiske struktur som en hulhed i en støbeform, der i mikroskopet fremstår med negativ kontrast. Ved denne teknik er det ofte muligt at afbilde strukturer med en opløsning på ca. 1 nm.

Scanning-elektronmikroskopi benyttes i biologien især ved undersøgelser af organismers naturlige ydre og indre overflader. Forud for mikroskoperingen må det frosne eller tørrede præparat gøres elektrisk ledende, oftest ved pådampning af et tyndt lag guld, fx 10 nm tykt.

Læs mere i Den Store Danske

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig