Электронная микроскопия.

К электронной микроско­пии прибегают в случаях, когда необходимо рассмотреть частицы, невидимые в самые сильные микроскопы. Электронный микроскоп позволяет получить изображе­ние объекта с увеличением в десятки тысяч раз. В нем используются не световые лучи, а поток движущих­ся электронов. Роль преломляющих линз выполняют мощные электромагнитные поля, образуемые цилиндри­ческими электромагнитами/Электронный микроскоп со­стоит из нескольких сложных узлов: 1) осветительной системы, включающей электронную пушку и конденсорную линзу; 2) камеры образцов с предметным столиком; 3) линз увеличения — объективной и проекционной; 4) фотокамеры; 5) пульта управления; 6) вакуумной системы; 7) установки для электропитания микроскопа.

В элек­тронных микроскопах изображение объекта на специ­альном флуоресцирующем экране получается с помо­щью потока электронов, а не луча света, как в световом микроскопе.

Главные элементы конструкции электронного микроскопа показаны на рис.21.

В зависимости от назначения и способов наблюдения объектов электронные микроскопы делятся на просве­чивающие, отражательные, эмиссионные, растровые, теневые и зеркальные. В биологических исследованиях чаще всего применяется электронный микроскоп про­свечивающего типа.

Разрешающая микроскопов значительно выше чем световых и достигает 1,5А (0,15 нм), что позволяет получить полезное увеличение в миллионы раз.

Электронный микроскоп приводится в действие при помощи электроэнергии. Система электропитания всех узлов размещена в металлическом шкафу и находится за колонной микроскопа. Для того чтобы электроны, проходящие через линзу, не сталкивались с частицами воздуха, что приводит к рассеиванию их пучка и резко ухудшает качество изображения, воздух из колонны удаляется с помощью двух вакуум-насосов, расположенных в стенде микроскопа. Во время работы микроскопа при накаливании элек­трическим током вольфрамовой нити диаметром 0,1 мм в электронной пушке возникает пучок электронов.

Электроны, покинувшие нить под действием тока высокого напряжения (50 000 В) приобретают колос­сальную скорость и, пролетая внутрь колонны микро­скопа, проходят там последовательно через магнитные поля трех линз: конденсорной, объективной и проекци­онной. Конденсорная линза концентрирует расходящи­еся пучки электронов и направляет их на исследуемый объект; объективная и проекционная линзы оказывают на пучок электронов двухстепенное прелом­ляющее действие, чем и достигается резкое увеличение изображения.

Конечное изображение наблюдаемого объекта прое­цируется на экране. Экран покрыт люминесцирующим составом, который под ударами падающих электро­нов дает светящееся изображение объекта. Под экраном вмонтирована фотокамера для фотографирования инте­ресующих мест рассматриваемого предмета.

Для проведения электронной микроскопии необхо­димо правильно подготовить препарат. Бактерии, виру­сы и другие биологические объекты должны быть ос­вобождены от среды, солей, тканей. Это достигается от­мыванием их в дистиллированной воде путем диффе­ренциального центрифугирования. Отмытые объекты на­носят на очень тонкую пленку, изготовляемую из какого-либо пластического материала, например коллодия, за­меняющую предметное стекло. Для ее приготовления каплю 1,5%-ного раствора коллодия в амилацетате на­носят на поверхность воды. После испарения раствори­теля образуется тонкая пленка толщиной около 0,0000001 см. Эту пленку переносят на решетку с очень мелкими ячейками и готовят на ней препарат бактерий (препарат не окрашивается). Затем препарат отмывают дистиллированной водой, подсушивают и закрепляют в держателе приемной камеры микроскопа.

Через такую тонкую пленку лучи проходят, не за­держиваясь, и падают на объективную линзу.

При помощи электронного микроскопа можно полу­чить изображение объекта, увеличенное в 40 000—50 000 раз. Последующее оптическое увеличение в 5—6 раз позволяет получить полезное увеличение до 200 000— 300 000 раз. Разрешающая способность электронных микроскопов от 1,5 до 0,8 и даже 0,5 нм.

Один из недостатков электронной микроскопии — ис­следование микроорганизмов только в фиксированном состоянии, так как электроны, проходя через препарат,убивают живую клетку.

Электронный микроскоп, в котором изображение формируется благодаря прохождению (просвечиванию) электронов через образец, называют просвечивающим (или транс­миссионным).

В сканирующем (растровом) микроскопе, как следует из названия, пучок электронов быстро сканирует поверхность образца, вызывая излучение, которое формирует изображение на светящемся экране. Сканирующий микроскоп дает картину поверхностей и позволяет по­лучать сразу трехмерное изображение.

При методе сколов (замораживании-оттаивании) проводят изу­чение внутреннего строения клеточных мембран. Клетки заморажи­вают при температуре жидкого азота (-196 °С) в присутствии криопротектора и используют для получения сколов. Плоскости скола проходят через гидрофобную середину двойного слоя липидов. Об­наженную внутреннюю поверхность мембран оттеняют платиной. Полученные реплики изучают в сканирующем электронном микро­скопе.

ПРОВЕДЕНИЕ ЗАНЯТИЯ

Оборудование и материалы. Микроскопы, флакон с кедровым маслом, готовые окрашенные микробные препараты (мазки) — по числу студентов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: