Direkt zum Inhalt

Lexikon der Neurowissenschaft: Elektronenmikroskop

Elektronenmikroskop s [von griech. elektron = Gold-Silber-Legierung, Bernstein, mikros = klein, skopos = Seher], Abk. EM, E electron microscope, Mikroskop höchsten Auflösungsvermögens, in dem vergrößerte Abbildungen nicht durch Lichtwellen wie im Lichtmikroskop, sondern durch hochbeschleunigte Elektronen (Kathodenstrahlen) erzeugt werden ( siehe Zusatzinfo ), und das bei einer Auflösung von maximal 0,5 nm eine bis 2000000fache Endvergrößerung erlaubt ( siehe Abb. ). Meist versteht man darunter das Transmissions-Elektronenmikroskop (Durchstrahlungs-Elektronenmikroskop; Abk. TEM). Eine Beobachtung von Lebensvorgängen ist im Elektronenmikroskop wegen der begrenzten Objektdicke und des Einbringens des Präparats in ein Vakuum nicht möglich. Die meisten Bausteine organischer Substanz sind gleich wenig "elektronendicht", also elektronenoptisch "durchsichtig", und die Objekte müssen zur Erzeugung des notwendigen Bildkontrasts durch Anlagerung von Schwermetallen (Os, Pb, U) an spezifische Objektstrukturen, etwa DNA oder Membranen, gefärbt (kontrastiert) werden. Vom Durchstrahlungs-Elektronenmikroskop in Darstellungsweise sowie Bilderzeugung grundverschieden ist das Rasterelektronenmikroskop (Auflichtelektronenmikroskop; Rastermikroskop). mikroskopische Präparationstechniken, Immunhistochemie.

Lit.: Lange, R.H., Blödorn, J.: Das Elektronenmikroskop TEM + REM. Leitfaden für Biologen und Mediziner. Stuttgart 1981. Nagl, W.: Elektronenmikroskopische Laborpraxis. Berlin 1981.

Elektronenmikroskopie

Elektronenstrahlen von nahezu Lichtgeschwindigkeit, wie sie in einem Hochspannungsfeld von 40-100 kV (Kilovolt) zwischen einer Elektronen aussendenden Glühkathode und einer ihr gegenüber positiven Anode im Vakuum entstehen, verhalten sich in vielfacher Hinsicht wie Lichtwellen: Sie werden an Objektstrukturen, abhängig von deren Massendichte (Dichte × Dicke), gebeugt und können durch elektrische oder magnetische Felder (wie Licht durch optische Linsen) abgelenkt bzw. durch rotationssymmetrische Felder (Elektronenlinsen) in einem Brennpunkt vereinigt werden. Dabei läßt sich deren Brennweite durch Veränderung der Feldstärke variieren ("Gummilinse", Zoomlinse). Diese Bedingungen gelten allerdings nur im Hochvakuum (Gasdruck unter ca. 1/100 Pascal), wo bremsende Zusammenstöße mit Gasmolekülen vermieden werden. Die Wellenlänge ergibt sich aus der de Broglieschen Beziehung λ = h/(m·v) (h = Plancksches Wirkungsquantum = 6,626·10-34J·s, m = Elektronenmasse, v = Elektronengeschwindigkeit) und steht zur angelegten Beschleunigungsspannung (U) im Verhältnis λ = 1,23/√U (wenn λ in nm und U in V angegeben werden). Bei 40-100 kV entspräche das Wellenlängen von ca. 0,01-0,003 nm, die also 5 Zehnerpotenzen unter den in der Lichtmikroskopie verwendeten Wellenlängen (360-780 nm) liegen. Vergleichbare elektromagnetische Strahlung (Röntgenstrahlen) könnte nicht zur Bilderzeugung benutzt werden, da diese sich nicht ausreichend durch Linsen beeinflussen läßt. 40-100 kV-Elektronenstrahlen vermögen allerdings nur dünne Schichten (organisches Material: 70-100 nm Dicke) ohne allzugroßen Energieverlust zu durchdringen. In den verschiedenen Objektpartien werden sie je nach deren Dichte in unterschiedlichem Maße gestreut. Fängt man die gebeugten Elektronen durch eine Blende ab, so entwirft der Rest-Strahl ein Schattenbild der lokal unterschiedlichen Elektronendichten im betreffenden Objekt, das nun entsprechend dem Strahlengang im Lichtmikroskop durch eingeschaltete Elektronenlinsen in mehreren Stufen vergrößert und auf einem Fluoreszenzschirm oder einer Photoplatte aufgefangen werden kann. Die Vergrößerung läßt sich durch Änderung der Linsenströme und, von ihnen abhängig, der elektrischen oder magnetischen Linsen-Feldstärken variieren. Die Grenzauflösung von 0,5 nm erreicht man erst in photographischen Aufnahmen, die wegen des feinen Korns photographischer Emulsionen erst bei 5-10facher Nachvergrößerung dem Betrachter alle Details des elektronenmikroskopischen Primärbildes preisgeben.



Elektronenmikroskop

Digitale elektronenmikroskopische Aufnahme des Perikaryons einer Nervenzelle, umgeben von Neuropil, im auditorischen Cortex einer Wüstenrennmaus. NADPH-positive Membranstrukturen (z.B. Kernmembran) sind durch Formazan, das aus der Diaphorase-vermittelten Reaktion eines Tetrazoliumsalzes und NADPH entsteht, schwarz markiert.
N Zellkern, C Cytoplasma mit Zellorganellen, My Myelinscheide eines quergeschnittenen Axons. Balken: 4 μm.

Lesermeinung

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren
Redaktion

Dr. Hartwig Hanser, Waldkirch (Projektleitung)
Christine Scholtyssek (Assistenz)

Fachberater

Prof. Albert Ludolph, Ulm
Prof. Lothar Pickenhain, Leipzig
Prof. Heinrich Reichert, Basel
Prof. Manfred Spitzer, Ulm

Autoren

Aertsen, Prof., Ad, Freiburg
Aguzzi, Prof., Adriano, Zürich
Baier, Dr., Harmut, Ulm
Bartels, Prof., Mathias, Tübingen
Becker, Dr., Andreas, Marburg
Born, Prof., Jan, Lübeck
Brecht, Dr., Stephan, Kiel
Breer, Prof., Heinz, Stuttgart
Carenini, Dr., Stefano, Würzburg
Cruse, Prof., Holk, Bielefeld
Culmsee, Dr., Carsten, Marburg
Denzer, Dr., Alain, Waldenburg
Egert, Dr., Ulrich, Freiburg
Ehrenstein, Dr., Walter, Dortmund
Eurich, Dr., Christian , Bremen
Eysel, Prof., Ulf, Bochum
Fischbach, Prof., Karl-Friedrich, Freiburg
Frey, Dunja, Basel
Fuhr, Dr., Peter, Basel
Greenlee, Prof., Marc, Oldenburg
Hartmann, Beate, Basel
Heck, Dr., Detlef, Freiburg
Heller, Prof., Kurt, München
Henkel , Dr., Rolf , Bremen
Herdegen, Prof., Thomas, Kiel
Herrmann, Dr., Gudrun, Bern
Hilbig, Dr., Heidegard, Leipzig
Hirth, Dr., Frank, Basel
Huber, Dr., Gerhard, Zürich
Hund, Martin, Basel
Illing, Dr., Robert Benjamin, Freiburg
Käch, Dr., Stefanie, Basel
Kästler, Dr., Hans, Ulm
Kaiser, Dr., Reinhard, Freiburg
Kaluza, Jan, Stuttgart
Kapfhammer, Dr., Josef P., Freiburg
Kestler, Dr., Hans, Ulm
Kittmann, Dr., Rolf, Freiburg
Klix, Prof., Friedhart , Berlin
Klonk, Dr., Sabine, Stuttgart
Klumpp, Prof., Susanne, Marburg
Kössl, Dr., Manfred, München
Köster, Dr., Bernd, Freiburg
Kraetschmar, Dr., Gerhard, Ulm
Krieglstein, Prof., Josef, Marburg
Krieglstein, Prof., Kerstin, Homburg
Kuschinsky, Prof., Wolfgang, Heidelberg
Lahrtz, Stephanie, Hamburg
Landgraf, Dr., Uta, Stegen
Laux, Thorsten, Basel
Lindemann, Prof., Bernd, Homburg
Löffler, Dr., Sabine, Leipzig
Ludolph, Prof., Albert, Ulm
Malessa, Dr., Rolf, Weimar
Marksitzer, Dr., Rene, Luzern
Martin, Dr., Peter, Kehl-Kork
Martini, Prof., Rudolf, Würzburg
Medicus, Dr., Gerhard, Thaur
Mehraein, Dr., Susan, Freiburg
Meier, Dr., Kirstin, Freiburg
Mendelowitsch, Dr., Aminadav, Basel
Mergner, Prof., Thomas, Freiburg
Metzinger, Dr., Thomas, Frankfurt am Main
Mielke, Dr., Kirsten, Kiel
Misgeld, Prof., Ulrich, Heidelberg
Moll, Joachim, Basel
Münte, Prof., Thomas, Magdeburg
Neumann, Dr., Harald, Planegg-Martinsried
Nitsch, Prof., Cordula, Basel
Oehler, Prof., Jochen, Dresden
Otten, Prof., Uwe, Basel
Palm, Prof., Günther, Ulm
Pawelzik, Prof., Klaus, Bremen
Pickenhain, Prof., Lothar, Leipzig
Ravati, Alexander, Marburg
Reichel, Dr., Dirk, Lübeck
Reichert, Prof., Heinrich, Basel
Reinhard, Dr., Eva, Bern
Rieckmann, Dr., Peter, Würzburg
Riemann, Prof., Dieter, Freiburg
Ritter, Prof., Helge, Bielefeld
Roth, Prof., Gerhard , Bremen
Roth, Lukas W.A., Bern
Rotter, Dr., Stefan, Freiburg
Rubin, Dr., Beatrix, Basel
Ruth, Dr., Peter, Giessen
Schaller, Dr., Bernhard, Basel
Schedlowski, Prof., Manfred, Essen
Schneider, Dr., Werner X., München
Scholtyssek, Christine, Umkirch
Schwegler, Prof., Helmut , Bremen
Schwenker, Dr., Friedhelm, Ulm
Singer, Prof., Wolf, Frankfurt am Main
Spiegel, Dr., Roland, Zürich
Spitzer, Prof., Manfred, Ulm
Steck, Prof., Andreas, Basel
Steinlechner, Prof., Stephan, Hannover
Stephan, Dr., Achim, Rüsselsheim
Stoeckli, Dr., Esther, Basel
Stürzel, Frank, Freiburg
Swandulla, Prof., Dieter, Erlangen
Tolnay, Dr., Markus, Basel
Unsicker, Prof., Klaus, Heidelberg
Vaas, Rüdiger, Bietigheim-Bissingen
van Velthoven-Wurster, Dr., Vera, Freiburg
Walter, Dr., Henrik, Ulm
Wicht, Dr., Helmut, Frankfurt
Wolf, Prof., Gerald, Magdeburg
Wullimann, Prof., Mario, Bremen
Zeilhofer, Dr., Hans-Ulrich, Erlangen
Zimmermann, Prof., Manfred, Heidelberg

Partnervideos