1. Zellbiologie

1.1. Tier und Pflanzenzellen

Auf der violett eingefärbten elektronenmikroskopischen Aufnahme Abb. 8 sieht
man ein weißes Blutkörperchen (Leukozyt, Makrophage), das einen Haufen kugelförmiger Bakterien ( Staphylokoccen) in sich aufnimmt (phagozytiert).
spaceProkaryontische Zellen sind in der Regel ca. 100 x kleiner wie eukaryontische.
Mit dem bloßen Auge sind deshalb Bakterien nicht zu erkennen.

Auf der Abb. 10 ist eine Bacillen-Kultur (Bacillus cereus; rot) in einer ca. 10 cm
großen Petrischale zu sehen. Einzelne Bakterienzellen sind im Mittel ca. 1mm groß.

Bakterien treten in vielfältigen Erscheinungsformen auf ( Abb. 9):

Dabei gibt es kugelförmige (= Coccen), stäbchenförmige (= Stäbchen) und
spiralförmige (= Spirillen) Bakterien in verschiedenen Varianten.

Größenbereiche

 

Meter
Millimeter (mm)
Mikrometer ( mm)
100m
10-3 m
10-6m
1
1/1000m
1/1 000 000m
Nanometer (nm)
Picometer (pm)
10-9m
10-12m
1/1000 000 000m
1/1000 000 000 000m

 

 

Abb. 8
phagozytierender Leukozyt




Granulozyt phagozytiert Staphylokokken

Abb. 10
Bacillus cereus


Bakterienausstrich in einer Petrischale

 

 

Die Zellgröße bei eukaryontischen Zellen schwankt zwischen 10 mm und 100 mm.

Auch die äußere Form der eukaryontischen Zellen ist sehr unterschiedlich.

Zwiebelhautzellen
Blutzellen: links weiße, rechts rote
Nervenzelle

Die Amöben- und Leukozytenzellen haben eine wechselnde, zerklüftete Zellform (siehe oben, Mitte links), Pantoffeltierchen und viele Pflanzenzellen eine längliche Gestalt (siehe oben links und unten rechts).

Nervenzellen besitzen viele Fortsätze, (siehe oben) Pflanzenzellen z.B. in Sprossen (Stengeln) sind oft rundlich mit dünnen oder dickeren Zellwänden (siehe unten links) und die Sehzellen von Insekten sehen wieder rundlich an der Oberfläche aus. (siehe unten Mitte)

 

Zellen aus einem Sproßquerschnitt
Sehzellen eines Insektenauges
Zellen von Grünalgen

 

1.1.3 Einführung in die Mikroskopie, Mikroskopische Übungen

Das menschliche Auge reicht in der Regel nicht aus, um die Strukturen innerhalb von Zellen erkennen zu können.
Mikroskope erlauben uns, die verborgene Welt kleiner Objekte zu sehen. Diese sind wegen einer fundamentalen optischen Grenze für unser Auge unsichtbar: dem Auflösungsvermögen.
Das Auflösungsvermögen misst die minimale Trennung zweier Objekte, die man gerade noch getrennt erkennen kann.

 

2 Objekte 
aufgelöst

 

2 Objekte
nicht aufgelöst

 

Die selben 2 Objekte aufgelöst

 

 

 

Nachfolgend ist das Auflösungsvermögen verschiedener optischer Instrumente aufgeführt :

Optisches Instrument
Auflösungsvermögen (AV)
(AV
in Angström)
menschliches Auge

0.2 Millimeter (mm)

2,000,000 A

Lichtmikroskop

0.25 Mikrometer (µm)

2500 A

Raster-Elektronen-Mikroskop (REM)

5-10 Nanometer (nm)

50-100 A

Transmissions-Elektronen-Mikroskop (TEM)

0.5 Nanometer (nm)

5 A

1 A (0,1 nm) ist der Durchmesser eines kleinen Atoms, das bedeutet, dass man mit einem TEM Moleküle erkennen kann.

Auflösungsvermögen ist nicht alles; jedes Mikroskop hat Vor- und Nachteile. Nun sollen die wichtigsten Mikroskope kurz vorgestellt werden.

a) Lichtmikroskop

Lichtmikroskope haben ein AV von ca. 250 nm, (ca. 0,5 x der durchschnittlichen Wellenlänge des sichtbaren Lichts) d.h. im Bereich der größten Viren und der kleinsten Zellen. Sie erweitern das Auflösungsvermögen um ca. 1000-fach.
Lichtmikroskope kommen in verschiedenen Ausführungen vor:

Hellfeld, Dunkelfeld, Phasen-Kontrast, Fluoreszenz.