I. Основные принципы метода электронной микроскопии

Разрешающая способность светового микроскопа ограничена длиной световых волн. Максимально возможное разрешение равно полови­не длины волны используемого света. Таким образом получить изображение объекта размером меньше, чем эта величина невозможно. Средняя величина волны видимого света составляет примерно 550 нм, поэтому в конце ХIХ века могли получить разрешение примерно 200 нм (разрешение - это расстояние, на котором две течки видны раз­дельно). Незначительное увеличение разрешающей способности было достигнуто благодаря изобретению ультрафиолетового микроскопа длина волны УФ-света составляет 250 нм), обеспечивающего разре­шение в 100 нм.

Однако многие клеточные структуры имеют меньшие размеры. Эта проблема была решена в тридцатые годы, когда созда­ние электронного микроскопа произвело революцию в биологической науке. Вместо светового излучения в электронном микроскопе ис­пользуют пучок электронов, у которых длина волны значительно меньше, следовательно, и разрешающая способность значительно больше. Длина волны зависит и от напряжения, подаваемого для генерации электронного пучка, но практически можно, получить разре­шение в 0.5 нм, т.е. примерно в 500 раз больше, чем в световом микроскопе. Создаваемое увеличение достаточно, чтобы различить крупные молекулы. Лимитирующим фактором в достижении большего увеличения стало и остается до сих пор не усиление разрешающей способности микроскопа, а методы подготовки образца для исследо­вания.

В сущности, принцип действия электронного микроскопа таком же, как и светового, в котором пучок световых лучей направляется линзой конденсора через образец, а полученное изображение затем увеличивается с помощью линз.

При работе на электронном микроскопе оператор сидит лицом к колонне, по которой проходит лучок электронов. Источник электронов находится в верхней части колонны, а сам образец - внизу. На вольфрамовую нить накала подается высокое напряжение (около 50000 В), и нить накала излучает поток электронов. Чтобы сфокусировать эти электроны, необходимы уже не стеклянные линзы, а электромаг­ниты. Внутри колонны создается глубокий вакуум, чтобы сократить до минимума рассеивание электронов из-за столкновения с частицами воздуха и происходящее за этот счет нагревание.

Втрансмиссионном (просвечивающем) микроскопе электроны проходят через образец, поэтому для изучения можно использовать только очень тонкие об­разцы. Части образца с относительно высокой молекулярной массой в наибольшей степени вызывают рассеяние электронов, поэтому для увеличения контрастности образцы пропитывают (окрашивают) тяжелы­ми металлами (свинец или уран). Электроны невидимы для человечес­кого глаза, поэтому они направляются на опалесцирующий экран, ко­торый воспроизводит видимое изображение, или же непосредственно на фотопленку, чтобы получить постоянный фотоснимок (электронную микрофотографию).