Mikroskopie und Zelltheorie: Geschichte, Techniken und Grundlagen

Biologie17 Okt. 20255,28 KB

Geschichte der Optischen Mikroskopie

1611: Johannes Kepler schlägt die Konstruktion eines zusammengesetzten Mikroskops vor.
1655: Robert Hooke veröffentlicht Micrographia und prägt den Begriff der Zelle. Parallel dazu baute Antonie van Leeuwenhoek mehr als 200 Mikroskope (Lupen).
19. Jahrhundert (Grundlagen): Giovanni Battista Amici korrigiert die sphärische und chromatische Aberration. Später baut Ernst Abbe das erste apochromatische Objektiv.
Ende 19. Jahrhundert: Beschreibung verschiedener Gewebearten, des Zellkerns, der Mitochondrien in Muskelzellen und des Verhaltens der Chromosomen während der Mitose tierischer Zellen. Bakterien, die Tuberkulose und Cholera verursachen, werden identifiziert, und der Golgi-Apparat wird beschrieben.
1835: Schleiden und Schwann schlagen die Zelltheorie vor.

Robert Hooke (1655): Beobachtete unter dem von ihm entworfenen Mikroskop dünne Korkstücke. Er verwendete das Wort „Zelle“, um die kleinen, abgeschotteten Partien zu beschreiben.
Antonie van Leeuwenhoek: Baute mehr als 200 Mikroskope (Lupen, Vergrößerung bis zu 270-fach), bestehend aus einer Kupferplatte mit einer Glasperle, durch die Objekte beobachtet wurden.
Frühes 19. Jahrhundert: Giovanni Battista Amici und Ernst Abbe (apochromatische Objektive) korrigierten die sphärische und chromatische Aberration.
Spätes 19. Jahrhundert: Es gab viele Fortschritte in den Beschreibungen verschiedener Elemente durch zahlreiche Wissenschaftler.

Färbung: Das Material wird mit bestimmten Farbstoffen gefärbt.
Fixierung: Oft muss die Probe vor der Färbung fixiert werden, um eine Zersetzung zu verhindern und die Imprägnierung mit dem Farbstoff zu erleichtern.
Einfrieren/Schneiden: Um Verzerrungen in den Zellen zu vermeiden und die Fixierung zu speichern, kann die Probe in einigen Fällen eingefroren werden. Dann wird ein spezielles Mikrotom (Kryostat) benötigt.
Montage: Die Montage ist der letzte Schritt in der Probenvorbereitung. Sie kann temporär oder permanent sein. Je nach Materialart wird ein nicht wasserlösliches oder wasserlösliches Medium verwendet.

Die Präparation ist komplexer; lebendes Material kann nicht betrachtet werden.

Fixierung: Die Probe wird mit einem Stabilisator für Proteine und Lipide fixiert (z. B. Glutaraldehyd oder Osmiumtetroxid).
Ultradünnschnitte: Herstellung von Schnitten mit einer Dicke zwischen 50 und 100 nm (Infiltration mit Harz, um ultrafeine Schnitte zu ermöglichen).
Platzierung: Die Schnitte werden auf einem speziellen Träger (Kupfer-Grid) platziert.
Kontrastierung: Das Objekt wird mit einem Schwermetall (Blei oder Uran) bedeckt, um den Kontrast in der Elektronenmikroskopie zu erhöhen.
Betrachtung: Die Ansicht erfolgt nicht direkt, sondern über Leuchtschirme oder fluoreszierende Schirme (oft in Form von Fotos).

Die aktuelle Zelltheorie besagt, dass die Zelle die strukturelle, funktionelle und genetische Einheit aller Lebewesen ist.

Baueinheit: Die Zelle ist die kleinste Einheit aller Lebewesen.
Funktionelle Einheit: Zellen können sich selbst ernähren, vermehren und interagieren.
Genetische Einheit: Vom evolutionären Standpunkt aus stammt die Zelle von den ersten Zellen ab, die vor etwa 3.500 Millionen Jahren auf der Erde erschienen sind.

Die DNA-Moleküle sind über das Zytoplasma verteilt und nicht von einer Kernmembran umgeben. Typische Chromosomen fehlen.
Das Zytoplasma ist nicht durch Membranen in festgelegte Räume unterteilt (jeder Raum erfüllt eine Funktion).
Alle Lebewesen des Reichs der Prokaryoten besitzen diesen Zelltyp.

Besitzen eine membranumschlossene Hülle, die das genetische Material vom Rest des Zytoplasmas trennt (Zellkern).
Das Zytoplasma ist durch Membranen in getrennte Räume unterteilt (Zellorganellen mit spezifischen Funktionen).
Protozoen, Pilze, Pflanzen und Tiere bestehen aus diesem Zelltyp, haben aber ihre jeweiligen Eigenheiten.