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Mikroskopische Methoden

Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM)

In einem TEM werden die Elektronen mit Hochspannung (100-1000 kV) auf eine Geschwindigkeit von bis zu 90 % Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Dadurch können sie als relativistische Teilchen angesehen werden, deren Wellenlänge nach De Broglie berechnet werden kann. Aus Formel 2 erhält man damit Wellenlängen zwischen 0,04 und 0,008 Å - also bis zu fünf Zehnerpotenzen kleiner als bei der LM. Leider sind magnetische Linsen sehr viel ungenauer als optische. Der Konvergenzwinkel α (siehe Formel 1) erreicht gerade einmal 0,5° - verglichen mit bis zu 70° bei optischen Linsen. Dadurch verringert sich die theoretisch erreichbare Auflösung um den Faktor 100-1000 und liegt im Å-Bereich. Dies reicht aber aus, um zumindest größere Molekülstrukturen direkt sichtbar zu machen (Abb. 1) .

Abb.1
TEM-Untersuchung der Struktur der ATPase
Prof. Dr. Gräber, Inst. für Physikal. Chemie II, Uni Freiburg ; © Copyright 1999-2002, Elsevier Science, from the publication: "Biochimica et Biophysica Acta 1458 (2000) 404-416.

Seitliche Ansicht der Quartärstruktur einer CF0F1-ATPase mit zwei stielartigen Verbindungsstrukturen. Links: Gemittelte elektronenmikroskopische Ansicht der Stielregion und der Dimensionen der Enzym-Komponenten. Hierfür wurden 270 von 4750 Partikeln herangezogen. Rechts: Schematische Interpretation der Enzymstruktur aufgrund mikroskopischer und biochemischer Befunde.

Das TEM funktioniert im Prinzip wie ein LM. Gebündelte Elektronenstrahlen ermöglichen es, durch die Probe hindurch zu sehen (Abbildung). Zur Vorbereitung müssen die Proben für die TEM analog zur LM präpariert werden, damit dünne und harte Schnitte des Untersuchungsobjekts hergestellt werden können, die mit dem Elektronenstrahl durchdrungen werden können. Ein TEM liefert in der Regel sehr gute Auflösungen zweidimensionaler Ansichten der Probe, die mittels geeigneter Software zu 3D-Rekonstruktionen verarbeitet werden können.

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