顕微鏡では、科学者が肉眼では小さすぎる標本とオブジェクトを視覚化することができます. 研究には2つの主要なタイプが使用されています – 光顕微鏡と電子顕微鏡. どちらも小さな構造を拡大しますが、非常に異なる原則で動作します. これらの重要な科学ツール間の重要な違いを理解することは、それぞれの強みに関する洞察を提供します, 制限, そして理想的なアプリケーション.
光と電子顕微鏡はどのように機能しますか?
光顕微鏡, 光学または複合顕微鏡とも呼ばれます, 目に見える光レンズとガラスレンズを利用して、標本を拡大します. 下のソースからの光はサンプルを通過し、目的レンズに焦点を合わせています. この拡大された画像は、ボディチューブと眼のレンズを介して目またはカメラに移動します.
対照的に, 電子顕微鏡は、サンプルを画像化するために光の代わりに電子の焦点を合わせたビームを使用します. 小さな電子波長は、はるかに高い潜在的な解像度を提供します. しかし, 電子顕微鏡では、真空ポンプなどの複雑な支持装置が必要です, 電磁レンズ, 特別に準備されたサンプル.
光顕微鏡は可視光の波特性に依存していますが、電子顕微鏡は電子の粒子状の挙動を利用します.
どの倍率が可能ですか?
光顕微鏡の最大の有用な倍率は1000-1500倍です. いくつかの高度 研究グレードの楽器 2000倍に達する可能性があります.
その間, 電子顕微鏡は詳細を解決できます 2 裸の人間の目に見えるものよりも数百万倍小さい.
電子の極度の波長は、光学顕微鏡で活用された可視光の波長と比較して、電子顕微鏡がはるかに大きな拡大力を達成することを可能にします.
彼らの解決力はどのように比較されますか?
解像度は、別々のエンティティとして区別できる2つのオブジェクト間の最小距離です.
光顕微鏡の最良の解像度は周りです 200 ナノメートル. しかし, 電子顕微鏡は、より少ないオブジェクトを解決できます 0.2 はるかに短い電子波長のおかげで、ナノメートルは離れています.
これにより、タンパク質アセンブリなどの小さな細胞構造を視覚化できます, ウイルス, そして、光学顕微鏡が解決できない個々の原子でさえ.
電子顕微鏡は、光学顕微鏡下で見えないナノスケールの詳細を明らかにする非常に優れた分解能機能を提供します.
サンプルの準備が必要です?
光学顕微鏡検査には、ガラススライドに薄いセクションまたは塗抹標本のみが必要です. 汚れを使用してコントラストを増やすことができます. 簡単な手順により、生細胞や組織の迅速なイメージングが可能になります.
それに比べて, 電子顕微鏡検査には複雑なものが必要です, マルチステップ処理. サンプルは化学的に固定されています, 脱水, エポキシ樹脂に埋め込まれています, ミクロトーム切片, そして、見る前に重金属で染色されました. 生細胞は、この厳しい準備に耐えることができません.
光顕微鏡を簡単にすることができます, 生物学的標本の高速イメージング, 電子顕微鏡には長い必要がありますが, 生細胞と互換性のない破壊的な処理.
各顕微鏡にどのような生物学的研究が適していますか?
低い倍率は、光学顕微鏡下でライブセルイメージングを制限します. しかし、光学顕微鏡は血液の臨床分析に優れています, 尿, とsput. Brightfieldまたは蛍光光学顕微鏡は組織に関する重要なデータを提供します, 微生物, およびセル. 無傷の生物も見ることができます.
対照的に, 電子顕微鏡検査は、伝送とスキャンモダリティを通じて、かけがえのない超微細構造の詳細を提供します. 微小管などの内部細胞機能, ミトコンドリア, 小胞体, 高分子錯体は容易に視覚化されて分析されます.
光顕微鏡は、生体または最小限のサンプルの細胞および組織レベルのイメージングに最適です, 電子顕微鏡は、特別に処理されたナノメートルスケールの超微細構造ビューを提供しますが, 固定細胞と組織.
テクノロジーの間に他の大きな違いが存在するもの?
- 光顕微鏡は、照明のために可視光を使用します, 電子は電子顕微鏡のイメージング源として機能しますが.
- ガラスレンズは光を焦点を合わせて光顕微鏡で画像を拡大する, しかし、電磁場は電子顕微鏡で電子を操作するためのレンズとして機能します.
- 大金染色は、電子顕微鏡でコントラストを提供するために使用する必要があります.
- 光顕微鏡はカラー画像を生成します, しかし、電子顕微鏡からの画像は白黒です.
- 光顕微鏡は、ラボベンチで簡単に使用できます. しかし, 電子顕微鏡では、実質的なコンポーネントを収容するための部屋全体が必要です.
- 電子は空気を通して伝播できないため、電子顕微鏡は高真空下で動作します.
照明源, レンズ, 汚れ, 画像特性, 使いやすさ, 必要な動作条件は、光と電子顕微鏡の間で根本的に異なります.
どの顕微鏡が研究により多くの価値を提供します?
光と電子顕微鏡の両方が不可欠です, 生物学の補完的な利点. 光学顕微鏡を迅速に臨床診断を可能にします, ニューロンや免疫細胞などの生細胞の評価, 微生物のイメージング. 電子顕微鏡を助成する研究者は、ナノメートルスケールでの細胞構造の比類のない見解, 光学倍率の制限を超えています. 両方のテクノロジーからの洞察を使用すると、サイズのスケール全体の生物学的構造をより完全に理解することができます.
光および電子顕微鏡は補完的なパートナーと見なされるべきです, 競合するテクノロジーではありません. どちらも、さらなる科学的知識と発見というユニークな利点を提供します.
これらのテクノロジーの将来はどうなりますか?
イノベーションは、限界を緩和しながら、各顕微鏡アプローチの固有の強みを増幅しようとしています. 超分解蛍光顕微鏡は、分子特異性とライブセルイメージングを提供しながら、以前は電子顕微鏡に限定された解像度に到達するようになりました。. 新しい走査型電子顕微鏡の設計により、完全に水分補給の研究が可能になります, 生細胞. 相関顕微鏡は複数のモダリティを統合します, 細胞全体から分子複合体への架橋サイズのスケールを促進する.
しかし, 重大な障壁が残っています. 生細胞の動的細胞内プロセスの日常的な電子顕微鏡検査. ほとんどの超分解方法は、電子顕微鏡と同様のサンプル調製に依存するため、固定細胞が必要です. しかし、顕微鏡の将来は明るいです, 従来の光と電子顕微鏡が日常的に比類のない利点を保持しているにもかかわらず, 高品質の生物学的イメージング.
有望な間, 新興顕微鏡の革新は現在、ほとんどの生物学的イメージングのニーズに合わせて従来の光と電子顕微鏡に比べて限られた利点を提供します.
結論
光と電子顕微鏡は現代の生物科学の不可欠な柱です, 根本的に異なる運用原則に依存しているにもかかわらず. 光学顕微鏡検査は、直感的な色コントラストを備えた生活システムの迅速なイメージングに優れています. 電子顕微鏡検査は、ナノメートルスケールでの細胞景観の見解を研究者に支援します. 新たなテクニックは、はるかに優れた能力を約束します, 両方のテクノロジーは、日常的なイメージングのために比類のない強さを考えると、しっかりと確立されたままです. それらの補完的な利点は、光と電子顕微鏡が予見可能な将来のためにかけがえのない生物学的洞察を提供し続けることを保証します.
