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Methoden der Zellbiologie

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Methoden der Zellbiologie

Durch das Studium von Zellen können Wissenschaftler*innen erfahren, wie Organismen funktionieren, wie Krankheiten entstehen und wie man diese bekämpfen kann. Dafür müssen sie mehr über die Funktionen von Zellen, ihre Interaktionen oder Abläufe erfahren.

In der Biologie können dafür viele verschiedene Methoden angewendet werden, die sowohl oberflächliche als auch tiefergehende und detaillierte Untersuchungen zulassen. Dazu gehören zum Beispiel verschiedene Mikroskopietechniken.

Untersuchungsmethoden der Zellbiologie

Heutzutage werden Zellen auf sehr verschiedene Arten und Weisen untersucht, um ihre Funktion und ihren Aufbau sowie Reaktionen auf äußere Einflüsse näher zu verstehen. Dafür werden die biologischen Methoden der Zellbiologie auch oft mit chemischen Verfahren ergänzt.

Je nachdem, welche Methode zur Untersuchung angewendet wird, können verschiedene Mengen und Arten an Informationen erhalten werden. Während manche Methoden sogar erlauben, die Wege einzelner Proteine zu verfolgen, kann mit anderen Methoden lediglich die Zahl von Zellen in einer Probe bestimmt werden.

Unterschieden werden die Methoden der Zellbiologie auch darin, in welchem Zustand sich die untersuchten Zellen befinden. Nicht alle Methoden der Zellbiologie sind dafür geeignet, lebende Zellen zu untersuchen. Allerdings werden auch nicht in allen Experimenten zwingend lebende Zellen benötigt. Daher ist es wichtig, abzuwägen, was genau herausgefunden werden soll, bevor eine Methode angewandt wird.

Methoden der Zellbiologie: Methoden in der Mikroskopie

Der Begriff Mikroskopie stammt aus dem Griechischen und bedeutet übersetzt etwas Kleines betrachten oder untersuchen. Heutzutage wird unter Mikroskopie das Untersuchen kleinster Details verschiedener Organismen mithilfe eines Mikroskops verstanden.

Es wird zwischen Elektronen- und Lichtmikroskopie unterschieden. Die Betrachtung verschiedenster Zellstrukturen unter dem Mikroskop – sei es zur Charakterisierung, zur Interaktionsuntersuchung oder zur Suche nach Abnormalitäten – gehört zu den Grundlagen der Untersuchungsmethoden der Zellbiologie.

Lichtmikroskopie

Bei der Lichtmikroskopie werden die zu untersuchenden Präparate mit Licht angestrahlt.

Licht besteht aus Lichtstrahlen, die sich in Wellenform fortbewegen. Diese Wellen haben eine Wellenlänge (der Abstand zwischen zwei Höhepunkten einer Welle). Die Wellenlänge ist dafür verantwortlich, welche Farbe Menschen wahrnehmen, wenn Licht ins Auge fällt. Beträgt die Wellenlänge des Lichts zwischen 400 und 780 Nanometer, kann das Licht vom Gehirn als eine Farbe interpretiert werden.

Trifft ein Lichtstrahl auf ein Hindernis – in etwa die Probe unter dem Mikroskop – können verschiedene Dinge passieren: Das Licht kann reflektiert (zurückgeworfen) werden, es kann absorbiert (aufgenommen) werden oder es wird transmittiert (durchgelassen).

In der Lichtmikroskopie kann zwischen Durchlicht- und Auflichtmikroskopie unterschieden werden.

Bei der Durchlichtmikroskopie wird das Präparat von unten angestrahlt. Die Lichtstrahlen transmittieren durch die Probe und werden durch ein Linsensystem an das Auge weitergeleitet. Das Linsensystem leitet die Lichtstrahlen außerdem auf eine solche Weise, dass beim Betrachter ein vergrößertes Bild ankommt. Damit das Licht die Probe passieren kann, ist es nötig, dass die Probe sehr dünn präpariert wird.

Bei der Auflichtmikroskopie wird das Präparat nicht durchleuchtet, sondern von oben beleuchtet. Daher wird sie hauptsächlich dann genutzt, wenn die Probe lichtundurchlässig ist.

Durchlichtmikroskop: Unter dem Lichtmikroskop wird der Aufbau einer Zwiebelhaut betrachtet. Ihre Zellen werden vergrößert dargestellt.

Auflichtmikroskop: Unter dem Auflichtmikroskop wird ein Muttermal während der Untersuchung bei einem Hautarzt betrachtet. Die Vergrößerung lässt eine nähere Betrachtung und Analyse der Zellen zu.

Aufbau eines Lichtmikroskops

In folgender Abbildung kannst Du den Aufbau eines konventionellen Lichtmikroskops (Durchlichtmikroskop) und seine verschiedenen Bestandteile erkennen.

Methoden der Zellbiologie, Aufbau eines Lichtmikroskops, StudySmarterAbbildung 1: Aufbau eines Lichtmikroskops

Die Probe wird zwischen zwei Glasscheiben auf dem Objektträger platziert. Mit dem Kondensor kann eingestellt werden, wie viel Licht von der Lichtquelle unter dem Objektträger auf die Probe gestrahlt wird. Am Revolverkopf sind mehrere Objektive mit unterschiedlichen Vergrößerungsstufen befestigt. In diesen Objektiven befinden sich Linsen, die von den Probe stammende Lichtstrahlen bündeln und durch den Tubus zum Okular leiten.

Der Weg, den Lichtstrahlen durch das Mikroskop und seine Linsensysteme nehmen, wird auch als Strahlengang bezeichnet. Je nachdem, wie die Linsen geformt sind, können die Lichtstrahlen dabei aufeinander zu gelenkt und somit gebündelt, oder voneinander weggelenkt werden. Die Linsen im Mikroskop müssen so angeordnet sein, dass Lichtstrahlen vom Präparat direkt durchs Okular gelenkt werden, und zwar so, dass beim Betrachter ein scharfes, vergrößertes Bild ankommt.

Der Tubus eines Mikroskops liefert eine Möglichkeit für die Lichtstrahlen, eine weite Strecke ohne Unterbrechungen geleitet zu werden. Dadurch ist es möglich, eine höhere Vergrößerung zu erreichen, die beim Betrachter ankommt.

Mithilfe des Grob- und Feintriebs wird der Abstand zwischen Objektträger und Objektiv verändert, sodass die Schärfe des entstehenden Bildes eingestellt werden kann.

BestandteileFunktion
Okular

Linse, durch die das Präparat vergrößert betrachtet werden kann.

Tubus

Ermöglicht größere Brennweite des optischen Apparates.

Objektive

Besitzen unterschiedliche Vergrößerungsstufen. Können zur Betrachtung des Präparats durch Drehung des Revolverkopfs gewechselt werden.

Revolverkopf

Drehbares Modul, an dem die Objektive angebracht sind.

Objektträger/Objekttisch

Objektträger liegt auf höhenverstellbarem Objekttisch und trägt das Präparat. Besteht meist aus einer dicken und einer dünnen Glasscheibe, zwischen denen die Probe fixiert wird.

Kondensor

Blende, die das Licht bündelt und die Menge der Lichtzufuhr regelt.

Lichtquelle

Elektrisch erzeugtes Licht (Lampe) oder Spiegel, der das Tageslicht spiegelt.

Stativ

Trägt und stabilisiert die wichtigen, für die Optik relevanten, Bestandteile des Gerätes.

Fein- und Grobtrieb

Rädchen zur Höhenverstellung des Objekttisches. Wird genutzt, um das entstehende Bild scharfzustellen.

Mehr Informationen und die genaue Funktionsweise eines Lichtmikroskops erfährst Du im dazugehörigen StudySmarter-Artikel zur Lichtmikroskopie!

Funktion des Lichtmikroskops

Um die Funktionsweise eines Mikroskops erklären zu können, sind vor allem zwei seiner Bestandteile wichtig: das Objektiv und das Okular.

Über die Blende wird das Licht genau auf die Probe fokussiert. Das darüberliegende Objektiv wirkt wie eine Sammellinse und führt die Strahlen weiter zusammen. Allerdings sind die Strahlen nach dem Objektiv nicht parallel zueinander, sondern wandern immer noch ein wenig auseinander. Genug, um eine Vergrößerung zu erzeugen, aber trotzdem so subtil, dass die Lichtstrahlen den langen Weg durch den Tubus nehmen können, ohne an die Wand zu geraten.

Wenn die Lichtstrahlen im Okular ankommen, sind sie viel weiter aufgespalten, als sie es noch bei der Probe waren. Das Bild, das dadurch entsteht, wird auch als reelles Zwischenbild bezeichnet – ein Bild, das zwar noch nicht zu sehen ist, aber in Form von Lichtstrahlen schon vorhanden ist. Das Okular bündelt die Lichtstrahlen zusammen, sodass sie vom Auge aufgenommen werden können. Der Winkel, in dem die Lichtstrahlen ins Auge fallen, sind dann der Grund für den vergrößerten Effekt, mit dem das Bild wahrgenommen wird. Was man sieht, ist das virtuelle Zwischenbild – die Strahlen treffen nicht in dieser Größe aufs Auge, es wird durch den Einfallwinkel aber eine vergrößerte Version des Bildes auf die Netzhaut projiziert.

Lichtmikroskope werden in der Medizin zum Beispiel oft zur Untersuchung von Blut oder Mikroorganismen verwendet. So können krankheitsauslösende Keime, wie Pilze oder Bakterien, nachgewiesen werden.

Auch für die Betrachtung von Pflanzenzellen in der Forschung sind Lichtmikroskope gut geeignet.

Elektronenmikroskopie

Anstelle von Lichtstrahlen nutzt das Elektronenmikroskop einen Elektronenstrahl, um das Präparat abzubilden. Da sich Elektronen rasant bewegen und eine kurze Wellenlänge haben, sind Elektronenmikroskope dazu fähig, Bilder mit höherer Auflösung zu generieren als Lichtmikroskope. Außerdem können sie dadurch winzige Strukturen abbilden.

Auch Elektronenmikroskope können in verschiedene Arten unterteilt werden. Transmissionselektronenmikroskope (TEM) durchstrahlen die Probe und sind dazu fähig, Strukturen in der Probe dazustellen, allerdings müssen die Präparate dafür in dünnen Schichten vorbereitet werden. Rasterelektronenmikroskope (REM/ SEM) scannen die Oberfläche der Probe ab. Das entstehende Bild wirkt wie eine dreidimensionale Darstellung der Probe. Hierfür können etwa Gesteinsproben oder kleinste Insekten genutzt werden.

Aufbau und Funktion des Elektronenmikroskops

Im Unterschied zu Lichtmikroskopen wird hierbei eine Elektronenquelle genutzt. Ein Elektronenmikroskop ist ein geschlossenes System, in dem ein Vakuum erzeugt wird, um die Elektronen nicht in ihrer Flugbahn zu stören. Der im Folgenden beschriebene Aufbau entspricht einem Transmissionselektronenmikroskop.

BestandteilFunktion
Elektronenquelle

Gibt Elektronen aus einer Kathode frei, die zur Anode hin beschleunigt werden. Die Spannung zwischen Anode und Kathode bestimmt die Geschwindigkeit der Elektronen.

Elektronenlinse (Spule)

Fokussieren den Elektronenstrahl, Winkel ist dabei verstellbar.

Vakuumsystem

Erzeugt ein Vakuum und sorgt für ungestörten Flug der Elektronen (verhindert Störungen durch Staub oder Glas).

Probehalterung

Verstellbare Vorrichtung für stabile Lage der Probe. Verschiebung, Heizung und Kühlung sowie Dehnung und Drehung der Probehalterung sind möglich.

Detektoren

Sie registrieren die Elektronen oder sekundäre Signale.

Das Elektronenmikroskop beschießt das Präparat mit Elektronen, die daraufhin verschiedene Signale abgeben können. Je nachdem, was für ein Elektronenmikroskop verwendet wird, entstehen dabei verschiedene Arten von Strahlungen, die als Signale aufgenommen und interpretiert werden können. Anders als im Lichtmikroskop nimmt der Betrachter dabei nicht direkt das Licht auf, das von der Probe reflektiert wird. Die detektierten Signale werden zunächst umgewandelt, bevor sie vom Betrachter – meist auf einem Computerbildschirm – als Bild wahrgenommen werden können.

In der Medizin werden Elektronenmikroskope oft zur Untersuchung von Viren und anderen Mikroorganismen verwendet, die für Lichtmikroskope zu klein sind.

Aber auch Zellinnenräume können durch das Elektronenmikroskop besser dargestellt werden. Veränderungen der Zellen aufgrund von Erregern lassen sich durch das Elektronenmikroskop gut feststellen.

Eine Vertiefung zu den Arten von Elektronenmikroskopen findest Du im StudySmarter-Artikel zur Elektronenmikroskopie.

Methoden der Zellbiologie: Methoden der Färbung

Um Zellen und Gewebestrukturen deutlich zu erkennen, nachzuweisen oder voneinander abzugrenzen, können Färbungen genutzt werden. Die genutzten Farbstoffe dringen nur in bestimmte Strukturen der Zelle ein – sind also selektiv – und markieren dadurch ihre Positionen. Auf diese Weise können diese Strukturen von anderen, nicht eingefärbten Zellbestandteilen unterschieden werden.

Funktionsweise einer Färbung

Farbstoffe setzen sich in gewünschten Zellstrukturen fest und interagieren mit Licht, sodass beim Betrachter der Eindruck einer Färbung entsteht. Normales Tageslicht wird auch als weißes Licht bezeichnet und enthält alle Wellenlängen des sichtbaren Farbspektrums. Farbstoffe können manche der im weißen Licht enthaltenen Wellenlängen absorbieren und andere zurückwerfen (reflektieren). Wenn eine eingefärbte Probe daher mit weißem Licht bestrahlt wird, entsteht der Eindruck, dass die betroffenen Strukturen mit einer bestimmten Farbe markiert sind.

Markierung durch Farbstoffe

Je nachdem, welche Strukturen eingefärbt werden sollen, können unterschiedliche Farbstoffe verwendet werden. Farbstoffe sind meist Moleküle, die bei einem bestimmten pH-Wert ihrer Umgebung dissoziieren können.

Wenn Moleküle dissoziieren, teilen sie sich in mindestens zwei Ionen (geladene Teilchen) auf. Wann diese Trennung stattfindet und welche Ionen dabei entstehen, hängt davon ab, wie sauer oder basisch der pH-Wert ihrer Umgebung gerade ist. Da eine saure Umgebung durch positiv geladene Teilchen und eine basische Umgebung durch mehr negativ geladene Teilchen entsteht, beeinflusst die Zusammensetzung der Lösung in einem Kompartiment, wann der Farbstoff dissoziiert.

Da jeder Farbstoff durch seinen atomaren Aufbau unterschiedliche Eigenschaften besitzt, können sich verschiedene Farbstoffe unterschiedlich gut durch die Kompartimente der Zelle bewegen und in einem davon dissoziieren. Die entstehenden Ionen setzen sich durch ihren geladenen Zustand an einer bestimmten Zellstruktur fest und markieren diese. Je nachdem welche Farbstoffe genutzt werden, können die Strukturen dann mit unterschiedlichen Arten von Mikroskopen sichtbar gemacht werden.

Neben den konventionellen Lichtmikroskopen gibt es auch Fluoreszenzmikroskope. Bei der Fluoreszenzmikroskopie wird die Probe nur mit einer bestimmten Wellenlänge an Licht bestrahlt. In der Probe sind fluoreszierende Färbemittel (Fluorochrome) an den zu visualisierenden Strukturen befestigt, die das Licht absorbieren und mithilfe von Fluoreszenz wieder zurückstrahlen. Auf diese Weise kann die genaue Position der Fluorochrome und somit der markierten Strukturen bestimmt werden.

Arten von Farbstoffen

Farbstoffe können je nach Herkunft und Funktionsweise in verschiedene Arten unterteilt werden:

  1. Primärfarbstoffe/ natürliche Farbstoffe: Diese Farbstoffe sind natürlicherweise in der Zelle enthalten; dazu zählen beispielsweise Hämoglobin, das dem Blut seine rote Farbe verleiht oder Chlorophyll, das die Blätter grün erscheinen lässt.
  2. Sekundärfarbstoffe: Sekundäre Farbstoffe werden dem Objekt erst durch eine künstliche Färbung zugeführt. Es kommen oft natürliche Farbstoffe zum Einsatz, aber auch synthetisch hergestellte Farbstoffe können verwendet werden.
  3. Vitalfarbstoffe: Farbstoffe, die für Strukturen lebender Zellen verwendet werden.
  4. Fluoreszenz-Farbstoffe (Fluorochrome): Farbstoffe, die einfallendes Licht absorbieren und die Energie durch Fluoreszenz wieder ausstrahlen. Es wird ein Leuchteffekt erzielt.

Bei Laboruntersuchungen von Blut wird eine Pappenheim-Färbung für die Unterscheidung und Charakterisierung der verschiedenen Zellen des Immunsystems genutzt. Dabei wird ein Blutausstrich mit den Sekundärfarbstoffen versetzt. Die Immunzellen sollten im optimalen Fall unterschiedliche Farbtöne annehmen. Haben die Zellen abweichende Formen oder Farben, kann dies jeweils ein Hinweis auf eine Krankheit sein.

Verformte Erythrozyten sind etwa meist die Folge einer Sichelzellenanämie. Auch die Anteile der verschiedenen Immunzellen an der Gesamtzahl der Zellen kann untersucht werden, um Hinweise auf etwaige Krankheiten zu erhalten.

Einen tieferen Einblick zu den verschiedenen Färbungsmöglichkeiten in der Zelle erhältst Du in den StudySmarter-Artikeln zur Fluoreszenzmikroskopie und der histochemischen Färbung.

Fluoreszenz-Farbstoffe

Fluoreszenzmikroskope werden vor allem dann genutzt, wenn die zu lokalisierende Strukturen zu klein für ein konventionelles Lichtmikroskop sind oder wenn Interaktionen zwischen bestimmten Strukturen oder Proteinen untersucht werden sollen. Auch hierfür gibt es verschiedene Farbstoffe, die je nach Art des Experiments ausgewählt werden. Diese basieren vorwiegend darauf, wie die Fluorophore an ihren Zielstrukturen angebracht werden sollen.

Immunhistochemie

Eine der häufigsten Methoden zur Befestigung von Fluorophoren an Zellbestandteilen ist die Immunhistochemie. Dabei werden Antikörper verwendet, um Proteine oder Moleküle an bestimmte Strukturen zu binden.

Da Antikörper zwei sehr genaue Bindungsstellen besitzen, können sie genutzt werden, um Zellbestandteile spezifisch zu binden. Moleküle wie Fluorochrome werden am Antikörper befestigt, der die Zellstrukturen bindet, wodurch diese indirekt markiert werden.

Für diese Methode ist es allerdings notwendig, die Zelle zu fixieren und zu permeabilisieren. Die Probe wird daher zur Fixierung in ein Material eingebettet und die Zellwand durchlässig gemacht (permeabilisiert). Das ist nötig, damit die Antikörper überhaupt in die Zelle gelangen. Da Zellen mit einer zerstörten Zellwand lebensunfähig sind, ist diese Methode nicht geeignet, um lebende Zellen einzufärben.

Die folgende Abbildung zeigt einen mit verschiedenfarbigen Fluorochromen versetzten Rattendarm. Die einzelnen Zellen sind mit grün abgegrenzt, die Zellkerne erleuchten Cyanblau und eine besondere Zellsorte des Darms wurde Magenta markiert.

Methoden der Zellbiologie Fluoreszenzfärbung Fluoreszenzmikroskop Rattendarm Fluorochrome StudySmarterAbbildung 2: Fluoreszenzfärbung eines Rattendarms

Markierung lebender Zellen

Um lebende Zellen markieren zu können, werden andere Methoden genutzt. GFP (green fluorescent protein) ist ein fluoreszierendes Protein, dessen Gensequenz mithilfe gentechnischer Methoden in die DNA eines Organismus eingebracht werden kann. Wird diese Gensequenz an der richtigen Stelle eingebaut, kann der Organismus GFP selbst herstellen. Außerdem wird das GFP gemeinsam mit der Zielstruktur hergestellt, weshalb die beiden immer aneinander gekoppelt vorliegen.

Die lebenden Zellen können dann unter einem Fluoreszenzmikroskop betrachtet werden, wobei die Zielstrukturen genauestens lokalisiert werden können. Die Betrachtung der lebenden Zellen unter einem Mikroskop und der dabei entstehende Zeitraffer, der den Ablauf von Prozessen in der Zelle abbildet, wird auch als live-cell imaging bezeichnet.

Außer dem GFP gibt es inzwischen auch andere fluoreszierende Proteine, die in das Genom eines Organismus eingebracht werden können. Dazu zählen etwa rot (GFP), gelb (YFP) oder cyan (CFP) fluoreszierende Proteine. Diese können auch dafür genutzt werden, um herauszufinden, ob zwei bestimmte Proteine miteinander interagieren.

Nehmen wir an, ein*e Forscher*in will wissen, ob Protein A und Protein B etwas miteinander zu tun haben und interagieren. Die Sequenz eines YFP wird dazu in zwei geteilt und jeweils eine Hälfte neben die Sequenzen der Proteine A oder B in das Genom eingebracht. Bei der Herstellung der Proteine ist dann jeweils eine Hälfte des YFP an sie gekoppelt. Falls diese beiden Proteine miteinander interagieren, dann kommen sie sich sehr nah und bringen dabei auch die beiden Hälften des YFP in unmittelbare Nähe zueinander. In einem solchen Fall können die beiden Hälften wechselwirken und fangen an zu leuchten, als ob sie ein ganzes YFP wären. Das kann unter einem Fluoreszenzmikroskop beobachtet werden und bestätigt zumindest, dass sich Protein A und B so nahe kommen, wie es für eine Interaktion notwendig wäre.

Methoden der Zellbiologie – Das Wichtigste

  • Zu Methoden der Zellbiologie zählen Färbungen und die anschließenden Betrachtungen unter einem Mikroskop.
  • Je nachdem welche Strukturen betrachtet werden sollen und welche Färbung verwendet wird, kann Lichtmikroskopie, Elektronenmikroskopie oder Fluoreszenzmikroskopie angewendet werden.
  • Elektronen- und Fluoreszenzmikroskope können kleinere Strukturen auflösen als konventionelle Lichtmikroskope.
  • Die gewählte Methode muss dem Ziel und den Anforderungen des Experiments entsprechen: nicht alle Methoden können an lebenden Zellen durchgeführt werden.
  • Es gibt verschiedenen Farbstoffarten: natürliche und Sekundärfarbstoffe sowie Fluoreszenz- und Vitalfarbstoffe

Nachweise

  1. lichtmikroskop.net: Wie funktioniert ein Mikroskop? (01.06.2022)
  2. Michael Volgger (2008). Färbung und Farbstoffe. univie.ac.at. (04.06.22)
  3. univie.ac.at: Fluoreszenz-Farbstoffe. (05.06.2022)
  4. Jürgen Klingaus (2009). Methoden der Zellbiologie: Lichtmikroskopie von Zellstruktur und Zellfunktion. medizin.uni-muenster.de (05.06.2022)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Methoden der Zellbiologie

Zu den Methoden der Zellbiologie zählt vor allem die Mikroskopie. Dabei können – je nach Größe der zu untersuchenden Proben und Ziel des Experiments – Lichtmikroskope, Elektronenmikroskope oder Fluoreszenzmikroskope verwendet werden. Außerdem müssen Proben zur Untersuchung unter dem Mikroskop oft eingefärbt werden. Das dient der besseren Sichtbarmachung der zu untersuchenden Strukturen.

Fluorochrome sind Proteine, die durch die Bestrahlung mit Licht bestimmter Wellenlängen Licht abgeben und fluoreszieren. Dieses Licht kann aufgenommen werden und markiert die Position dieser Proteine, ebenso wie die Position der Zellstrukturen, an die sie gebunden sind. Ein Beispiel für ein fluoreszierendes Protein ist zum Beispiel GFP.

Zellen können mit verschiedenen Untersuchungsmethoden der Zellbiologie untersucht werden. Dazu zählen die Einfärbung von Zellen oder bestimmter Strukturen und ihre Betrachtung unter dem Mikroskop.

Finales Methoden der Zellbiologie Quiz

Frage

Was bedeutet der Begriff "Histologie"?

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Antwort

Als Histologie bezeichnet man die Gewebslehre, meist in der Humanmedizin die Gewebslehre des Menschen.

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Frage

Durch welchen Stoff kann ein gewonnenes Gewebe fixiert werden?

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Antwort

Eine Fixierung kann beispielsweise in einer Formaldehyd-Lösung stattfinden.

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Frage

Was ist Formaldehyd?

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Antwort

Formaldehyd, beziehungsweise Formalin, ist eine Flüssigkeit, in welcher große Teile von Gewebe, also die histologische Probe, schnell fixiert und damit gut erhalten werden kann.

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Frage

Wie kann man Formaldehyd noch bezeichnen?

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Antwort

Formalin

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Frage

Was ist Paraffin?

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Antwort

Paraffin ist ein häufig vorkommendes Kohlenwasserstoffgemisch. Es ist beispielsweise in Kerzenwachs enthalten und erscheint auch bei der Einbettung als wachsartiger Block. Dabei wird das Präparat in das flüssige Paraffin eingebettet, welches zum Paraffinblock aushärtet.

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Frage

Welche Dicke haben Paraffinschnitt Präparate?

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Antwort

Die Schnittdicke der Präparate, die in Paraffin eingebettet wurden liegt bei 5-10 µm.

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Frage

Wie heißt das Gerät, welches eingebettete Präparate schneidet?

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Antwort

Mikrotom

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Frage

Wofür wird eine histochemische Diagnostik beispielsweise eingesetzt?

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Antwort

Eine mikroskopische histochemische Diagnostik kann beispielsweise als Methode zur Bestimmung von Gewebe verwendet werden, wenn ein Verdacht auf Krebs besteht.

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Frage

Wozu werden histochemische Färbungen im Gegensatz zu anderen Färbungen verwendet?

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Antwort

Im Gegensatz zur klassischen histologischen Färbung, werden histochemische Färbemethoden gezielt dafür angewandt, die Gewebe und Zellen des Präparats chemisch zu untersuchen.

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Frage

Welche histochemischen Färbungen werden am häufigsten angewandt?

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Antwort

Am häufigsten werden die PAS Färbung und die Silberimprägnation angewandt.

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Frage

Was wird durch Silberimprägnation besonders gut sichtbar?

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Antwort

Durch Silberimprägnation werden retikuläre Fasern angefärbt.

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Frage

Was kann mit Sudan 3 angefärbt werden?

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Antwort

Mit Sudan 3 lassen sich hauptsächlich Lipide anfärben.

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Frage

Was ist die Feulgen-Reaktion?

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Antwort

Bei der Feulgenreaktion wird zunächst die Probe zunächst so behandelt, dass sich die Verbindung der Base zum Zucker des Erbguts löst. Das bei der Feulgenreaktion eingesetzte Schiff Reagenz kann nun reagieren und somit eine Färbung bewerkstelligen.

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Frage

Welche histochemische Färbung kann die DNA anfärben?

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Antwort

Die DNA kann durch die Feulgen-Färbung angefärbt werden.

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Frage

Was ist der Gefrierschnitt und welche Vorteile hat er?

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Antwort

Bei einem Gefrierschnitt handelt es sich um eine spezielle histologische Methode, bei welcher Proben unifxiert schon nach kürzester Zeit bearbeitet werden können. Dies ist ein wichtiges Werkzeug für eine schnelle Diagnostik.

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Frage

Welche dieser Aussagen zur Lichtemission bei der Fluoreszenz treffen zu?

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Antwort

Das emittierte Licht hat eine höhere Energie als das absorbierte.

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Frage

Was ist Fluoreszenz?

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Antwort

Fluoreszenz beschreibt die spontane Abgabe von Lichtenergie durch ein Molekül, nachdem es zuvor durch die Absorption von Lichtenergie angeregt wurde.

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Frage

Fluoreszenzmikroskope ...

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Antwort

... basieren auf dem Prinzip der Lichtmikroskopie.

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Frage

Was sind Fluorochrome?

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Antwort

Fluorochrome sind Moleküle, die durch die Aktivierung mit Licht einer bestimmten Wellenlänge zur Fluoreszenz fähig sind.

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Frage

Wofür werden Fluorochrome genutzt?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie werden zur Markierung und Identifizierung bestimmter Zellstrukturen genutzt. 

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Frage

Durch welche Methoden kann DNA durch Fluoreszenzfärbung markiert werden?

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Antwort

  • Nutzung interkalierender Farbstoffe
  • in-situ Hybridisierung
  • Koppelung von Bausteinen der DNA mit Fluorochromen und anschließende DNA-Synthese 
Frage anzeigen

Frage

Wie können Bakterien fluoreszent eingefärbt werden und wieso?

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Antwort

  • durch DNA-interkalierende Farbstoffe
  • Bakterien haben keinen definierten Zellkern, weshalb die DNA in der ganzen Zelle verteilt ist
Frage anzeigen

Frage

Weshalb kann bei einer Gelelektrophorese eine Fluoreszenzfärbung nötig sein?

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Antwort

Der Farbstoff interakliert in die DNA und markiert die Position der Fragmente im Gel. Anhand ihrer Position kann ermittelt werden, wie groß die einzelnen Fragmente sind.

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Frage

Wie können Toxine (Gifte) dabei helfen, Fluoreszenzfärbungen durchzuführen?

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Antwort

Ein Toxin hat immer eine Zielstruktur, an die sie bindet, um ihre toxische Wirkung zu entfalten. Wird das Toxin an ein Fluorochrom gekoppelt, kann dieses Fluorochrom durch das Toxin indirekt an die Zielstruktur binden und diese markieren.

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Frage

Was ist mit einer Interkalation in die DNA gemeint?

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Antwort

Einlagerung zwischen die DNA-Stränge

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Frage

Wie können unterschiedliche Strukturen durch Fluoreszenzfärbung in einem mikroskopisch aufgenommenen Bild dargestellt werden?

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Antwort

  • Markierung der Strukturen mit unterschiedlichen Fluorochromen
  • Aktivierung der Fluorochromen mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen
  • Aufnahme eines Bildes pro Fluorochrom-Art
  • Übereinanderlagerung der Bilder, die an selber Position der Probe aufgenommen wurden
Frage anzeigen

Frage

Wieso emittiert ein Fluorochrom Lichtenergie, wenn es angeregt wurde?

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Antwort

Bei der Anregung wird ein Elektron aus seinem Grundzustand angehoben. Um dorthin zurückzukehren, gibt es die Energie wieder ab.

Frage anzeigen

Frage

Durch welches Problem sind Lichtmikroskope (also auch Epifluoreszenzmikroskope) in ihrer Funktion eingeschränkt?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Auflösungsgrenze. Sie verhindert es, dass sich zwei Punkte unterscheiden lassen, die zu nah beieinander liegen.

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Frage

Nenne Methoden, für die eine Fluoreszenzfärbung nötig sein kann.

Antwort anzeigen

Antwort

  • Sanger-Sequenzierung
  • Gel-Elektrophorese
  • Western Blot
  • Fluoreszenzmikroskopie
  • ...
Frage anzeigen

Frage

Weshalb ist die fluoreszente Markierung mittels Immunhistochemie nicht für alle Experimente geeignet?

Antwort anzeigen

Antwort

Um die Fluorophor-tragenden Antikörper an die zellulären Zielstrukturen binden zu lassen, müssen die Zellen fixiert und permeabilisiert werden. Bei der Permeabilisierung wird die Zellmembran durchlöchert und zerstört, weshalb die Zelle lebensunfähig wird. Diese Methode ist daher nur für Experimente geeignet, bei denen die Zelle tot sein darf.

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Frage

Wie wird die Methode genannt, bei der Abläufe in lebenden Zellstrukturen abgebildet werden können?

Antwort anzeigen

Antwort

Das ist das sogenannte Live Cell Imaging

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Frage

Was bedeutet GFP?

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Antwort

Die Abkürzung steht für grün fluoreszierendes Protein (oder green fluorescent protein).

Frage anzeigen

Frage

Welches Verfahren entspricht der Live Cell Imaging Methode?

Antwort anzeigen

Antwort

Injizieren von Antikörpern zur Zellfärbung

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Frage

Welche Mikroskopiemethoden gibt es für Untersuchungen in der Zellbiologie?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Lichtmikroskopie
  • Elektronenmikroskopie
  • Fluoreszenzmikroskopie
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Frage

Welche Arten von Färbung gibt es?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Primär/ natürlich
  • Sekundär
  • Vital
  • Fluoreszenz
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Frage

Was ist ein Okular?

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Antwort

Das Okular ist eine Linse an Mikroskopen, durch die das Präparat nochmals vergrößert betrachtet werden kann.

Frage anzeigen

Frage

Was sind Objektive?

Antwort anzeigen

Antwort

Die verschiedenen Objektive an Mikroskopen besitzen unterschiedliche Vergrößerungsstufen, wodurch das Präparat mit verschiedenen Vergrößerungen betrachtet werden kann.

Frage anzeigen

Frage

Was ist die Elektronenquelle und wo ist sie zu finden?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Elektronenquelle eines Elektronenmikroskops gibt Elektronen frei, die durch die Hochspannung zwischen Anode und Kathode auf die Probe beschleunigt werden. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Arten von Lichtmikroskopie gibt es?

Antwort anzeigen

Antwort

Es gibt Auflicht- und Durchlichtmikroskopie

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Frage

Was ist Auflichtmikroskopie?

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Antwort

Die Auflichtmikroskopie durchleuchtet das zu betrachtende Präparat nicht, sondern beleuchtet es von oben. Daher muss das betrachtete Präparat nicht transparent sein.

Frage anzeigen

Frage

Was ist Durchlichtmikroskopie?

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Antwort

Bei der Durchlichtmikroskopie wird das Präparat von unten angestrahlt und durchleuchtet. Das Licht wird durch das Linsensystem des Mikroskops geleitet, sodass ein vergrößertes Bild im Okular erscheint.

Das verwendete Präparat muss dünn und transparent sein, um vom Licht durchleuchtet werden zu können.

Frage anzeigen

Frage

Welche dieser Farbstoffe sind Beispiele für Primärfarbstoffe?

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Antwort

Hämoglobin

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Frage

Was ist der Kondensor?

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Antwort

Der Kondensor ist die Blende, die die Menge der Lichtzufuhr ins Mikroskop regelt. Das Licht fällt desto gebündelter ein, je kleiner die Blende ist.

Frage anzeigen

Frage

Wofür werden Elektronenmikroskope verwendet?

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Antwort

Elektronenmikroskope werden zur Untersuchung von Viren und anderen Mikroorganismen genutzt, die für Lichtmikroskope zu klein sind.

Frage anzeigen

Frage

Welche Strahlungsart besitzt ein Elektronenmikroskop?

Antwort anzeigen

Antwort

Elektronenstrahlung

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Frage

Wo werden die Elektronen gebildet?

Antwort anzeigen

Antwort

In der Elektronenkanone bzw. der Kathode (Elektronenquelle)

Frage anzeigen

Frage

Welche Linsen besitzt das Elektronenmikroskop?

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Antwort

Kondensorlinse

Frage anzeigen

Frage

Was verhindert die Kollision mit anderen Gasmolekülen?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Vakuumsystem

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Frage

Wofür sorgen die Detektoren?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie sorgen dafür, dass Elektronen und sekundäre Signale registiert werden.

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Frage

Wie Groß kann die Vergrößerung mit einem Elektronenmikroskop sein?

Antwort anzeigen

Antwort

1.000.000fach

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