1 7 Capitolo 1 L indagine in biologia cellulare Per indagare nel mondo invisibile, lo strumento tipico del biologo è il microscopio grazie al quale non solo le immagini appaiono ingrandite, ma anche due punti che a occhio nudo potrebbero apparire come un solo punto appaiono separati. Il microscopio è stato inventato nel XVII secolo dall olandese Leeuwenhoek e da allora questo strumento è stato continuamente perfezionato e utilizzato per studiare strutture diverse fra loro. Quelli più usati in biologia, oggi, sono il microscopio ottico composto e il microscopio elettronico. Il microscopio ottico composto permette di ottenere immagini comprese fra 200 e 1.000-1.500 ingrandimenti. Il microscopio elettronico offre ingrandimenti delle immagini di 100.000 volte e tali immagini possono essere sottoposte a un ulteriore ingrandimento di 1.000.000 di volte con la fotografia. I preparati vengono attraversati da un fascio di elettroni e l immagine è fissata su una lastra fotografica. a e n b e ico c Mentre col microscopio ottico possiamo osservare le cellule, col microscopio elettronico giungiamo a scoprire le strutture che si trovano nelle cellule e anche a distinguere alcune grosse molecole. Per l osservazione della superficie cellulare e di oggetti interi senza doverli tagliare è utilizzato il microscopio elettronico a scansione. I preparati devono essere sottilissimi e perciò si usa uno strumento detto microtomo; in microscopia si usano le seguenti unità di misura: m (micrometro) = 10 6 m; nm (nanometro) = 10 9 m; A° (angstrom) = 10 10 m. Indagine dei componenti molecolari I cristalli delle grosse molecole che si trovano nelle strutture cellulari vengono esplorati attraverso il difrattometro, strumento a raggi X, e la tecnica usata prende il nome di difrattometria. La natura dei vari componenti della cellula si analizza con la tecnica del frazionamento: le cellule vengono prima rotte con mezzi meccanici o chimici e poi poste in appositi strumenti chiamati centrifughe che, ruotando a fortissima velocità, separano le varie componenti in base alle loro dimensioni e forme e quando sono stratificati su una soluzione di saccarosio al 5-20%: a 800 g per 10 min sedimentano i nuclei; a 15.000 g per 10 min del sopranatante sedimentano mitocondri, lisosomi e perossisomi; a 100.000 g per 60 min del sopranatante sedimentano i frammenti di membrana e del reticolo endoplasmatico; la centrifugazione del sopranatante a 200.000 g per 3 ore fa sedimentare i ribosomi. Il campione contenente componenti subcellulari, come lisosomi, perossisomi e frammenti di membrana, è posto in provette che sono inserite in un anello di fori cilindrici disposti su un rotore metallico che, muovendosi rapidamente, genera enormi forze centrifughe in grado di provocare la sedimentazione delle particelle. MICROSCOPIA 1 (a) Rappresentazione storica del microscopio ottico di R. Hooke (London, 1664). Il microscopio ottico (b) è fondamentale per un analisi rapida dei campioni. Distanze dell ordine del m possono essere agevolmente apprezzate su campioni planari. Il massimo ingrandimento disponibile è di circa 4.000x. La trasmissione con microscopio elettronico TEM (c) opera fino a 200 kV e può raggiungere una risoluzione di 2 Angstrom con campioni ultrasottili. Nella foto, postazione con microscopio elettronico e scansione di Natrialba magadii, batterio estremofilo, che insieme a Deinococcus radiodurans ha dimostrato di essere l unico a resistere alle radiazioni cosmiche. 0080.Parte1_Cap_01.indd 7 FOCUS e Biologia cellulare e genetica Microscopia con la luce: Microscopio ottico: la luce attraversa gli oggetti Microscopio stereoscopico: la luce è ri essa dagli oggetti Microscopia con gli elettroni: Microscopio elettronico a trasmissione Microscopio elettronico a ri essione: gli elettroni sono ri essi dagli oggetti 26/02/21 16:53