Сравнение оптического и электронного микроскопа: таблица, отличия, что видят

Что такое оптический (световой) микроскоп

• Это прибор, который использует поток видимого света и систему стеклянных линз для увеличения объектов. Свет проходит через образец, преломляется в линзах и даёт увеличенное изображение.

Главные плюсы: можно наблюдать живые клетки, их движение, деление. Микроскоп компактный, недорогой, есть в каждой школе. Максимальное увеличение - до ×1500-2000, разрешение - 0,2 мкм (200 нм).

Что такое электронный микроскоп

• Вместо света здесь используется пучок электронов, а вместо стеклянных линз - электромагнитные катушки. Электроны имеют очень малую длину волны, поэтому разрешение достигает 0,1 нм - это в 2000 раз выше, чем у светового!

Увеличение - до ×1 000 000. Но есть жёсткое ограничение: образцы должны быть мёртвыми, высушенными, помещёнными в вакуум и часто напылёнными тяжёлыми металлами. Жизнь под таким микроскопом не увидеть.

Главные отличия: таблица сравнения

Что видно в световой микроскоп, а что - в электронный

В световой микроскоп видны:

• Клетки (растительные и животные)
• Ядра и ядрышки
• Хлоропласты
• Митохондрии (крупные)
• Вакуоли
• Хромосомы (во время деления)

В электронный микроскоп (дополнительно) видны:

• Вирусы
• Рибосомы
• Молекулы ДНК и РНК
• Мембраны клеток (в деталях)
• Поры в ядерной оболочке
• Структура белков и ферментов
• Отдельные атомы (в особых режимах)

Важно для ЕГЭ: рибосомы, вирусы и тонкие мембраны НЕ видны в световой микроскоп - это частая ошибка в тестах!

Почему электронный микроскоп не видит живое

Причина - вакуум. Электроны могут лететь только в безвоздушном пространстве, иначе они столкнутся с молекулами воздуха и рассеются. Попадание живого объекта в вакуум означает мгновенную гибель: вода испаряется, клетка разрушается.

Кроме того, образцы для электронного микроскопа:

• обезвоживают спиртами
• заливают пластиком или смолой
• нарезают ультратонкими срезами (толщиной 50–100 нм)
• напыляют золотом или платиной (для растрового микроскопа)

Поэтому биологи используют оба прибора: световой - для живых процессов, электронный - для ультраструктуры.

Что такое разрешение и увеличение - не путайте!

Это две разные характеристики, и на ЕГЭ любят ловить на этом:

• Увеличение - во сколько раз прибор увеличивает изображение (×100, ×1000). Это просто размер картинки.
• Разрешение - минимальное расстояние между двумя точками, которые микроскоп может показать раздельно. Чем выше разрешение, тем мельче детали видны.

Пример:

• Глаз человека: разрешение ~0,1 мм (100 мкм)
• Световой микроскоп: 0,2 мкм — в 500 раз лучше глаза
• Электронный микроскоп: 0,1 нм — в 1 000 000 раз лучше глаза!

Именно высокое разрешение сделало возможным увидеть вирусы и молекулы.

Какой микроскоп используют в школе, а какой — в науке

В школе — только световой (оптический). С ним работают на уроках биологии, изучают строение клеток растений и животных, рассматривают инфузорий, дрожжи, плесень.

В науке и медицине используют оба:

• Световой — для диагностики (анализы крови, мазки, гистология), наблюдения за культурами клеток.
• Электронный — для вирусологии (идентификация вирусов), молекулярной биологии, нанотехнологий, расшифровки структуры белков и ДНК.

Что нужно знать про микроскопы для ЕГЭ по биологии

Краткий список фактов, которые могут быть в заданиях 1–21:

1. Роберт Гук (1665) - увидел и назвал клетку (световой микроскоп).
2. Антони ван Левенгук — первым увидел бактерий, эритроциты, сперматозоиды.
3. В световой микроскоп НЕ видны: рибосомы, вирусы, ДНК, тонкие мембраны.
4. В электронный микроскоп видны: рибосомы, вирусы, молекулы, мембраны, центриоли.
5. Разрешение светового - 0,2 мкм; электронного - 0,1 нм.
6. Увеличение светового - до ×2000; электронного - до ×1 000 000+.
7. Электронный микроскоп требует вакуума → объекты только мёртвые.

Главное резюме одной фразой:

Оптический - это «живой» взгляд на клетки, а электронный - это «мёртвый» снайперский выстрел в мир атомов и вирусов.