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Keine Zeit für Eiskristalle

Entwicklung der Kryo-Elektronentomographie

Schnappschuss eines Archaebakteriums © MPG/MPI für Biochemie

Die Entwicklung der zellulären Kryo-Elektronentomographie war eine Sisyphusarbeit: Hatten die Forscher ein Problem gelöst, so tauchte meist gleich das nächste auf. Trotzdem ließ sich Baumeisters Team, das unter anderem aus Biologen, Chemikern, Physikern und Informatikern besteht, nicht entmutigen. Und so entstand ein Verfahren, das die neuesten technologischen Erkenntnisse und Fortschritte kombiniert.

Zunächst gibt man die Lösung mit den Zellen, die man betrachten will, auf ein feines Netzchen, das so konstruiert ist, dass die Zellen nicht durchrutschen, trotzdem aber durch die Maschen hindurch sichtbar bleiben. Um das empfindliche Objekt „vakuumfähig“ zu machen und die Zellen in ihrem natürlichen Zustand zu bewahren, wird es schockgefroren. Dazu bringt man es blitzschnell in eine Flüssigkeit von minus 196 Grad Celsius.

Transmissions- Elektronenmikroskop "Polara" © MPG/MPI für Biochemie

Die Zellen kühlen so rasch ab, dass die Wassermoleküle in ihnen und um sie herum keine Zeit haben, Eiskristalle zu bilden. So bleiben die feinen Strukturen intakt – viele Zellen könnten sogar nach dem Auftauen weiterleben. Das Präparat befestigt man nun auf einem speziellen Probenhalter, der es mit flüssigem Stickstoff kühlt, damit die Probe während der Untersuchung nicht auftauen kann. Da seit einiger Zeit bekannt ist, dass Zellen der Strahlung umso besser standhalten, je kälter sie sind, beginnen die Martinsrieder Forscher neuerdings damit, die Proben noch weit unter die Stickstofftemperatur zu kühlen. Man benutzt dazu flüssiges Helium von minus 269 Grad.

In elegantem Hellgrau präsentiert sich die neueste Errungenschaft des Instituts: Das heliumgekühlte Transmissions- Elektronenmikroskop namens „Polara“ steht in einem Bunker des eigens für die Elektronenmikroskopie errichteten Neubaus, der gegen Erschütterungen und elektromagnetische Felder von außen gut abgeschirmt ist. Unspektakulär sieht es aus, und für mehrere Millionen Euro kann jeder so ein Gerät kaufen. Dass gerade die Forscher rund um Wolfgang Baumeister derart aufregende Bilder damit machen können, liegt an ihrer umfassenden Erfahrung. „Das Gebiet ist heute für viele Wissenschaftler attraktiv“, sagt Jürgen M. Plitzko, „und eine Reihe von Gruppen beschäftigen sich mittlerweile mit der Elektronentomographie. Konkurrenz belebt natürlich das Geschäft, doch noch haben wir einen Wissensvorsprung.“

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Stand: 18.03.2004

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Neuland in drei Dimensionen
Ein Blick ins Innere der Zelle

Zu viele Elektronen sind der Zelle Tod
Bestrahlungszeit darf nicht zu hoch sein

Keine Zeit für Eiskristalle
Entwicklung der Kryo-Elektronentomographie

Parallelrechner „entschleiert“ die Bilder
CCD-Kamera und Computer als Hilfsmittel

Das Chaos ordnen
Der Computer muss alles ertasten

„Phantomzellen“ als Testobjekt
Auf die Gesamtschau kommt es an

Mit „Salami-Taktik“ an dicke Zellen
Auf der Suche nach Neuland

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