گلها، درختان، مردم، حشرات، پرندگان و ... چیزهایی است که همه ما هر روز سر راه خود می بینیم. با اینکه هم اینها از سلول ساخته شده اند، به زحمت می توان سلولهای آنها را دید.

سلولها خیلی کوچکند. یک سلول جانوری بین 10 تا 20 میکرون قطر دارد، یعنی پنج بار کوچکتر از کوچکترین ذره ای که شما می توانید با چشم خود ببینید. همین کوچکی سلول باعث شد تا زمان اختراع میکروسکوپ نوری، هیچ کس نفهمد که همه جانداران از سلول ساخته شده اند.

در سال 1665، رابرت هوک با یک میکروسکوپ نوری به تراشه های نازک چوب پنبه نگاه کرد. او تصویری شبیه شکل زیر دید. او هر یک از این بخشهای کوچک را یک سلول نامید، چون او را به یاد سلول های زندان می انداخت. چوب پنبه در واقع تعداد زیادی سلول گیاهی مرده است که فقط جداره آنها باقی مانده است. هوک اولین کسی بود که سلول را دید.

هر چه ابزارها و روش ها پیشرفت کرد، تصاویر بهتری به دست آمد.

میکروسکوپ نوری

با میکروسکوپ نوری می توان سلول را مشاهده کرد، اما از نور برای بزرگنمایی استفاده می شود. اجزایی از سلول کوچکتر از 500 نانومتر باشند به وضوح دیده نمی شوند. با میکروسکوپ می توان اندامهای اصلی سلول مانند هسته و میتوکندری را مشاهده کرد. معمولا برای اینکه تصاویر بهتری به دست آید، این اندامها را به مواد رنگی آغشته می کنند.

امروز برای مشاهده سلولها، ابتدا آنها را با مواد فلورسنت رنگ می کنند و سپس با میکروسکوپ فلورسنت آنها را می بینند. با استفاده از این میکروسکپها می توان حتی پروتئینها را هم دید.

میکروسکوپ الکترونی

در دهه 1940 اولین میکروسکوپ های الکترونی ساخته شد و دانشمندان توانستند پیچیدگی های درون سلول را به خوبی مشاهده کنند. در این میکروسکوپها به جای نور، از الکترونها استفاده می شود. چون طول موج الکترونها کمتر از نور است، تصاویر بزرگنمایی بسیار خوبی دارند و حتی می توان ذراتی با ابعاد 0.1 نانومتر را به خوبی دید. اما الکترون قدرت نفوذ خیلی بالایی ندارد و باید نمونه های ریزی با ابعاد 50 تا 100 نانومتر بسازیم. پس آماده کردن نمونه برای این میکروسکوپها کار ساده ای نیست. وضوح بالا آن، این امکان را به ما می دهد که تصاویر سه بعدی تهیه کنیم.

با میکروسکوپ الکترونی دو نوع تصویر می توان تهیه کرد: SEM و TEM. در SEM الکترونها را پس از انعکاس از سطح شی به یک گیرنده می فرستند. این کار در دفعات متعدد و برای لایه های مختلف نمونه انجام می شود و سپس با ترکیب این داده ها، یک تصویر سه بعدی به دست می آید. در TEM، الکترونها از نمونه عبور می کنند و به گیرنده می رسند. SEM برای مشاهده سطح اشیاء و TEM برای مشاهده عمق نمونه ها به کار می رود. در شکل زیر SEM، TEM و یک میکروسکوپ نوری با هم مقایسه شده است.

کریستالوگرافی با اشعه X

برای اینکه بتوانیم اجزای کوچکتر سلول مانند پروتئینها را ببینیم از این روش استفاده کنیم.

اشعه X به کریستالها تابانده می شود و پراش پیدا می کند. نور پراش پیدا کرده، جمع آوری می شود و با استفاده از آن تصویری از آرایش اتمهای مولکول به دست آید.

تولید تصاویر در این روش کار بسیار مشکل و پیچیده ای است. دشوارترین و طولانی ترین مرحله کار، تهیه نمونه هایی کریستالی است که برای این کار مناسب باشند. گاهی کشف ساختار یک پروتئین، چندین ماه طول می کشد. با وجود این همه مشکلات، این روش یکی از تکنیکهایی است که اکنون به طور گسترده برای روش کردن ساختمان پروتئینها استفاده می شود.