1. Einführung: Aids: manchmal liest man auch seltsame Behauptungen...
1.1 Einleitung: Der Unterschied zwischen einem Laien und einem Fachmann
Kritik an der schulmedizinischen Lehrmeinung wird zu einem erheblichen Teil von medzinischen Laien geübt, die sich zwar oft sehr umfassende Informationen zusammengetragen haben und dabei einige finden, die ein schulmedizinisch geprägter Kritiker wegen seiner anderen (aber durchaus auch sinnvollen) Suchstrategie nie gefunden hätte - andererseits treten oft Irrtümer und Mißverständnisse auf, auf die ein Fachmann nie gekommen wäre, weil er es besser weiß. Beispiele für diese Irrtümer, möchte ich deshalb hier richtigstellen.
1.2 Paßt der Aids-Virus durch die Poren im Kondom?
Irgendwann einmal las ich, daß ein Kondom keinen Schutz vor Aids bieten könne, da die Viren wesentlich kleiner wären, als die Poren im Kondom. Damals erschien mir das denkbar. Inzwischen frage ich mich ernsthaft, wie es passieren konnte, daß über ein Jahr brauchte, um darauf zu kommen, warum das so nicht stimmen kann.
Ich weiß nichts darüber, ob es im Kondom wirklich etwas gibt, was man zu recht als Poren bezeichnen könnte - was ich allerdings weiß, ist, daß man einen Kondom zu Not als Luftballon oder Wasserbombe mißbrauchen kann.
Als Luftballon mißbrauchter Kondom - möglicherweise gab es deshalb ein Kind?
Luft und Wasser bestehen aus Molekülen die je aus nur 2 oder drei Atomen bestehen. Ein Aids-Virus besteht aus zwei einzelsträngigen identischen 9749 Basenpaare langen RNA-Bruchstücken, die zusammen in eine Eiweißhülle verpackt sind. Um diese Eiweißhülle herum ist Zytoplasma mit verschiedenen gelösten Eiweißen und dann noch einmal eine Membranhülle. - Alles in allem, ist der Viruspartikel im Durchmesser sicherlich tausend mal so groß wie ein Wassermolekül 1. S.1060ff - und wenn Wasser nicht durch einen Kondom hindurchgeht, dann tuts ein Virus sicher auch nicht.
Wenn also ein Kondom Löcher hat, durch die ein Virus durchkommt, dann weil er beschädigt ist.
Die EU gab dann auch als Antwort auf dieses Gerücht eine Presseerklärung heraus, daß Kondome bei sachgemäßem Gebrauch sicheren Schutz vor AIDS bieten.5. Dieser Aussage kann ich nicht so ganz zustimmen, denn so weit ich gehört habe, kommt es doch immer wieder mal vor, daß ein Kondom kaputt geht und ich glaube so etwas bezeichnet man eher als Pech als als unsachgemäßen Gebrauch.
Schemazeichnung des Transportpartikels oder Virions vom Aidsvirus. Das konusförmige Kapsid der Viren enthält die Erbsubstanz des Virus in Form von RNA. Bei den Fortsätzen außen an der Hüllmembran handelt es sich um das Glycoprotein, mit dem der Virus an der Zellmembran andockt.3
In dem Artikel "HIV -Realität oder Artefakt" von Stefan Lanka las ich "Kein Foto eines isolierten HIV-Partikels ist je veröffentlicht worden und das gleiche gilt für dessen Eiweiße und sein genetisches Material." Diese Aussage ist nicht widerlegbar, wurde in ihrer Bedeutung aber gründlich fehlinterpretiert und ich unterstelle Lanka, daß er diese Fehlinterpretation beabsichtigt hat, anders kann ich mir nicht erklären, was dieser irreführende Satz sonst in seinem AIDS-kritischen Artikel zu suchen hatte!52.
Warum es keine Photos von Aids-Viren gab, als Lanka seinen Artikel schrieb und warum er sich den Satz besser hätte sparen sollen:
Photographie kommt von altgriechisch φῶς phōs, im Genitiv φωτός photós ‚Licht‘ und γράφειν graphein ‚schreiben‘, ‚malen‘, ‚zeichnen‘, bedeutet also also „lichtmalen“. Sichtbares Licht hat eine Wellenlänge von ca. 400-800nm, die theoretische Auflösungsgrenze eines Lichtmikroskops liegt ungefähr in derselben Größenordnung, nämlich bei 200nm4. S.526. Viren haben Größen von etwa 30-200nm1. S.262f - Sie sind also kleiner als die Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Gegenstände in der Größenordnung der Wellenlänge von sichtbarem Licht und kleiner lassen sich mit einem Lichtmikroskop nicht mehr richtig darstellen, da durch Interferenzen jedes Bild so sehr verzerrt würde, daß man nichts Sinnvolles mehr erkennen kann. Virenbilder sind deshalb nicht mit einem Lichtmikroskop hergestellt und deshalb auch keine echten Fotos im engeren Sinne, auch wenn man sie oft trotzdem so nennt.
Um dieses Auflösungsproblem zu umgehen, verwendet man meist verschiedene Elektronenmikroskope, die je nach Funktionsprinzip unterschiedliche höhere Auflösungen haben, daneben gibt es noch das Rasterkraftmikroskop, das im Extremfall sogar einzelne Atome darstellen kann. Ihre Bilder sind durchaus ebenso ernst zu nehmen, wie das Photo eines lichtmikroskopischen Bildes.
Seit 1996, also nachdem dieser Artikel von Lanka ursprünglich geschrieben wurde, wurden auch funktionierende Röntgenmikroskope entwickelt, die aufgrund der geringeren Wellenlängen der Röntgenstrahlung Auflösungen haben, die zur Darstellung von Viren geeignet sind47., 49..
Die Frage, ob es elektronenmikroskopiche Bilder oder vergleichbar automatisierte Abbildungen vom Aids-Virus gibt, ist damit natürlich noch nicht beantwortet.
Prinzipiell gibt es einige Bilder - die gab es auch schon 1984/1985 - die als Photos des Aids-Virus beschrieben werden und vom Aussehen der Bilder her auch mit der Beschreibung des Virus übereinstimmen. - Also gibt es zuerst mal keinen Grund zu bezweifeln, daß es sich tatsächlich um ein Bild des Aids-Virus handelt.
Transmissionselektronenmikroskopisches Bild der Transportpartikel oder Virionen vom Aidsvirus aus dem Jahr 1985. Das konusförmige Kapsid der Viren ist in unterschiedlicher räumlicher Ausrichtung zu sehen. Bei der näherungsweise runden Hülle handelt es sich um eine Membran ähnlich einer Zellmembran, daher kann sie sich verformen.
2.
Im selben Artikel hat Stefan Lanka einen Kasten eingefügt, in denm er sich über ein elektronenmikroskopisches Bild ausläßt. Beim ersten Lesen ca. 1998 hat mich dieser Abschnitt in meinen Zweifeln an AIDS-Bildern bestärkt, die durch die obige irreführende Aussage ausgelöst wurden. Beim heutigen (5. Januar 2021) lesen frage ich mich, was dieses haltlose Gefasel eigentlich soll. Durch die Bildagentur wurde jemand, der ein Bild lediglich eingefärbt hatte, als Fotograph bezeichnet, was Lanka unbedingt breit ausführen muß, er läßt sich über eine veraltete Bezeichnung der Krankheit aus und schreibt "Tatsächlich sind auf dem Photo lediglich Transportpartikel zu zu sehen, wie jeder Zellbiologie sie kennt". Diese Transportpartikel oder Virionen sind natürlich genau das, was sich der Laie unter einem Virus vorstellt, während er sich die in der Zelle aktive Variante des Virus schlecht vorstellen kann, da die Bestandteile des Virus recht weit über die Zelle verteilt sind und einfach nicht so griffig aussehen, wie ein Virion. Daß wir das Virion oder den Transportpartikel "Virus" bezeichnen, ist ungefähr so als würde man den Samen einer Pflanze mit dem Namen für die gesamte Pflanze bezeichnen. Es ist nicht falsch, aber wir sehen doch die ausgewachsene Pflanze als die wesentliche Form einer Pflanze und nicht ihren Samen. Indem er hier das deutsche Wort "Transportpartikel" nennt, suggeriert Lanka, das wäre etwas völlig anderes als der Virus selbst, obwohl es sich hier ja tatsächlich um so etwas wie den Samen des Virus handelt und genau dieser Same das ist, was wir im Volksmund als Virus bezweichnen. Besonders amusant ist, daß er hier das sachlich falsche Wort Foto verwendet, obwohl er sich vorher genau über die Verwendung der Bezeichnung für den Fachmann und nur für den verständlich ausgelassen hat.51.
Insgesamt habe ich den Eindruck, daß sich Stefan Lanka große Mühe gegeben hat, einen Artikel zu schreiben, der für Laien eine völlig andere Bedeutung zu haben scheint, als er sie für Fachleute hat und so etwas gehört sich einfach nicht. Er spielt hier mit der Gesundheit von Menschen, indem er die Laien absichtlich irreführt.
Wenn der Aids-Virus in der Zelle aktiv ist, wird seine RNA durch Reverse Transkriptase in DNA übersetzt und als solche in die DNA des Zellgerns integriert. Außerhalb des Zellkerns sind diverse Virenproteine aktiv, um die neuen Viren herzustellen, die sobald sie fertig sind ausgeschleust werden. Der Virus hat also innerhalb der Zelle eine ganze Virenfabrik installiert.
Die DNA im Zellkern und die molekulare Virenfabrik in der Zelle sind zusammengenommen die in der Zelle aktive Form des Virus. Daß im Bild "HI-Virus" und "neues Virus" an den Virionen oder Transportpartikeln steht, zeigt sehr deutlich, daß der Ersteller des Bildes sich das Virion vorstellt, wenn er AIDS-Virus sagt.
Ein Nanometer (nm) ist ein tausenstel Mikrometer (μm), ein Mikrometer ist ein Tausenstel Millimeter (mm).
Lichtmikroskopie: Auflösungsgrenze in der Größenordnung der Wellenlänge des sichtbaren Lichts 400-800nm, UV-Licht: 100nm-400nm, Röntgenmikroskop: 1nm-100nm
Elektronentransmissionsmikroskop: Ähnlich aufgebaut wie Lichtmikroskop, Auflösungsgrenze entsprechend der Wellenlänge, die dem Elektronengewicht zugeordnet werden kann
Rasterkraft- und Rasterelektronenmikroskope: Auflösung einzelner Atome
VB198.1
Einleitung: Ein wenig Mikroskopiegeschichte und die Evolutionstheorie
Die heute üblichen Lichtmikroskope funktionieren indem man mit mehreren hintereinander geschalteten Lupen eine insgesamt wesentlich größere Auflösung erreicht, als mit einer einzelnen Linse zu erreichen wäre. Das typische Schulmikroskop hat folgenden Aufbau:
Einfaches Lichtmikroskop:
A) Okular, B) Objektiv, C) Objektträger, D) Beleuchtungslinsen, E) Objekttisch, F) Beleuchtungsspiegel
Die Linsen sind blau eingezeichnet.
In der Durchlichtmikroskopie kommt das Licht genau wie im obigen Bild angedeutet, von unten und fällt durch das Präparat auf dem Objektträger hindurch.
Ungefärbtes mit einem Durchlichtmikroskop erstelltes Bild:
Zellen aus der Mitte eines Blattes vom Hautfarnähnlichem Blausternmoos (Cyrtomnium hymenophylloides) mit gut sichtbaren Blattgrünkörperchen.
Fotostacking: So primitiv, wie es aussieht, ist das Bild jedoch nicht erstellt: Mittels Fotostacking wurden aus mehreren Bildern jeweils die Bereiche ausgewählt, die am schärfsten waren und das dann zu einem Gesamtbild zusammengebaut, das einen größeren Schärfebereich hat53.. Das Prinzip kann man an folgender Bilderfolge ganz gut erklären, doch Fotostacking geschieht normalerweise nicht, wie ich es unten gemacht habe, von Hand und aus nur zwei Bildern, sondern weitaus mehr Bilder werden mit einer geeigneten Software automatisiert zusammengesetzt.
Ein Konfokalmikroskop kann man sich grob so vorstellen, daß es wie unsere Bildschirme das Mikroskopbild mit einem Punkteraster Punkt für Punkt erstellt. Nur geschieht das nicht zweidimensional wie auf einem Digitalbildschirm sondern dreidimensional, als würde man die Bildpunkte mehrerer Digitalbildschirme übereinander stapeln, so daß man ein dreidimensionales Bild erhält. Je nach Ziel der Untersuchung kann man dann aus den gespeicherten dreidimensionalen Bildpunkten eine Bildebene herausgreifen und nur die darstellen oder in irgendeiner sinnvollen Form die dreidimensionale Anordnung von irgendetwas darstellen.
In diesem Fall ist Konfokalmikroskopie mit Fluoreszensmikroskopie gekoppelt. Dargestellt ist eine Zelle aus der Osteosarkom-Zell-Linie U2OS, in der die Aktinfilamente mit Phalloidin angefärbt wurden.
Eine Darstellungsmöglichkeit eines Konfokalmikroskopbildes ist, wenn man die weiter vorne liegenden Bildebenen in anderen Farben darstellt als die weiter hinten liegenden Ebenen. Um das zu veranschaulichen hat der Ersteller der Aufnahme das Bild zunächst nur unvollständig zusammengesetzt. Im Bild links oben sind die vordersten Bildebenen violett, blau und grün zu sehen. Im Bild rechts oben sind die mittleren Bildebenen in grün, gelb und orange zu sehen. Im Bild links unten die hintersten Bildebenen in orange und rot. Das Bild rechts unten ist das zusammengebaute Bild mit allen Bildebenen. Für ein anderes Bild desselben Erstellers war angegeben daß auf diese Weise 103 Ebenen zu einem Bild zusammengefaßt wurden, man kann also annehmen, daß jedes der drei Einzelbilder schon aus über 30 so zusammengefaßten Ebenen bestand.
VB218.6.5.2
Aktin und Myosin - Konformationsänderungen, um Bewegung zu erzeugen
In der Architektur stellt sich das Problem, daß man in der Bauzeichung ein dreidimensionales Gebäude auf einem zweidimensionalen Blatt Papier darstellen muß und trotzdem alle wesentlichen Informationen über den räumlichen Aufbau des Gebäudes in den Bauzeichnungen unterbringen muß. Dieses Problem wird gelöst, indem man mehrere Ansichten, Grundrisse und Schnitte zeichnet.
Die Tomographie wendet letztlich das umgekehrte Prinzip an. Man macht mehrere Aufnahmen (eigentlich unendlich viele) eines teilweise durchsichtigen Objekts und errechnet daraus dessen räumlichen Aufbau.
In der klassischen Tomogaphie geschieht dieses "errechnen" mechanisch. Strahlenquelle und Fotoplatte werden gegenläufig bewegt, mit dem Ergebnis, daß alle anderen Schichten des durchleuchteten Körpers verschwimmen und nur die dargestellte Schicht scharf abgebildet wird. Davon, wie schnell die Röntgenquelle und die Röntgenplatte bewegt wird, hängt ab, welche Schicht abgebildet wird.
Das Prinzip der klassischen Tomographie oder klassischen Schichtaufnahme.
Die Strahlenquelle X wird von links nach rechts bewegt, die Röntgenplatte D wird in der entgegengesetzten Richtung bewegt. Es sind zwei Zeitpunkte in dieser Bewegung dargestellt t1 und t2. Die beiden Punkte (rot und violett) auf der dargestellten Schicht S erscheinen in beiden Positionen - und auch in allen zwischen t1 und t2 liegenden Zeitpunkten - an derselben Stelle, die auf der Röntgenplatte D ebenfalls rot und blau dargestellt ist, während sich der orangene und grüne Punkt auf der Röntgenplatte D wie dargestellt verwischt werden. Bei dem weiter obel liegenden grünen Punkt liegt der erste Bildpunkt außerhalb der Röntgenplatte D.
Bei der Computertomographie geschieht das Errechnen der Bildpunkte nicht mechanisch sondern wird durch einem Computer erledigt, der dann aus der so erstellten Dichtekarte wiederum die gewünschten Ansichten und Schnitte errechnet.
Wie Computertmographie prinzipiell funktioniert, kann man sich anschaulich machen, wenn man folgende beide Bilder vergleicht.
Haut der Fingerkuppe - Einzelbild aus dem nächsten Filmchen
Wenn ein Gegenstand wie das Hautstück oben in Ruhe ist, könnte man nicht sagen, welche der als Schlängellinien zu sehenden Ausführungsgänge der Schweißdrüsen im Bild vorne oder hinten ist. Wenn man das Hautstück im Bild dreht wie unten, kann man dagegen die genaue räumliche Lage der einzelnen Strukturen erkennen. Wenn wir ein solches Bild eines sich drehenden Gegenstandes anschauen, übernimmt unser Gehirn die Aufgabe, die bei der Erstellung einer Computertomographie der Computer ausführt, errechnet aus den Einzelbildern der Bildfolge die räumliche Lage der Strukturen im Bild und wie durchsichtig und undurchsichtig sie sind.
Mit Optischer Kohärenztomographie erstellte dreidimensionale Aufnahme der Haut der Fingerkuppe. Die Linien des Fingerabdrucks (oben) und die darunterliegenden Hautleisten der Lederhaut, sowie die geschlängelten Ausführgänge der Schweißdrüsen sind zu erkennen.
In der Computertmographie erstellt der Computer aus den errechneten Werten für die Durchsichtigkeit der einzelnen Stellen eine Dichtekarte des untersuchten Präparats, die die Durchsichtigkeit oder Undurchsichigkeit der einzelnen Stellen auflistet. Von dieser Dichtekarte können dasnn Scheiben als Bilder ausgedruckt werden oder unterschiedliche Ansichten oder räumliche Modelle erstellt werden. Ein Beispiel für so erstellte Abbildungen findet sich unten, bei der Kryoelektronenmikroskopie.
VA83.4.3
Kryoelektronenmikroskopie (Kryo-EM) und mikroskopische Tomographie
Das obige Bild wurde zwar zur Anschaulichmachung der normalen Computertomographie verwendet aber mit Optischer Kohärenztomographie erstellt, die etwas anders funktioniert.
Sinn der Optischen Kohärenztomographie ist es, Strukturen im Inneren des Körpers aber nahe der Oberfläche, so weit Licht eindringen kann, in mikroskopischer Auflösung untersuchen zu können, ohne sie rausschneiden zu müssen. Es ist schließlich viel angeenehmer den Finger einfach unter einen Skanner zu legen, um eine mikroskopische Aufnahme der Haut zu erhalten, als ein Stück Haut herauszuschneiden und es unter dem Mikroskop zu untersuchen. Und bei der Untersuchung des Auges von einem lebenden Menschen, wo die optische Kohärenztomographie meist eingesetzt wird, will man ganz bestimmt nicht Stücke aus der Netzhaut herausschneiden!
Während die klassischen Tomographie Strahlenquelle und Fotoplatte in entgegengesetzte Richtungen verschiebt, so daß alles außer der gewünschten Bildebene verschwimmt, arbeitet die Optische Kohärenztomographie mit Interferenzen, um alles außer der Bildebene verschwinden zu lassen.
Wenn sich zwei Wellen derselben Wellenlänge überlagern, können sie sich gegenseitig verstärken oder auslöschen, je nachdem wie sie sich überlagern. Wie das funktioniert, habe ich anhand der Guitarrensaite erklärt.
VB20121.2.1
Die Schwingung der Guitarrensaite - eine transversale Schwingung
Mit demselben Prinzip kann man auch zweidimensionale Muster, sogenannte Chladnische Klangfiguren erzeugen.
VB20121.2.3
Chladnische Klangfiguren und was man daraus über Musikinstrumente lernen kann)
Die Holographie benutzt dieses Prinzip der Überlagerungen von Wellen, um dreidomensionale Bilder zu erzeugen.
Bei einer Holographie teilt man mit einer halbtransparenten Platte einen Laserstrahl in zwei halb so helle Laserstralen. Der erste, der Beleuchtungsstrahl, fällt auf ein Objekt, das auf einer Fotoplatte abgebildet werden soll. Der andere Teil des Strahls, die Referenzwelle wird zu derselben Fotoplatte geleitet, so daß sich das vom Gegenstand zurückgeworfene Licht mit diesem Referenzstrahl überlagert. Auf dem Film ist dann etwas zu sehen, mit dem wir nichts anfangen können, eine Artmuster aus Strichen und Punkten. Wenn man diesen Film dann mit demselben Laser bestrahlt, erscheint ein räumliches Bild des abgebildeten Gegenstandes in der Luft vor dem Film. Daß ein solches Bild entsteht funktioniert nur mit Licht, daß über größere Strecken kohärent, also so geordnet ist, daß ein solcher Vergleich überhaupt möglich ist.
Bei der Optischen Kohärenztomographie wird das Prinzip mit Beleuchtungs- und Referenzstrahl ebenfalls verwendet, jedoch wird Licht mit einer sehr kurzen Kohärenzwellenlänge verwendet, so daß nicht ein ganzes dreidimentionales Bild abgebildet wird, sondern jeweils nur eine mikroskopisch dünne Ebene erkennbar bleibt, während alles andere verschwimmt, weil sich ungeordnete Wellen zufällig überlagern.
Die Hämatoxylin-Eosin-Färbung, oft abgekürzt als H&E-Färbung oder HE-Färbung dient der Unterscheidung verschiedener Gewebestrukturen im mikroskopischen Bild anhand von zwei verschiedenen Einzelfärbungen und ist eine der am weitesten verbreiteten Routinefärbemethoden für morphologische Untersuchungen.
Die Gram-Färbung (oder Gramfärbung) ist eine vom dänischen Bakteriologen Hans Christian Gram (1853–1938) entwickelte Methode zur differenzierenden Färbung von Bakterien für die mikroskopische Untersuchung. Sie ermöglicht es, Bakterien in zwei große Gruppen, die sich im Aufbau ihrer Zellwände unterscheiden, einzuteilen. Es werden grampositive und gramnegative Bakterien unterschieden. Allerdings können nicht alle Bakterienarten durch diese Technik klassifiziert werden, so gibt es auch gramvariable und gramunbestimmte Arten.
Lichtmikroskopisches Bild mit kugelförmigen grampositiven Bakterien der Art Staphylococcus aureus (violett) und länglichen gramnegativen Bakterien der Art Escherichia coli (rosa)
3.3.3 Antikörperfärbung, Immunfärbung oder Immunmarkierung
Hier wird ausgenutzt, daß Tiere wie auch wir Menschen ein Immunsystem haben, mit dem es gegen alles Antikörper produziert, das nicht in diesen Körper hineingehört. Solche Antikörper sind hoch spezifisch, das heißt sie sind genau das was man braucht wenn man eine bestimmte Struktur gezielt markieren will. Während bei einer direkten Antikörperfärbung nur ein Antikörper verwendet wird, an den direkt der Farbstoff geheftet wird, arbeiten indirekte Antikörperfärbungen mit zwei Antikörpern, von denen der eine Antikörper gegen den anderen Antikörper gerichtet ist.
Die braunen Flecken sind Senile Plaques in der Gehirnrinde, die mit Hilfe von Antikörpern gegen Amyloid Beta markiert wurden.
Die obige Amyloid Beta Färbung verwendet ist eine direkte Antikörperfärbung. Eine indirekte Antikörperfärbung ist unten bei den strukturspezifischen Fluoreszenzfärbungen erwähnt, nämlich "Bodipy FL goat anti-mouse IgG"
VA83.3.4.3
Strukturspezifische Fluoreszensfärbungen
3.4 Fluoreszensmikroskopie mit Techniken, um gezielt das Gesuchte anzufärben
3.4.1 Das Grün Fluoreszierende Protein (GFP) - Auslöser einer Revolution in der Fluoreszensmikroskopie
Osamu Shimomura et al. beschrieben das grün fluoreszierende Protein 1962 zuerst in einem Artikel über das Aequorin, beides waren leuchtende Proteine der Qualle Aequorea victoria22.
197718. begann Martin Chalfie bei Sydney Brenner am "Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology" in Cambridge in England an der Nematode Caenorhabditis elegans zu arbeiten. 1989 brachte ihn eine Rede von Paul Brehm an der Columbia University, wo Chalfie damals arbeitete, das erste mal auf den Gedanken, das grün fluoreszierende Protein zu verwenden, um Antikörper zum Leuchten zu bringen, so daß die Strukturen, die man finden will, im lebenden Tier leuchten. Nachdem Douglas C. Prasher 1992 die cDNA grün fluoreszierenden Proteins isolierte, veröffentlichte Chalfie 1993 einen wissenschaftlichern Artikel mit dem Titel "Glow worms: A new method of looking at C. elegans gene expression"19. 1994 veröffentlichte er zusammen mit Prasher den mit dem Titelbild von dieser Ausgabe der Zeitschrift Science verbundenen Artikel "Green fluorescent protein as a marker for gene expression"20. Für seine Arbeit zum grün fluoreszierenden Protein erhielten Osamu Shimomura, Martin Chalfie und Roger Y. Tsien 2008 den Nobelpreis für Chemie21..
Bändermodell vom grün fluoreszierenden Protein (Green Fluorescent Protein, kurz: GFP) der Qualle Aequorea victoria
Mit der Zeit wurde diverse fluoreszierenden Proteine gefunden oder entwickelt, die mit dem Grün Fluoreszierenden Protein nahe verwandt sind aber in anderen Farben leuchten28..
Um zu veranschaulichen, wie viele unterschiedliche Farben ein in Bakteriengene eingebauter Fluoreszensfarbstoff haben kannt, malte der Forscher Nathan Shaner mit Bakterienkulturen diese "San Diego beach scene" in einer Petrischale. Die verwendeten Farbstoffe sind BFP, mTFP1, Emerald, Citrine, mOrange, mApple, mCherry and mGrape.
In der Fluoreszensmikroskopie wird oft der fluoriszierende Farbstoff genau an das geheftet, von dem man wissen will, wo es zu finden ist. Das erste Beispiel von Martin Chalfie hat das mit Gentechnik erreicht. In diesem Fall wurde es in das Ende vom mec-7 Gen von C. elegans20. eingebaut, über das man heute weiß, daß es ein Ortholog (ein Gen mit ähnlicher Abstammung aber nicht am selben Genort) des menschlichen Tubulingenes ist. Die nächsten menschlichen Verwandten des Gens sind TUBB6 (tubulin beta 6 class V) and TUBB8 (tubulin beta 8 class VIII).26. Das Genprodukt von mec-7 spielt bei Tastempfindungen eine Rolle, wie Chalfie damals herausfand20..
Das Gen für das Grün Fluoreszierende Protein (GFP) wurde in die Gene verschiedenster Organismen eingebaut um unterschiedliche Proteine anzuzeigen.
Konfokalmikroskopisches Bild (Nur eine Ebene des Präparates ist beleuchtet und dargestellt) der Mikrotubuli in den Keimblättern der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Erkennbar sind auch einige Spaltöffnungen. Die Mikrotubuli sind durch das Microtubuli-Reporter-Gen GFP–MBD markiert, das aus einem Mikrotubuli-Assoziierten Gen der Säugetiere, das als MAP4 abgekürzt wird und dem Grün Fluoreszierenden Protein zusammengesetzt ist. Aus dem fertigen RNA-Transkript von dieser Einheit wurde mir Reverse Transkriptase eine cDNA hergestellt, die zunächst in den "plasmid expression vector pGex2T" von Pharmacia Biotechnology in Piscataway, NJ eingebaut und in der Bakterie Escherichia coli BL21 vermehrt. As den so vermehrten Bakterien wurde das Plasmid extrahiert und verwendet, zunächst um es in das Genom von Zellen der Ackerbohne (Vicia faba)30. später in das Genom verschiedener Pflanzen einzubauen.
Endothelzellen aus der Inneren Wand (Endothel) von Lungenarterien des Rindes (Bos taurus) unter dem Mikroskop.
Blau: Zellkerne, Farbstoff: 4′,6-Diamidin-2-phenylindol, kurz DAPI, ist ein Fluoreszenzfarbstoff, der in der Fluoreszenzmikroskopie zur Markierung von DNA eingesetzt wird.
Grün: Mikrotubuli, Farbstoff: Bodipy FL goat anti-mouse IgG, es handelt sich um zwei zusammenebaute Antikörper.
Rot: Aktin, Mit rot fluoreszierendem Phalloidin wurden die Aktinfilamente markiert.
4′,6-Diamidin-2-phenylindol, kurz DAPI, ist ein Fluoreszenzfarbstoff, der in der Fluoreszenzmikroskopie zur Markierung von DNA eingesetzt wird.23.
Bodipy FL goat anti-mouse IgG13.: ist eine indirekte Antikörperfärbung.
Der Name "Bodipy FL goat anti-mouse IgG" des Färbemittels hat mehrere Namensbestandteile
Bodipy FL ist der Handelsname des hellgrünen Fluoreszenzfarbstoffes C16 (4,4-Difluoro-5,7-Dimethyl-4-Bora-3a,4a-Diaza-s-Indacene-3-Hexadecanoic Acid) 12.
Er enthält zwei Tiere im Namen, nämlich goat für Ziege und anti-mouse, was heißt "gegen die Maus", also Ziege gegen Maus
IgG ist die Abkürzung für Immunglobulin G, die Antikörper (Immunglobuline) der Klasse G, die vor allem gegen Viren und Bakterien wirken.
Zunächst wird eine Ziege benutzt, um Antikörper herzustellen, die an die Antikörper der Hausmaus (Mus musculus) andocken, indem man der Ziege Mausantikörper oder Teile davon spritzt. Diese Antikörper werden dann aufgereinigt und an die so produzierten Anti-Mäuseantikörper der Ziege wird der fluoriszierende Farbstoff Bodipy FL gebunden, so daß man fluorizierende Anti-Mäuseantikörper der Ziegen hat. Danach werden Mäuse benutzt, um Antikörper zu erhalten, die an die gewünschte Struktur andocken - in diesem Fall Mikrotubuli - Man erhält also Mäuseantikörper gegen Mikrotubuli. Mischt man die beiden Antikörper, binden die Anti-Mäuseantikörper-Antikörper der Ziege an die Anti-Mikrotuli-Mäuseantikörper und man erhält Anti-Mikrotubuli-Antikörper, die fluoriszieren, weil ein fluoriszierender Antikörper dran hängt.
Phalloidin:
Phalloidin ist der Hauptvertreter der Phallotoxine und eines der Toxine des Grünen Knollenblätterpilzes (Amanita phalloides) Bei oraler Aufnahme ist Phalloidin unwirksam, da es vom gesunden Darm nicht aufgenommen wird. Doch injiziert verändert es infolge seiner irreversiblen Bindung an polymerisiertes Aktin insbesondere die Zellen der Leber und kann innerhalb weniger Stunden tödlich wirken; die LD50 (Maus i.p.) beträgt 2 mg/kg10.. Die hohe Affinität zu filamentösem (F-)Aktin kann in spezifischen molekularbiologischen Färbetechniken genutzt werden, um Anteile des Cytoskeletts sichtbar zu machen. Dabei wird Phalloidin eingesetzt, an das ein fluoreszierender Farbstoff gebunden ist. Die Verteilung von Aktin wird mit höherer Auflösung dargestellt als bei einer Antikörperfärbung.9..
In situ Hybridisierung:
Bestimmte Gene und andere DNA-Sequenzen, die Wörter des genetischen Codes, kann man mit in situ Hybridisierung genauso einfach finden, wie man die Wörter eines Textes finden kann, indem man sie sich mit der suchfunktion des Browsers farbig markieren läßt. Und das funktioniert sogar mit Leuchtfarben!
VB218.7
DNA
Die in situ Hybridisierung nutzt aus, daß DNA- und RNA-Stränge sich mit komplementärer DNA oder RNA spontan paaren und man deshalb ein Strück DNA oder RNA mit flureszenzfarbe benutzen kann um eine bestimmte DNA-Sequenz zu finden.
Oben: Zellkern eines menschlichen Fibroblasten, in dem alle 24 verschiedenen Chromosomen (1 - 22, X und Y) per Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) mit einer unterschiedlichen Kombination von insgesamt 7 Fluorochromen angefärbt wurden. Gezeigt ist eine mittlere Ebene in einem deconvolvierten Bildstapel, der mit Weitfeld-Mikroskopie aufgenommen wurde.
Unten: Falschfarben-Darstellung aller Chromosomenterritorien, die in dieser Fokusebene sichtbar sind, nach Computer-Klassifikation.
3.5 Auflösungsgrenze verschieben, indem man anderes Licht nimmt
3.5.1 Kurzwellige Röntgenstrahlung und die Tücken der Konstruktion eines Röntgenmikroskops
Sichtbares Licht hat eine Wellenlänge von 400-800nm und in der Größenordnung dieser Wellenlänge liegt die Auflösungsgrenze hiermit betriebenen Mikroskope. Wenn man etwas erkennen will, was kleiner als das durchschnittliche Bakterium ist, braucht man aber höhere Auflösungen. Röntgenstrahlung hat eine Wellenlänge von 1nm-100nm, daher kann man Strukturen von grob einem hunderstel der Größe auflösen, wie das mit einem Lichtmikroskop möglich wäre.
Ganz so einfach, daß man sagen könnte, man nehme einfach ein Mikroskop und schicke anderes Licht durch, ist das allerdings nicht. Es beginnt damit, daß wir dann etwas unternehmen müssen, um uns das Licht sichtbar oder meßbar zu machen. Man kann das entstehende Bild nicht einfach ansehen. Das ist aber noch der einfache Teil, denn daß sich mit normalen Photoplatten Röntgenbilder aufnehmen lassen, stellte Wilhelm Conrad Röntgen schon 1895 in seiner ersten Beschreibung seiner Untersuchung der Röntgenstrahlung fest. Er war aber auch der Ansicht, daß es keine geeigneten Linsen dafür geben kann, da Glas die Strahlung nicht erkennbar bricht.48.
Besonders kurzwellige und deshalb besonders energiereiche Röntgenstrahlung nennt man harte Röntgenstrahlung. Bis eine brauchbare Linse für diese harte Röntgenstrahlung gefunden war, dauerte es über hundert Jahre. 1996 wurden dann wissenschaftliche Artikel veröffentlicht in denen zu lesen war, daß Materialien wie Aluminium verwendet werden können, da sie Röntgenstrahlung schwach in die umgekehrte Richtung brechen wie sichtbares Licht durch Glas gebrochen wird. Wenn man in einer Reihe hintereinander viele kleine linsenförmige Löcher bohrt ergeben sie daher eine geeignete Linse für harte Röntgenstrahlung.47., 49. Nach diesem Durchbruch wurde die Linsentechnik für Röntgenmikroskope dann zunehmend perfektioniert, so daß es inzwischen ganz brauchare Röntgenmikroskope gibt.
Ein weiteres Problem ist, daß man eine ausreichend starke Röntgenquelle braucht. Hierfür wird häufig Synchrotronstrahlung verwendet46..
Die ersten Versuche, Kristallstrukturen aufzulösen arbeiteten nicht mit Abbildungen durch Linsensystemen sondern sie nutzten die regelmäßige Anordnung der Atome in einem Kristall, um ein Inteferenzmuster zu erzeugen, von dem dann auf die Kristallstruktur zurückgeschlossen werden konnte.
VB218.3.3.1
Elektronendiffraktion an Kristallgittern: Das Elektron als Welle
Um die genaue räumliche Anordnung von Molekülen bis hin zu einzelnen Atomen zu untersuchen, verwendet man heute Röntgenmikroskope, Elektronenmikroskope oder Rasterkraftmikroskope.
VA83.4
Elektronenmikroskop
Alle diese Mikroskope sind mit dem Problem verbunden, daß relativ viel Energie verwendet wird um eine relativ leicht kaputtzukriegende Struktur zu untersuchen. Beim Rasterkraftmikroskop ist uns das klar, da der zu untersuchende Gegenstand mit einer Migkroskopspitze abgetastet wird. Beim Elektronenmikroskop, kommen wir noch drauf, weil uns die Schule gelernt haben und Elektronen als kleine Kügelchen vorzustellen. Aber auch Licht kann eine Energie haben, die Moleküle mal eben zerschießt und das ist gerade bei harter Röngenstrahlung ein ernstes Problem.
Wenn man davon absieht, daß die Lichtquelle durch eine Elektronenquelle und die Linsen durch Wicklungen von Elektromagneten ersetzt sind, hat das Transmissionselektronenmikroskop im Prinzip denselben Aufbau wie ein Lichtmikroskop. Allerdings wird das Mikroskop gewöhnlich aus praktischen Gründen andersherum montiert als ein Lichtmikroskop, bei dem die Lichtquelle unten und das Okular zum reinschauen oben ist, während beim Elektronenmikroskop die Elektronenquelle oben ist und das Bild unten unter dem Objekt entsteht.45.
Transmissionelektronenmikroskopische Bilder wirken so ähnlich als hätte jemand mit einem Durchlichtmikroskop ein Schwarzweißbild gemacht, sie können aber wesentlich höhere Auflösungen erreichen.
Das Bild der AIDS-Viren oben ist ein Transmissionelektronenmikroskopisches Bild.
Wenn man beispielsweise die Fühler einer Wespe wie dieser Deutschen Wespe (Vespula germanica), die der Fotograph beim Eis naschen erwischt hat, unter dem Rasterelektronenmikroskop betrachtet, kann man feststellen,
daß selbst die scheinbar glatten Flächen auf der Fühleroberfläche von diversen verschiedene Formen von Sensillen bedeckt sind, die wie Vertiefungen, Haare oder Borsten wirken.
Während das obige Bild von der Fühleroberfläche einer Wespe, durchaus eine Auflösung hat, in der man auch ein Lichtmikroskopisches Bild erstellen kann (Siehe Auflösungsbalken unter dem Bild), nutzt das Bild von der Bakterie Streptococcus pneumoniae unten aus, daß Rasterelektronenmikroskope eine höhere Auflösung haben als Lichtmikroskope.
Ausschnitt aus einem Lichtmikroskopischen Bild von Streptococcus pneumoniae. Deutlich erkennbar ist, daß das Mikroskop hier an seine Auflösungsgrenzen stößt und deshalb sehr verschwommen ist.
Sehr viel stärker vergrößerte und immer noch scharfe rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Streptococcus pneumoniae. Unter anderem ist diese Bakterie ein Erreger von Lungenentzündungen
Die Kryoelektronenmikroskopie (Kryo-EM) ist eine Form der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), bei welcher biologische Proben bei kryogenen Temperaturen (≲ −150 °C) untersucht werden, damit die Moleküle stabiler sind. Die Auflösung der Kryoelektronenmikroskopie 0,2 nm (2 Å)
Das Beispielbild wurde erstellt, indem die Techniken der Kryoelektronenmikroskopie, mit der Transmissionselektronenmikroskopie und der der Computertomographie kombiniert wurden, um eine räumliche Dichtekarte des untersuchten Kaliumkanals zu erstellen. Die Reihenfolge der Aminosäuren innerhalb der Proteine ist aus anderen im Internet zu findenden Untersuchungen bekannt. In anderen Bildern in ihrem wissenschaftlichen Artikel haben die Autoren dann einzelne Aminosäuren innerhalb der Struktur anhand der bekannten Reihenfolge der Aminosäuren innerhalb der verschiedenen Proteine und anhand der Länge der Seitenketten der Abbildung zugeordnet und dann aus dem Ergebnis ein Bänderdiagramm des Proteins erstellt.43.
ATP-sensitiver Kaliumkanal des Goldhamsters (Mesocricetus auratus). DieBuchstabenkombinationen bezeichnen die einzelnen Untereinheiten des Kanals. Durch die Öffnung in der Mitte des Kanals bewegen sich die Kaliumionen. Von der Dichtekarte sind unterschiedliche Schnitte und Ansichten dargestellt.
(A) Mit Kryoelektronenmikroskopie (Kryo-EM) hergestellte Dichtekarte einer Seitenansicht des Kanalskomplexes mit einer Auflösung von 5.8 Å.
blau: die 4 Kir6.2 Untereinheiten
orange: TMD0 von SUR1
lavendel: L0 von SUR1
grün: TMD1/NBD1 von SUR1
gelb: TMD2/NBD2 von SUR1
graue Streifen: Grenzen der Doppelipidschicht der Zellmembran, oben ist außerhalb der Zelle, unten befindet sich das Zellinnere
(B) Ansicht des Kanals aus dem Zellinneren, Blick Richtung Zellmembran
(C and D) Schnitte durch (A) die genaue Position der Schnitte ist dort angegeben
(E) Bändermodell von SUR1 and Kir6.2 - um das Innere nicht zu verdecken, sind nur zwei der SUR1-Einheiten dargestellt
(F) Blick auf das Bändermodell von außen auf die Zelle
↑Bild VB21819.JPG:
File:FluorescentCells.jpg
Dieses Werk ist in den Vereinigten Staaten gemeinfrei, da es von Mitarbeitern der US-amerikanischen Bundesregierung oder einem ihrer Organe in Ausübung ihrer dienstlichen Pflichten erstellt wurde
↑Bild VA08315.JPG:
File:Streptococcus pneumoniae-263.jpg von Janice Haney Carr
Dieses Bild ist ein Werk der Centers for Disease Control and Prevention, einer dem Gesundheitsministerium der Vereinigten Staaten unterstellten Behörde, oder es wurde von einem Mitarbeiter dieser Behörde in Ausübung seiner dienstlichen Pflichten erstellt. Als ein Werk der US-amerikanischen Bundesregierung ist dieses Werk in den Vereinigten Staaten gemeinfrei.
Stefan Lanka:
HIV -Realität oder Artefakt? In: raum&zeit special 4 (1990): "AIDS" Dichtung und Wahrheit. Eine Dokumentation aus dem Ehlers Verlag. S.195-204
User:HermannSchachner wurde auf seiner Diskussionsseite auf Wikimedia Commons von einem anderen User, der das auch hinkriegen wollte gefragt, wie er denn so gute mikroskopische Bilder von Moosen hinbekommt ( Volltext). seine ausführliche Erklärung lautete:
hallo Dietzel65! ja ich kann mich sehr gut erinnern ;-), weil ich x-tausende fotos mit dem mikroskop gemacht habe und eine ganze menge davon hier auf commons sind. ich mache meine mikr-fotos MIT objektiv ( ein 100 mm makroobjektiv ); es ginge auch ohne objektiv, das tu ich aber nicht weil da zuviel staub auf den sensor kommt. der schärfebereich von einzelnen mikr-fotos ist sehr klein und ergibt kaum brauchbare fotos. meine lösung ist: ich mache jeweils eine reihe von aufnahmen wobei ich dazwischen die schärfeeinstellung am mikroskop nachstelle. danach wird diese bilderserie mit einem stapelprogramm am pc auf ein bild zusammengesetzt, ich mache das mit Combine ZM, ein freewareprogramm. hier in der wikipedia gibts e einen artikel "CombineZ". noch zum präparieren: blatt in wasser zwischen deckglas u.objektträger mach ich genauso; bei gewellten blättern hilft ein sanfter druck auf das deckglas manchmal ein wenig, aber ganz flach bekommt man sie nicht. ich suche mir bereiche aus, die möglichst wenig wölbungen haben. öl verwende ich so gut wie nie, weil ich nur bis zur 400-fachen vergrößerung gehe und das geht ohne öl. --HermannSchachner (Diskussion) 12:54, 9 March 2017 (UTC)
Ein Text von Kersti Nebelsiek, Alte Wilhelmshäuser Str. 5,
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