Il microscopio è uno degli strumenti più importanti del microbiologo. Fu inventato nel 1600 quando Anton van Leeuwenhoek costruì un semplice modello di tubo, lente di ingrandimento e palcoscenico per fare le prime scoperte visive di batteri e cellule del sangue circolanti. Al giorno d'oggi, la microscopia è essenziale in campo medico per fare nuove scoperte cellulari e i tipi di microscopi possono essere classificati in base ai principi fisici che usano per generare un'immagine.
Microscopi ottici
Alcuni degli ambiti più comuni trovati nei laboratori utilizzano la luce proiettata visibile per illuminare e ingrandire un oggetto. Il mirino ottico più elementare, un microscopio da dissezione o stereo, consente la visualizzazione di un intero organismo contemporaneamente mostrando dettagli come le antenne di una farfalla con un ingrandimento da 100x a 150x. Gli ambiti composti, utilizzati per maggiori dettagli cellulari, contengono due tipi di lenti che funzionano per ingrandire gli organismi unicellulari da 1000 a 1500 volte. Più specializzati sono i microscopi a campo oscuro e a contrasto di fase, che diffondono la luce per catturare non solo le cellule vive, ma anche le parti cellulari interne, come i mitocondri.
Microscopi fluorescenti
Il microscopio fluorescente o confocale utilizza la luce ultravioletta come fonte di luce. Quando la luce ultravioletta colpisce un oggetto, eccita gli elettroni dell'oggetto, emettendo luce in vari colori, che può aiutare a identificare i batteri all'interno di un organismo. A differenza degli ambiti composti e da dissezione, i microscopi fluorescenti mostrano l'oggetto attraverso un foro confocale, quindi non viene mostrata un'immagine completa del campione. Ciò aumenta la risoluzione escludendo la luce fluorescente esterna e creando un'immagine tridimensionale pulita del campione.
Microscopi elettronici
La fonte di energia utilizzata nel microscopio elettronico è un fascio di elettroni. Il raggio ha una lunghezza d'onda eccezionalmente corta e aumenta significativamente la risoluzione dell'immagine rispetto alla microscopia ottica. Interi oggetti sono rivestiti in oro o palladio, che devia il raggio di elettroni, creando aree scure e chiare come immagini 3D visualizzate su un monitor. È possibile catturare dettagli come gli intricati gusci di silice delle diatomee marine e i dettagli superficiali dei virus. Sia i microscopi elettronici a trasmissione (TEM) che i più recenti microscopi elettronici a scansione (SEM) rientrano in questa categoria specializzata di microscopia.
Microscopi a raggi X
Come suggerisce il nome, questi microscopi utilizzano un raggio di raggi X per creare un'immagine. A differenza della luce visibile, i raggi X non riflettono o rifrangono facilmente e sono invisibili all'occhio umano. La risoluzione dell'immagine di un microscopio a raggi X cade tra quella di un microscopio ottico e quella di un elettrone microscopio, ed è sufficientemente sensibile da determinare il posizionamento individuale degli atomi all'interno di molecole di a cristallo. A differenza della microscopia elettronica, in cui l'oggetto viene essiccato e fissato, questi microscopi altamente specializzati sono in grado di mostrare cellule viventi.