Strumenti di osservazione: microscopi ottici e microscopi elettronici.

A occhio nudo non riusciamo a distinguere chiaramente oggetti più piccoli di 0,2-0,1 mm, ma possiamo superare questo limite grazie al microscopio, uno strumento di osservazione capace di ingrandire l'immagine degli oggetti. Fu inventato nel Seicento da un mercante olandese di stoffe, Antoni van Leeuwenhoek, che inizialmente lo utilizzò per contare i fili dei tessuti, ma poi divenne uno scienziato autodidatta scoprendo minuscole forme di vita e osservando molti tipi di cellule, da quelle del sangue a quelle dei muscoli, da quelle delle piante ai batteri. I microscopi utilizzati oggi in biologia si distinguono in ottici, che sfruttano la luce e si basano su un sistema di lenti di vetro, ed elettronici che utilizzano un fascio di elettroni al posto della luce. In un qualsiasi sistema ottico la distanza minima fra due oggetti necessaria perché il sistema riesca a distinguerli come separati l'uno dall'altro viene definita potere di risoluzione: nei migliori microscopi ottici è di circa 0,0002 mm. Risoluzioni ben maggiori si ottengono con il microscopio elettronico. Ne esistono due tipi: a trasmissione, in cui gli elettroni attraversano l'oggetto da osservare, e a scansione, in cui gli elettroni avvolgono la superfice del campione; in entrambi i casi l'immagine, sempre in bianco e nero, è visibile su di un monitor. Con il microscopio elettronico a trasmissione si raggiunge il potere di risoluzione di quasi 0,2 nanometri, molto vicino alle dimensioni dei singoli atomi. Il potere di risoluzione del microscopio elettronico a scansione è minore, di circa 10 nm, ma l'immagine appare in tre dimensioni.

Il microscopio ottico è composto da una lente, l'obiettivo, posta vicino all'oggetto da osservare, e da una seconda lente, l'oculare, su cui lo scienziato posa l'occhio per vedere. Queste due lenti si trovano ciascuna a una delle due estremità di un tubo montato su un robusto supporto che lo sostiene. Generalmente un buon microscopio non ha un solo obiettivo, ma almeno tre, montati su una ''torretta'' girevole, che permettono diverse possibilità di ingrandimento. Gli ingrandimenti che una lente effettua sono indicati con il segno della moltiplicazione x e un numero x10 significa 10 ingrandimenti. Per ottenere l'ingrandimento complessivo del microscopio occorre moltiplicare l'ingrandimento dell'oculare per quello dell'obiettivo. Completano l'apparecchio un piano su cui si poggia l'oggetto da osservare e una lampadina che illumina l'oggetto, permettendone l'osservazione. La messa a fuoco dell'oggetto viene realizzata attraverso due manopole (una più grande e una più piccola) che regolano lo spostamento verticale dell'obiettivo. La prima manopola permette di eseguire spostamenti piuttosto ampi, che consentono una prima messa fuoco; la seconda manopola, più piccola, è in grado di eseguire solo spostamenti ridotti, che consentono di rendere nitida l'immagine.