透射电子显微术（TEM）

想象把一片染过色的薄薄果冻举到明亮的灯前：深色部分挡住光，透明部分让光透过，于是你看到的是里面结构的一张影子图。透射电子显微术做的正是这件事，只不过用的是电子而非灯光。一束电子被笔直地射穿一片极薄的细胞切片，挡住电子的部分显得发暗，从而以惊人的细节勾勒出细胞的内部结构。

在透射电镜中，标本必须切得极其薄——常常不到十分之一微米——好让电子能够穿过它。铅盐或铀盐等重金属染料会被浸入样本，因为它们强烈散射电子；致密、富含金属的区域挡住电子束、显得发暗，而让电子通过的区域则显得明亮。透射出的电子打在下方的探测器或荧光屏上，构建出一张平面的二维横截面，分辨率可达几分之一纳米。

透射电镜是以最高细节窥探细胞内部的主力工具：核膜的双层膜、点缀在内质网上的核糖体、线粒体层叠的嵴。它最大的局限在于：它只能显示薄薄的、已死的、经过化学处理的切片——永远看不到一整个活细胞，也永远没有真实的颜色（发表的图像中那些颜色都是事后加上去的）。由于每次只能看到一片薄切片，重建完整的三维形状需要许多切片和细致的解读。