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超高分辨率顯微鏡下的世界美如畫

時間:2015年06月23日 信息來源:本站原創 點擊: 加入收藏 】【 字體:

  2014年的諾貝爾化學獎授予了三位率先突破光學極限的科學家?,F在,200nm已經不再是光學顯微鏡所能達到的極限,人們對細胞的認識從未像現在這么清晰。

  納米顯微技術常能獲得異常美麗的圖像,說它們是藝術品也不為過?!蹲匀弧冯s志近日挑選了一些這樣的圖像以饗讀者。

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  諾貝爾獎得主Eric Betzig(霍華德·休斯醫學研究院 HHMI)獲得這張圖像,是為了理解大腸桿菌如何組織膜中的三個受體蛋白。亮光來自于研究人員標記在目的蛋白上的熒光分子。Betzig與斯坦福大學的William Moerner開發了光激活定位顯微技術PALM,這一技術在這里揭示了蛋白的細胞定位。

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  這張圖片的左半部分是PALM的三維成像,顯示了黑腹果蠅細胞中的微管。紅色、藍色到紫色,這些顏色代表著微管的不同深度,展示了Z軸方向共500nm的微管三維結構。右半部分是同一個細胞的普通顯微鏡成像。

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  這是一個人類腦瘤樣本,在共聚焦顯微鏡下顯得很模糊(左),用STED技術(受激發射損耗)成像就清楚多了(右)。這一技術的發明者是諾貝爾獎獲得者Stefan Hell(Max Planck生物物理化學研究所)。

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  在諾貝爾獎獲得者的工作之后,其他研究者也發明了工作原理類似的納米顯微鏡。哈佛大學的莊小威(Xiaowei Zhuang)用自己開發的隨機光學重建顯微技術STORM,展示了細長的神經纖維(軸突)如何每隔180nm就被肌動蛋白的環加固。

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  這里顯示的是一個細胞中的線粒體。圖像的左邊是傳統顯微鏡獲得的圖像,中間是超高分辨率技術STORM的三維成像,右邊是STORM的層切面圖像。

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  結構照明顯微技術SIM是第四個問世的超高分辨率技術,這一技術通過特殊的照明模式(柵格移動)產生干涉圖案(摩爾紋現象),這些干涉圖案包含了樣本的結構信息。這是一張人骨癌細胞的三維SIM圖像,肌動蛋白呈紫色,DNA呈藍色,線粒體呈黃色。

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  SIM技術生成了許多漂亮的細胞圖像。這是一個癌細胞,紅色的是肌動蛋白,藍色的是微管,綠色的是轉鐵蛋白受體(負責將鐵帶入細胞)。

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