Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Нобелевскую премию по химии дали за флуоресцентную микроскопию высокого разрешения

22.05.2015 Наука и жизнь

Работы Штефана Хелля, Эрика Бетцига и Уильяма Мернера разрешили рассмотреть в клетке отдельные молекулы.

Дабы разглядеть клетку и её содержимое, мы должны забрать микроскоп. Его принцип работы довольно несложен: лучи света проходят через объект, а позже попадают в увеличительные линзы, так что мы можем рассмотреть и клетку, и кое-какие органеллы в неё, к примеру, ядро либо митохондрии.

Штефан Хелль. (Фото Max-Planck-Institut fur biophysikalische Chemie.) Эрик Бетциг. (Фото The Howard Hughes Medical Institute.) Уильям Мернер. (Фото Stanford University.) Мембрана лизосомы, сфотографированная посредством простого флуоресцентного микроскопа (слева) и посредством способа одномолекулярной микроскопии (по центру и справа). (Фото Eric Betzig et al., Science 313: 1642–1645.)‹ ›

Но в случае если мы захотим заметить молекулу белка либо ДНК, либо разглядеть большой надмолекулярный комплекс наподобие рибосомы, либо вирусную частицу, то простой световой микроскоп окажется ненужен.Нобелевскую премию по химии дали за флуоресцентную микроскопию высокого разрешения Ещё в первой половине 70-ых годов девятнадцатого века германский физик Эрнст Аббе вывел формулу, полагающую предел возможностям любого светового микроскопа: оказывается, в него нельзя увидеть объект, размером меньше половины длины волны видимого света – другими словами меньше 0,2 микрометров.

  Ответ, разумеется, пребывает в том, дабы выбрать что-то, что смогло бы заменить видимый свет. Возможно применять пучок электронов, и тогда мы возьмём электронный микроскоп – в него возможно замечать белковые молекулы и вирусы, но замечаемые объекты при электронной микроскопии попадают в совсем неестественные условия. Исходя из этого только успешной была мысль Штефана Хелля (Stefan W. Hell) из Университета биофизической химии Общества Макса Планка (Германия), которому в начале 90-х голов пришла в голову идея применять для их комплексов и визуализации макромолекул стимулированное флуоресцентное излучение.

Сущность идеи пребывала в том, что объект возможно облучить лазерным лучом, что переведёт биологические молекулы в возбуждённое состояние. Из этого состояния они начнут переходить в простое, освобождаясь от излишков энергии в виде светового излучения – другими словами начнётся флуоресценция, и молекулы станут видимыми. Но излучаемые волны будут самой различной длины, и у нас перед глазами будет неизвестное пятно.

Дабы для того чтобы не произошло, вместе с возбуждающим лазером объект обрабатывается гасящим лучом, что подавляет все волны, не считая тех, каковые владеют нанометровой длиной. Излучение с длиной волны порядка нанометров именно разрешает отличить одну молекулу от второй.

Способ стал называться STED (stimulated emission depletion), и именно за него Штефан Хелль взял собственную часть Нобелевской премии. При STED-микроскопии объект не охватывается лазерным возбуждением сходу полностью, а как бы прорисовывается двумя узкими пучками лучей (гасителем и возбудителем), по причине того, что чем меньше область, которая флуоресцирует сейчас времени, тем выше разрешение изображения.

Способ STED потом дополнился так называемой одномолекулярной микроскопией, созданной в конце прошлого века независимо двумя вторыми нынешними лауреатами, Эриком Бетцигом (Eric Betzig) из Университета Говарда Хьюза и Уильямом Мернером (William E. Moerner) из Стэнфорда. В большинстве физико-химических способов, надеющихся на флуоресценцию, мы замечаем суммарное излучение сходу множества молекул.

Уильям Мернер именно внес предложение метод, благодаря которому возможно следить за излучением одной молекулы. Экспериментируя с зелёным флуоресцентным белком (GFP), он увидел, что у его молекул свечение возможно произвольно включать и выключать, манипулируя длиной возбуждающей волны. Включая и выключая флуоресценцию различных молекул GFP, их возможно было замечать в световой микроскоп, не обращая внимания на нанометровое ограничение Аббе.

Целое изображение возможно было взять, легко совместив пара снимков с различными светящимися молекулами в поле наблюдения. Эти сведенья были дополнены идеями Эрика Бетцига, что внес предложение расширить разрешение флуоресцентной микроскопии, применяв белки с различными оптическим особенностями (другими словами, грубо говоря, многоцветные).

Совмещение способа возбуждения-гашения Хелля с способом суммы наложений Бетцига и Мернера разрешило создать микроскопию с нанометровым разрешением. С её помощью мы можем замечать не только органеллы и их фрагменты, но и сотрудничества молекул между собой (в случае если молекулы пометить флуоресцентными белками), что, повторим, далеко не всегда вероятно с электронно-микроскопическими способами. Значение способа тяжело переоценить, поскольку межмолекулярные контакты – это то, на чём стоит молекулярная биология и без чего нереально, к примеру, ни создание новых лекарств, ни расшифровка генетических механизмов, ни многие другие вещи, лежащие в поле современной науки и техники.

Подготовлено по данным Нобелевского комитета.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

«Нобелевку» по химии вручили за изучение ДНК (новости)


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,