Membawa warna kepada imej mikroskop elektron adalah masalah yang rumit. Ia boleh dikatakan dikatakan bahawa warna tidak wujud pada skala itu, kerana benda-benda yang diawasi oleh mikroskop elektron lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya yang kelihatan. Tetapi itu tidak berhenti para saintis daripada mencuba, atau sekurang-kurangnya mengembangkan teknik untuk menghampakannya.
Kandungan Terkait
- Marilah Kita Memuji Penciptaan Mikroskop
Yang terbaru, yang dijelaskan dalam artikel di Cell oleh saintis dari University of California, San Diego, melekatkan warna buatan kepada struktur biologi, yang dapat membantu kita memahami struktur dan fungsi dalam sel. Mereka adalah yang pertama menggunakan kaedah ini pada bahan organik, padan sehingga tiga warna dan membuat, dalam satu contoh, rantau Golgi muncul hijau dan membran plasma merah.
"Ia menambah banyak maklumat tambahan kepada mikroskopi elektron konvensional, " kata Stephen Adams, penulis utama kertas itu. "Kami berharap ia akan menjadi satu teknik umum yang akan digunakan orang untuk pemetaan resolusi yang sangat tinggi bagi mana-mana molekul, sememangnya mereka mahu."
Memandangkan teknologi seperti ini memacu resolusi imej, ia membolehkan para saintis mengintip di dalam sel-sel itu sendiri, dan mengenal pasti badan-badan di dalamnya dengan lebih terperinci. Di bawah mikroskop yang berasaskan cahaya, ia tidak mustahil untuk menggambarkan sesuatu yang lebih kecil daripada cahaya cahaya yang menggunakan mikroskop, iaitu sekitar 250 nanometer, menerangkan Brian Mitchell, seorang profesor sel dan biologi molekul di Northwestern University. "Itu kawasan yang cukup besar, jadi jika anda cuba mengatakan bahawa protein ini benar-benar penting yang anda dapati adalah di bahagian dalam membran atau di luar membran, sangat sukar untuk mengatakan bahawa apabila anda tidak boleh dapatkan di bawah resolusi 250 nm, "katanya.
Sementara itu, imej hitam dan putih yang dihasilkan oleh mikroskop elektron mempunyai masalah yang sama: Walaupun resolusi yang disediakan skop adalah hebat, sukar untuk membezakan antara struktur selular yang berbeza pada skala abu-abu.
Teknik Adams dan syarikat yang digunakan adalah sejenis kombinasi mikroskop cahaya, yang memantul cahaya objek, dan mikroskop elektron, yang melantunkan elektron dari objek. Pertama, mereka menggunakan imej yang dihasilkan mikroskop cahaya untuk mengenal pasti struktur yang mereka mahu menyerlahkan. Mereka memperkenalkan sejumlah kecil logam nadir bumi, dan melapis struktur dengannya. Kemudian mereka tertakluk kepada mikroskop elektron.
Apabila mikroskop membakar elektron pada tisu, ada yang pergi ke kanan, dan yang lain memukul bahan yang tebal atau lebih berat dan melantun semula, semacam sinaran X. Beberapa menyerang logam nadir bumi, dan menggantikan elektron di sana, menyebabkannya terbang; bersama-sama dengan sedikit tenaga, berbeza dengan logam tertentu yang digunakan, dan ini adalah pengukur mikroskop mereka. Teknik ini dipanggil spektroskopi kehilangan tenaga elektron.
Adams telah menggambarkan struktur sel seperti kompleks Golgi, protein pada membran plasma, dan juga protein pada sinaps di dalam otak. "Bagi banyak eksperimen biologi, ia berguna untuk mempunyai pembesaran yang sangat tinggi untuk, benar-benar melihat di mana protein-protein ini, atau di mana molekul tertentu berada dalam sel, dan apa yang dilakukannya, " katanya. "Ia sering memberi anda gambaran tentang fungsi itu."
Ini bukan hanya akademik, menegaskan Mitchell. Mengetahui apa yang berlaku di dalam sel boleh menjadi berguna dalam diagnosis dan rawatan penyakit.
"Jika anda mempunyai protein yang, katakan, setempat kepada beberapa substruktur sel ... dan mungkin dalam keadaan penyakit itu protein tidak pergi ke mana ia sepatutnya pergi, " kata Mitchell. "Dengan melihat penyetelan protein, anda berkata, 'hei, protein ini tidak akan di mana ia sepatutnya, itu mungkin apa yang mendasari mekanisme mengapa sel tidak berfungsi seperti yang sepatutnya, dan boleh mendasari mengapa penyakit ini melakukan apa yang dilakukannya. '"
Artikel sel bukan satu-satunya percubaan untuk menyediakan imej berwarna dari mikroskop elektron. Satu lagi mikroskopi elektron cahaya korelatif, yang menandakan struktur sel dalam imej mikroskop cahaya dengan molekul pendarfluor untuk mengesannya, kemudian menggunakan mikroskop elektron untuk menggambarkannya, dan mengatasi kedua-dua imej. Satu lagi ialah pelabelan immunogold, yang mengikat zarah-zarah emas ke antibodi, dan mereka kemudian muncul dalam imej mikroskop elektron kerana kepadatan emas. Tetapi masing-masing mempunyai masalah tersendiri: bekas memerlukan dua imej yang berbeza, dari mikroskop yang berbeza, mengurangkan ketepatan; dan yang kedua boleh memberikan pewarnaan yang tidak jelas.
Kertas itu adalah yang terakhir menanggung nama Roger Tsien, ahli kimia pemenang hadiah Nobel yang meninggal dunia pada bulan Ogos. Tsien terkenal kerana menggunakan protein pendarfluor dari ubur-ubur untuk menerangi struktur selular.
"[Kertas ini] adalah kemuncak hampir 15 tahun kerja, jadi saya fikir ia satu lagi warisan yang dia tinggalkan, " kata Adams. "Itulah harapan, ia akan membawa ke hadapan kepada idea-idea baru dan cara baru untuk meningkatkan mikroskop elektron dan kegunaannya."
