Microscopia de la Estupendo-Resolución comparado con microscopia electrónica

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La microscopia liviana convencional tiene sus límites. Enciéndase, siendo una onda, está conforme a la difracción que limita seriamente la talla de las estructuras una puede resolver. Para poder observar partes de un organismo más pequeño que esto, otras técnicas necesitan ser empleadas.

Los tipos de microscopia empleados (permitiendo que el utilizador vea las cosas tales como las moléculas y los organelos en alto detalle) entran en dos categorías: microscopia de la estupendo-resolución (SRM) y microscopia electrónica (EM). SRM y el EM son herramientas útiles para la investigación, satisfaciendo diversos papeles en un proyecto.

La proteína de transmisión de señales Fyn que mueve y que forma atados en las neuronas vivas - vistas usando microscopia de la estupendo-resolución. Haber de imagen: Laboratorio del meunier, universidad de Queensland
La proteína de transmisión de señales Fyn que mueve y que forma atados en las neuronas vivas - vistas usando microscopia de la estupendo-resolución. Haber de imagen: Laboratorio del meunier, universidad de Queensland

Microscopia de la Estupendo-Resolución

SRM abarca una variedad de métodos. Algunos de ellos se enumeran aquí, pero hay otras técnicas que se pueden utilizar por un laboratorio.

Microscopia óptica estocástica de la reconstrucción (TORMENTA)
Éste es el método más de uso general de SRM. La TORMENTA utiliza fluorophores photoswitchable para generar imágenes de alta resolución. La etiqueta específica entonces se requiere para lograr una imagen multicolora de alta calidad. Un sistema optimizado de la TORMENTA puede generar las imágenes con una resolución de 5 nanómetro, microscopia mucho más arriba que liviana solamente.

Una imagen espectral resuelta de la microscopia de la estupendo-resolución de cuatro objetivos subcelulares que etiqueta por cuatro tintes lejos-rojos en la separación espectral de 10 nanómetro. El color se utiliza para indicar la posición medida de la emisión de la fluorescencia de cada única molécula. (Barra de la escala: 1 μm). Haber de imagen: Laboratorio de KE Xu/Berkeley
Una imagen espectral resuelta de la microscopia de la estupendo-resolución de cuatro objetivos subcelulares que etiqueta por cuatro tintes lejos-rojos en la separación espectral de 10 nanómetro. El color se utiliza para indicar la posición medida de la emisión de la fluorescencia de cada única molécula. (Barra de la escala: 1 μm). Haber de imagen: Laboratorio de KE Xu/Berkeley

Microscopia estructurada de la iluminación (SIM)
Esta técnica implica muestras illuminating con la luz modelada y usar software especializado de analizar la información. El doblez de las resoluciones 2 más arriba que el límite de difracción se puede obtener usando software de la reconstrucción. La ventaja principal de SIM sobre otros métodos de SRM es que puede secciones más gruesas de la imagen, que es útil para 3D y la proyección de imagen de la vivo-célula.

Todavía imagen de un vídeo que muestra la acción recíproca de la actinia filamentosa (mApple-F-tractin, púrpura) con los grupos principales bipolares de la miosina IIA (EGFP, miosina IIA, verde) en 20 segundos intervalos para 100 puntos del tiempo, según lo visto con alto-NA TIRF-SIM. Haber de imagen: Laboratorio de Betzig, campus de la investigación de HHMI/Janelia
Todavía imagen de un vídeo que muestra la acción recíproca de la actinia filamentosa (mApple-F-tractin, púrpura) con los grupos principales bipolares de la miosina IIA (EGFP, miosina IIA, verde) en 20 segundos intervalos para 100 puntos del tiempo, según lo visto con microscopia TIRF-estructurada alto-NA de la iluminación. Haber de imagen: Laboratorio de Betzig, campus de la investigación de HHMI/Janelia

Agotamiento de la emisión estimulada (STED)
STED es una técnica que utiliza un par de pulsos del laser para excitar y de-para excitar fluorophores; el efecto es localizar fluorescencia en los sitios focales. Las imágenes entonces se crean usando la exploración de retículo. Aunque esta técnica tiene una velocidad lenta de la adquisición para los campos visuales grandes, la técnica tiene una profundidad grande de la proyección de imagen del µm 10-15, permitiendo que las imágenes con una alta resolución sean producidas.

excitación del Dos-fotón (TPE)
La ventaja principal de la TPE es que causa menos fototoxicidad que la microscopia de exploración del laser (CLSM) o la microscopia de exploración confocal del laser (LCSM). A diferencia en de la microscopia de fluorescencia convencional, donde la luz de la excitación tiene una longitud de onda más pequeña (es decir una energía más alta) que la luz de la fluorescencia, la luz generalmente infrarroja de las aplicaciones de la TPE en el alto fundente, y la fluorescencia se observa en caso de amortiguación del dos-fotón - en una longitud de onda más corta que la luz infrarroja del excitador, puesto que la energía combinada de dos fotones del excitador había sido absorbida. La TPE se ha utilizado en el uso diverso con las células vivas, incluyendo la organización citoesquelética y la detección reactiva del oxígeno.

Aunque tienen ventajas obvias sobre la microscopia liviana para el análisis de estructuras celulares, los diversos tipos de SRM tienen sus limitaciones.

Los artefactos pueden todavía existir en la reconstrucción de la imagen, el photobleaching puede ocurrir, y el uso del equipo especializado y de los tintes fluorescentes puede hacer estos procesos costosos.

Puede tardar un tiempo largo para reconstruir las imágenes con algunas técnicas, el agregar adicional al costo de proyectos de investigación.

la microscopia de la Estupendo-resolución, mientras que puede permitir que el observador mire más profundamente en la naturaleza, no se puede utilizar en el nivel molecular.

Para este tipo de investigación, hay una herramienta aún más potente disponible para los científicos que ha estado alrededor desde el siglo tempranoth 20: Microscopia electrónica.

Microscopia electrónica

Desarrollada en 1926, la microscopia electrónica trabaja encendiendo un haz de electrones concentrados en una muestra.

La ventaja principal de esta técnica es que las estructuras se pueden analizar en detalle minucioso, como la resolución de las imágenes que se producen usando microscopia electrónica está en el rango de hacia abajo a 0,2 nanómetros, 1000x detallado que se logra con microscopia liviana convencional, y mucho más arriba que con las técnicas de SRM.

Con el EM, los científicos pueden observar los nanostructures que no serían visibles de otra manera, y disciernen sus propiedades.

Hay dos tipos principales de microscopia electrónica:

Microscopia electrónica de transmisión (TEM)
Utilizado para ver especímenes finos (tales como secciones del tejido) pasando electrones a través de ellas y creando una imagen. Si una muestra absorbe o dispersa electrones, la situación aparecerá oscura en la imagen de TEM, mientras que si una muestra no obra recíprocamente con los haces electrónicos un sitio brillante ocurre de electrones transmitidos. De esta manera, TEM es análogo a la microscopia liviana convencional, aunque utiliza electrones bastante que luz y tiene un lejos más de alta resolución.

Microscopia electrónica de transmisión en de la Klebsiella vitro-cultivada (Kp-2H7). Haber de imagen: Alessia Ranciaro
Microscopia electrónica de transmisión (TEM) en de la Klebsiella vitro-cultivada (Kp-2H7). Haber de imagen: Alessia Ranciaro

Microscopia electrónica de la exploración (SEM)
SEM crea imágenes explorando una superficie con un haz electrónico enfocado y descubriendo los electrones retrorreflejados. El contrario a TEM, una situación que disperse fuertemente electrones aparecerá brillante, mientras que las muestras que no obran recíprocamente con el haz electrónico siguen siendo oscuras. Esta técnica ofrece los detalles de las células y de las superficies enteras, algo que no es realizable con TEM.

Un vaso sanguíneo (centro) ofrece los alimentos esenciales a un tumor del melanoma (se fue) en esta imagen artificial colorized de la microscopia. Imagen DOI: los investigadores 10.7295W9CIL38960 en la universidad de Tokio estudiaron un receptor de la membrana celular, LRP1, y una enzima, tPA, para sus papeles en la metástasis del melanoma en ratones. Haber de imagen: Imágenes CC-BY-NC-ND http://www.cellimagelibrary.org/images/38960 de Wellcome
Un vaso sanguíneo (centro) ofrece los alimentos esenciales a un tumor del melanoma (se fue) en esta imagen artificial colorized de la microscopia. Imagen DOI: los investigadores 10.7295W9CIL38960 en la universidad de Tokio estudiaron un receptor de la membrana celular, LRP1, y una enzima, tPA, para sus papeles en la metástasis del melanoma en ratones. Haber de imagen: Imágenes CC-BY-NC-ND http://www.cellimagelibrary.org/images/38960 de Wellcome

Desventajas de la microscopia electrónica

La microscopia electrónica, aunque una herramienta potente, tiene sus desventajas. El hecho de que los electrones se puedan desviar fácilmente por las moléculas en el aire significa que los especímenes se deben llevar a cabo en un vacío.

Esto significa que la microscopia electrónica no se puede utilizar para analizar especímenes y las estructuras vivos (mientras que ciertas técnicas de SRM pueden), que presenta las dificultades para el análisis biológico.

Las muestras se deben preservar a fin de representar lo más posible las estructuras de vida, que pueden ser costosas y que toma tiempo.

También, la naturaleza especializada de las técnicas requiere a operadores altamente expertos, y los artefactos de la preparación de la muestra son comunes.

SRM comparado con el EM: Dos herramientas potentes para el investigador

Este artículo ha sido un discernimiento abreviado en la estupendo-resolución y la microscopia electrónica, contorneando sus puntos fuertes y débiles. Ambos son adiciones al laboratorio y complementarios fuertes en la información que ofrecen.

Ambos tipos de microscopia comparten que superan las limitaciones de la resolución de la microscopia liviana.

Para los estudios de las ciencias de la vida, SRM y el EM pueden resolver las estructuras celulares y permitir así los discernimientos profundos en la célula funcionan.

Mientras que SRM permite a científicos estudiar la configuración de la célula dinámicamente en células vivas, la resolución es generalmente más inferior que con microscopia electrónica. Sin embargo, el EM requiere la fijación de la muestra y es así un método para estudiar configuraciones de la célula en muestras de no-vida.

Para realizar estudios efectivos, los laboratorios y su estado mayor deben ser confiados y bien informados en el uso de estas técnicas, y actualizados en los últimos progresos de este campo científico.

¿Quién sabe qué avances puede celebrar el futuro?

Fuentes

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Last Updated: Sep 20, 2019

Reginald Davey

Written by

Reginald Davey

Reg Davey is a freelance copywriter and editor based in Nottingham in the United Kingdom. Writing for News Medical represents the coming together of various interests and fields he has been interested and involved in over the years, including Microbiology, Biomedical Sciences, and Environmental Science.

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