פיתוח המיקרוסקופ האלקטרוני ותרומתו לביולוגיה של תאים

העולם הבלתי נראה לפני האלקטרואנס

לפני שנות ה-30, הביולוגיה התאית פעלה בגבולות חזותיים קפדניים.מיקרוסקופים אור, שהיו הכלי העיקרי מאז המאה ה-17, יכלו לפתור מבנים רק עד 200 ננומטרים, בעוד ש-Nuclei, vacuoles גדולים, וכמה חיידקים, הארכיטקטורה הפנימית המורכבת של תאים נותרו קופסה שחורה.

חידוש מסוג חדש של Microscope

הקפיצה מהאפשרות התיאורטית לעבוד כלי הייתה מהירה להפליא.בשנת 1931, הפיזיקאי הגרמני ארנסט רוסקה והמנטור שלו מקס קנול בנה את אב הטיפוס המשמעותי הראשון של מיקרוסקופ אלקטרונים ב- Technische Hochschule בברלין.המכשיר שלהם השתמש במכוניות מגנטיות כדי להתמקד בקרן אלקטרון גבוהה באמצעות מדגם דק, אך הוא מייצר תמונה גסה אך מעצימה על מסך פלואורינט של אלקטרון עד 1933, אך הוא היה מסוגל להגביל את האלקטרון מוקדם יותר, אך ורק בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונים, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורק בעזרתו של אלקטרון, אך ורק בעזרתו של אלקטרון, הוא היה יכול היה להגביל את האלקטרון, אך ורק בעזרתואנט, אך ורק בעזרתואנט, אך ורק בעזרתואנט, אשר היה להפחית את האלקטרון, בעזרתואנט, בעזרתואנט, בעזרתואנט, בעזרתואנט, בעזרתומים, בעזרתו של אלקטרון, בעזרתואנט, בעזרתואנט, בעזרתואנט, בעזרתואנט, בעזרתו של עדשות אור אולטרה סגולות אור אולטרה סגולה, אך ורקפתו של אלקטרון, אך ורקפתו של אלקטרון, אשר היה יכול היה להפחית את האלקטרומגנטיקט, אך ורק

ייצור מסחרי הלך במהירות.סינס-צ'וקרט הפיק את המיקרוסקופים הסידוריים הראשונים בסוף שנות ה-30, ועל ידי שנות ה-40, מוסדות מחקר באירופה ובצפון אמריקה אימצו את הטכנולוגיה.הצורך בפיצול אולטרה-תנין בזריז את התפתחות סכינים היהלומים והטמיעו מחדשים שיכולים לעמוד בהתקדמות האלקטרונית של האלקטרון.

התפתחות טכנית: מ-TEM ועד Cryo-EM

ה-TEM המקורי שלט בביולוגיה במשך עשרות שנים, אך המגבלות שלו הביאו לחדשנות מתמשכת.המיקרוסקופ האלקטרוני (SEM) הופיע בשנות ה-40 עם פריצות דרך מסחריות מאוחרות יותר על ידי צ'ארלס אוטלי ותלמידיו באוניברסיטת קיימברידג'.במקום להעביר אלקטרונים באמצעות דגימה, ה-SEM-sraster-scanscans a Eam ממוקדים של מעבר לפני השטח, לאסוף אלקטרונים משניים, לבנות שלושה ממדים מפורטים של תאים פנימיים של תאיים, בעוד שעדיין הוכיחו את ה-Fal-מסטרים, בעוד שכמעט-Fal-of-Fal-of-of-Si-SQL-SEM-Si-S.

עם זאת, הניסיון האמיתי במיקרוסקופיות אלקטרוניות, הגיע עם מיקרוסקופיות Cryo-electron (cryo-EM) במשך עשרות שנים, דגימות ביולוגיות היו צריכות להיות קבועות מבחינה כימית, מחוסמות, וחתומות עם מתכות כבדות כמו חלבונים ®Uranyl acetate ולהוביל citrates מכובד כדי לשרוד את הריק והאלקטרון ללא ספק מבנים מעוות ורזולוציה מבניים סביב 2 ננומטרים עבור חלבונים אלה.

מהפכה ב-Ornel Atlas

כאשר מיקרוסקופיה אלקטרונים נכנסה לביולוגיה התאית, היא לא רק הזזנה ידע קיים – היא משכה קרטוגרפיה חדשה לגמרי של התא.ה mitochondria, אשר נראתה לראשונה כחוטי גרניט על ידי מיקרוסקופיסטים אור, נחשפו לחלבון צלוליטיס פנימי של ג'ורג' קפל לתוך criste, המושבים של זרחן חמצן אנדלוסימי, אשר היה מזוהה באופן פיזיקלי של תמונות מיקרוסקופיות של גולגולתומטריות של ג'ורג'ומטריסט (D) ו-אוקסום (D) ⁇ (D) ⁇ ) ⁇ (D) ⁇ (D) ⁇ ) ⁇ (D) ⁇ (D) אשר היו קשורים ל-מפוספסורטיות (D) של כדוריות (D) ⁇ ) ⁇ ) ⁇ ) של כדור הארץ (D) ⁇ ) ⁇ (D) ⁇ ) של כדור הארץ (D) ⁇ (Nemtomcsotomcrosttomcsotromcrosttomcrosttomcrosttomcrosttomcrosttomcrostto-מסוגומטרוניסט (

אחת הגילויים הבולטים ביותר הייתה ה-cytoskeleton. בשנות ה-60 וה-70, טכניקות תיקון משופרות באמצעות glutaraldehyde שמרו על שפך חלבון עדין שהומס בעבר. Microtubules, עם מסלולים של 25 מטרים ריקים שלהם, נצפו רק במיקרו-מדומים פונקציונליים מיקרו-מדומים של מערכות הפעלה, אך הם גילו רק חלבונים מיקרו-מדומים של חומרים מכניים, אך לא התגלו רק ברקמות מיקרו-מנטליות, אלא גם הם לא היו מסוגלים לדלקתיים.

פתח חלון לזיהום ויראלי

וירוסים, קטנים מדי כדי לראות על ידי מיקרוסקופיה קלה, סוף סוף הפך גלוי ו מובן באמצעות אופטיקה אלקטרונים.דגני פיקויים באופן שלילי, שבו חלקיקים וירוסים מוקפים בבריכה של כתמים אלקטרונים-החושים, חשפו את הסימפוזיטים 2 ואת ספייקפי פני השטח של נגיף קדמיון-קפטי, וירוס פסיפס טבק, ו bacteriophages בפירוט מעולה.

Unmasking Bacterial Ultra Structure

פרוקאריוטים, שפעם נראו כשקיות פשוטות של אנזימים תחת מיקרוסקופ האור, נחשפו על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים ליתר אור. TEM חוצה חלקים של חיידקים דקדוקיים ודקדוקיים הראו ארכיטקטורות תאים נפרדות: שכבת מיקרו-מוח עבה של קולטן מרחבית או מערכת הדמיה דו-מברית עם ג'ל אפילמי דק.

קידוד וכרך מתקרב

ביולוגיה תאים מודרנית תלויה יותר בשילוב של שיטות הדמיה מרובות כדי לבנות תמונה מלאה.אור Correlative ומיקרוסקופ אלקטרוני (CLEM) מאפשר לחוקרים לזהות תחילה חלבון מתויג באופן פלורסנט בתא חי עם מיקרוסקופ אור, ולאחר מכן ללכוד את אותו תא בדיוק במיקרוסקופ אלקטרוני לאחר ריצוף מהיר או תיקון.זה של ספציפי פלואוסטרציה היא מרכזית עבור אירועים נדירים, כגון מיקרוסקופית של אלקטרו-מיים שלמים של מיקרוסקופית לחלוטין (S) לאחר ריצוף אוטומטי לחלוטין של מיקרוסקופית) לאחר ריצוף מיקרוסקופית לחלוטין של מיקרוסקופית (S) או תיקון אוטומטי לחלוטין) לאחר ריצוף יחיד (S לאחור) לאחר ריצוף יחיד (S) לאחר ריצוף מיקרוסקופית לחלוטין של מיקרוסקופית לחלוטין) לאחר ריצוף מיקרוסקופית) לאחר ריצוף מיקרוסקופית לחלוטין של מיקרוסקופית לחלוטין של מיקרוסקופית) או תיקון מהיר של מיקרוסקופית לחלוטין של אלקטרו-סיבית (pSD-מחזור אלקטרונים) לאחר ריצוף יחיד (pSD-מחזור אלקטרוני לחלוטין) לאחר ריצוף אוטומטי לחלוטין) לאחר ריצוף אוטומטי לחלוטין (pSD-מחזור אלקטרונים) לאחר ריצוף אוטומטי לחלוטין) לאחר ריצוף יחיד (pSD-מחזור (pSD-מחזור) לאחר ריצוף יחיד (pSD-מחזור הדם).

ביולוגיה מבנית ברמה האטומית

הגבול בין ביולוגיה תאים וביולוגיה מבנית פיזר הודות למיקרוסקופ אלקטרונים. חלקיק יחיד בוכה-EM מספק כעת מפות אטומית עבור מפומעות מקרומולקולריות בטווח של 200 קילולטונים למספר מגה-חלקיקים, לעתים קרובות השגת החלטות של 3 ⁇ ngströms או טוב יותר.זה מאפשר לחוקרים לבנות מודלים אטומיים ישירות לתוך הדחיסות, ללא ידיעת חלבונים מורכבים כמו קדומים.

השפעה על תרופות ורפואה

מיקרו-סקונה אלקטרון לא נשאר מוגבל למחקר בסיסי; הוא מתורגם ישירות לאבחון קליני וטיפול. קידני פתולוגיה מסתמכת על TEM כדי לזהות פקדות מורכבות חיסונית במזכרי המרתף, השונה בין סוגים של חלקיקים של גלוקוזנדרטיס בקרה אופטית, כמו אלקטרו-אופטימית של נוגדנים עצמיים הקשורים לאבחון מינופתיות מולקולריות, שבו ניתן לחשוף תאים עצביים של דלקתיים של דלקת ריאות מסוג זהה.

עתיד האלקטרון

המסלול של מיקרוסקופיות אלקטרוניות מצביע על מהירות הולכת וגוברת, אוטומציה ושילוב עם חלקיקים אחרים של omics. גלאי חישוב הבאים ספירת אלקטרונים בודדים עם יעילות קוונטית כמעט מושלמת דוחפים את ההחלטה ל 1 ngström עבור חלבונים מסוימים, המאפשרים לאטומי מימן להיות ויזואלית של מיקרו-מקודמת חומרים כימיים, למרות שעדיין לא ניתן לצפות בהם נזקי אלקטרו-אטומים משמעותיים בתהליכים של סיליקון.

בחינוך וביציאה ציבורית, מיקרוסקופ אלקטרוני ממשיך לעורר השראה תמונות SEM בצבע כוזב של כנפיים פרפר, דגנים מזוהים, וtardigrads הפכו לאיקומים תרבותיים, תוך התגלמות היופי הנסתר של העולם המיקרוסקופי.