NanoWizard bioAFM बिल्कुल JPK उपकरण द्वारा सूक्ष्मजीवों का अध्ययन करने के लिए उपयुक्त

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परिचय
सूक्ष्म जीव विज्ञान के लिए नैनो
खमीर
बैक्टीरिया
वायरस
निष्कर्ष
आभार

परिचय

शब्द "सूक्ष्मजैविकी" आम तौर पर उन विशेष खमीर, बैक्टीरिया और वायरस में मानवीय आँख को अदृश्य जीवों के अध्ययन का वर्णन करता है. हालांकि, जीवों के इन तीन प्रकार एक दूसरे से काफी अलग हैं. खमीर और बैक्टीरिया विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं (क्रमशः यूकेरियोटिक और prokaryotic) कर रहे हैं, जबकि एक वायरस को कड़ाई से एक जीवित जीव नहीं है, एक लाचार intracellular परजीवी जा रहा है. सूक्ष्म जीव विज्ञान में अनुसंधान का संचालन करने के लिए उपकरण को दो मुख्य क्षेत्रों माइक्रोस्कोपी, जो दृश्य के लिए आवश्यक है और आणविक जीव विज्ञान, जो विशेषताएँ आनुवंशिक और इन जीवों के प्रोटिओमिक बनाने के लिए (कुछ मामलों में व्यापक) के लिए इस्तेमाल किया गया है में विभाजित किया जा सकता है.

सूक्ष्म जीव विज्ञान के लिए नैनो

सूक्ष्म जीव विज्ञान के क्षेत्र को खोलने में प्रारंभिक कदम पहली माइक्रोस्कोप के आगमन के साथ आया था. जीवाणु पहले एंटनी वैन Leeuwenhoek द्वारा visualized थे, एक सरल, स्वयं निर्मित माइक्रोस्कोप 1676 के आसपास का उपयोग कर. Leeuwenhoek द्वारा बनाया सूक्ष्मदर्शी यौगिक सूक्ष्मदर्शी नहीं थे, बजाय एक एकल लेंस पर एक बहुत शक्तिशाली आवर्धक कांच की तरह, भरोसा. जीवाणुओं की अपनी पहली विवरण के (animalcules के रूप में संदर्भित) वैन Leeuwenhoek खुद के दांतों से scraped नमूनों से हुई थी.

जबकि 5000 के आसपास साल के लिए खमीर किण्वन और ख़मीर रोटी के लिए इस्तेमाल किया गया है, यह 1860 में था कि लुई पाश्चर के पहले इन प्रक्रियाओं के Effecter के रूप में वर्णित खमीर Saccharomyces cerevisiae. लुई पाश्चर पिछले कुछ वर्षों में सूक्ष्म जीव विज्ञान के क्षेत्र के लिए कई महत्वपूर्ण योगदान किया, एस cerevisiae के वर्णन से, अपने सुरुचिपूर्ण प्रयोगों के लिए सहज पीढ़ी और उसके रोगाणु रोग और जल्दी टीके के विकास के सिद्धांत में मौलिक भूमिका के सिद्धांत का खंडन. वास्तव में, टीका विकास के क्षेत्र में पाश्चर सफलताओं में से एक एक टीके के रूप में इंजेक्शन के लिए हीटिंग के माध्यम से रेबीज वायरस attenuate बावजूद प्रभावित ऊतकों में वायरस ही कल्पना करने में सक्षम नहीं किया जा रहा था,.

प्रकाश माइक्रोस्कोपी में 1880 के दशक में अर्नस्ट 'अब्बे और कार्ल Zeiss के संयुक्त कार्य द्वारा बनाई गई प्रगति को आगे बढ़ाया सूक्ष्मजीवविज्ञानी दुनिया के अनुसंधान. हालांकि, के रूप में खुद को 'अब्बे वर्णित, वहाँ प्रकाश माइक्रोस्कोपी के संकल्प के लिए एक सीमा है, रोशन प्रकाश और लेंस के संख्यात्मक एपर्चर की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर है. वास्तविकता में, प्रकाश माइक्रोस्कोपी संकल्प आधा प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, या लगभग 250 एनएम के लिए सीमित है. जैसे, वायरस की संरचना का अध्ययन 1931 में अर्नस्ट Ruska और Wendall स्टेनली द्वारा तम्बाकू 1935 में मोज़ेक वायरस के बाद crystallization द्वारा इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के आगमन के लिए इंतजार करना पड़ा.

हाल ही में, परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी और एक बहुत छोटे पैमाने पर संरचनाओं में हेरफेर की जांच के लिए एक नया रास्ता खोल दिया है. जैविक संरचनाओं के अध्ययन में सबसे उद्धृत अक्सर AFM के फायदे के तथ्य यह है कि, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के विपरीत, उच्च संकल्प छवियों शारीरिक शर्तों के तहत प्राप्त किया जा सकता है. हालांकि, वहाँ AFM के लिए सिर्फ उच्च संकल्प इमेजिंग के लिए अपनी क्षमता से अधिक है. AFM की यांत्रिक प्रकृति का मतलब है कि ब्रैकट, इमेजिंग के लिए इस्तेमाल किया, यह भी piconewton रेंज में बातचीत बलों को मापने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

जैसे, न केवल AFM छवि उच्च संकल्प में सूक्ष्मजीवों की सतह कर सकते हैं, शारीरिक शर्तों के तहत, यह भी सूक्ष्मजीवों और लक्ष्य सतहों के बीच बंधन बलों की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

JPK NanoWizard ® BioAFM पूरी तरह से इस तरह के अध्ययन के लिए अनुकूल है. NanoWizard ® प्रकाश माइक्रोस्कोपी के साथ एक साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और एक औंधा प्रकाश माइक्रोस्कोप पर स्थापित है, जानकारी के कई चैनलों एकत्र हो सकता है और उपयोगकर्ता ऑप्टिकली ब्याज की कोशिकाओं के स्थान की पहचान करने के लिए पहले एक स्कैनिंग की अनुमति द्वारा प्रयोगात्मक समय को कम करने की अनुमति AFM के साथ विशेष क्षेत्र. विशेष रूप से डिजाइन नमूना धारक, JPK BioCell ™ , पतली गिलास coverslips पर तापमान 15-60 ° C के बीच, जैसे कि में ऑप्टिकल छवियों की गुणवत्ता कम नहीं पर प्रयोगों की सुविधा . इसके अलावा, JPK NanoWizard ® बेहतर स्थिरता दर्शाती है, सेल घटकों के उच्च संकल्प इमेजिंग, जैसे जीवाणु सतह परतों (चित्रा 1) के रूप में के रूप में अच्छी तरह से पूरे कक्षों की शारीरिक इमेजिंग prokaryotes से eukaryotes के लिए, की अनुमति है.

चित्रा 1. Deinococcus radiodurans से HPI परत, कृपया डॉ. पैट्रिक Frederix, बेसल विश्वविद्यालय द्वारा प्रदान की छवि.

खमीर

खमीर एस cerevisae, नवोदित खमीर के रूप में भी जाना जाता है, है न केवल बियर के पक के लिए बनाने रोटी से औद्योगिक प्रक्रियाओं में उपयोग की, यह भी यूकेरियोटिक कोशिकाओं के अध्ययन में एक प्रकार का जीव है. के रूप में एस cerevisiae अगुणित या द्विगुणित विकास करने में सक्षम है और घंटे के एक जोड़े की एक दुगनी समय के साथ एक एकल कोशिका जीव है, यह अच्छी तरह से यूकेरियोटिक कोशिकाओं के बुनियादी कामकाज के अध्ययन के लिए अनुकूल साबित हो गया है.

खमीर एस cerevisiae एक सेल प्रोटीन, polysaccharides और chitin की छोटी मात्रा में के बना दीवार से घिरा हुआ है. इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी से पता चला है कि इस सेल की दीवार के एक स्तरित 300 एनएम मोटी लेकर संरचना है. भीतरी परत यांत्रिक शक्ति बख्शी और A1 ,2-glycan और chitin से बना है. बाहरी परत कोशिकाओं के बीच मान्यता की घटनाओं में शामिल है, और ज्यादातर भारी ग्लाइकोसिलेटेड mannoproteins का बना है. इन mannoproteins पर कार्बोहाइड्रेट पक्ष श्रृंखला की उपस्थिति सेल दीवार हाइड्रोफिलिक और शारीरिक पीएच में एकाधिक नकारात्मक आरोप में परिणाम बनाते हैं. जब AFM के साथ imaged, कोशिका की सतह बहुत चिकनी प्रकट होता है, और आसानी से विकृत, (चित्रा 2) न्यूनतम बल पर सावधान स्कैनिंग की जरूरत महसूस. केवल स्पष्ट सतह सुविधा माँ नव बनाने बेटी सेल के लिए सेल के विपरीत छोर पर कली निशान है. सतह चिकनी प्रकट होता है के रूप में शर्करा झिल्ली अस्पष्ट.

चित्रा 2. एस cerevisiae की इमेजिंग. खमीर कोशिकाओं को डीआईसी माइक्रोस्कोपी (ए) का उपयोग स्थित थे और AFM के साथ तरल पदार्थ (बी) में तो संपर्क मोड में imaged. (सी) एक 3D ऊंचाई चैनल से उत्पन्न छवि प्रदर्शित होता है, माँ सेल पर कली निशान पर प्रकाश डाला (पीले तीर)

AFM की अनूठी विशेषताओं में से एक ही खुर्दबीन के यांत्रिक प्रकृति की वजह से उपजी है. लचीला ब्रैकट और calibrated किया जा सकता है बाद में बातचीत बलों की गणना के लिए इस्तेमाल किया. यह तो दोनों एक नमूना और ब्रैकट के बीच बातचीत की शक्ति है, और लंबाई करने के लिए सतह तत्वों जो पहले ब्रैकट के लिए लिंक उठी है खिंचाव जाएगा निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

यहाँ, हम दोनों माँ और बेटी सेल की सतह पर अंक की एक संख्या के साथ संपर्क में ब्रैकट लाया है. प्रत्येक कक्ष के लिए कई बिंदुओं पर बल दूरी कम से कम 10 घटता प्राप्त किया गया.

बल दूरी घटता से, विभिन्न डेटा निकाला जा सकता है. चित्रा 3 में, केवल का विस्तार घटता (के रूप में ब्रैकट सतह दृष्टिकोण और विकृत) एक लाल रंग में प्लॉट किया गया है. अन्य घटता सभी खोजना, या ब्रैकट सतह से दूर त्याग के अनुरूप हैं. इस त्याग चरण के दौरान, अगर एक सतह तत्व ब्रैकट करने के लिए बाध्य है, ब्रैकट नीचे की ओर मोड़ना रूप में piezo ब्रैकट सतह से दूर पकड़े चिप चाल. के रूप में ब्रैकट नीचे deflects सतह तत्व ब्रैकट के लिए संलग्न करने के लिए लागू बल में वृद्धि होगी. बल जिस पर biomolecule और ब्रैकट के बीच बंधन टूट गया है, ब्रैकट वापस अपने गैर - सीधे रास्ते से फिर स्थिति की तस्वीर होगी.