螢光顯微成像基礎及其在植物學中的應用

2021-02-15 植物生物成像

以下湊字數:

螢光不等於顏色,檢測器不識別顏色,都是後期加入的假顏色。

按照物質吸收光或電離輻射釋放的光叫螢光的定義。實際有很多光滿足這一條件,不是特別嚴謹的說法。例如白熾光有太陽風暴,燒火,火山爆發,白熾燈

生物發光有螢火蟲,水母。

為什麼只有特定波長的光才能激發特定的螢光蛋白或者染料呢?是因為電子被原子束縛住,只有特定能量的光才與電子相互作用。

經典的螢光可以用stoke位移來表示。但是也是無法區分螢光和磷光。

螢光有強度、光譜、螢光壽命等發射參數,也有偏振的各向異性等屬性。偏振的各項異性為光片顯微鏡成像奠定基礎。

螢光蛋白的選擇:

Single Color: mCherry or dTomato or EmGFPor EGFP

  Two-color : mCherry + EmGFPor EGFP 

  Three-color : mCherry + Venus + mTurquoise2 (Cerulean)

EmeraldGFP,mCherry:superiorfolding

兩個艾裡斑中心之間的最小距離(d)用於定義光學解析度或分離能力,根據阿貝定律計算得出。這取決於物鏡的數值孔徑,而數值孔徑又取決於介質的折射率和發射光的波長。寬場顯微鏡可以將兩個200nm的點彼此分開(63×油浸物鏡,NA =1.32,發射波長510nm)。在光學系統中引入一個1Airy寬度的共焦針孔(即其孔徑與當前波長下的艾裡斑的直徑相對應)將使該橫向解析度提高大約30%。生物樣品要進行三維採集。因此,光的衍射圖應被視為三維信息,並用點擴散函數(PSF)定義。沿z軸的Airy圓盤看起來像橄欖球球一樣拉長,並且光的整體衍射圖樣沿z軸具有軸向對稱性,PSF的三維形狀類似於沙漏形(圖1F)。請記住,一個發光的納米小的物體仍然會產生一個圖像,該圖像的腰部至少為200nm,深度約為500nm(艾裡斑片所定義)。因此,任何共定位分析都必須在三維空間中進行。光學解析度的極限取決於PSF,並直接影響成像參數。一旦光學系統形成了圖像,它將由電子設備收集,該電子設備會將光信號轉換為電子信號,並在計算機進一步處理。

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