Biomolekuláris rendszerek vizsgálata

Hasonló dokumentumok
Biomolekuláris rendszerek. vizsgálata. Semmelweis Egyetem. Osváth Szabolcs

Biomolekuláris rendszerek. vizsgálata. Semmelweis Egyetem. Osváth Szabolcs

Biomolekuláris rendszerek. vizsgálata. Semmelweis Egyetem. Osváth Szabolcs. A mikroszkópok legfontosabb típusai

Biomolekuláris rendszerek vizsgálata

A biológiai anyag vizsgálatának mikroszkópi módszerei

Kis Petik Katalin. Semmelweis Egyetem. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet

Áttekintés 5/11/2015 MIKROSZKÓPIAI MÓDSZEREK 1 FÉNYMIKROSZKÓPIA FLUORESZCENCIA MIKROSZKÓPIA. Mikroszkópia, fénymikroszkópia

Fény- és fluoreszcens mikroszkópia. A mikroszkóp felépítése Brightfield mikroszkópia

Rövid ismertető. Modern mikroszkópiai módszerek. A mikroszkóp. A mikroszkóp. Az optikai mikroszkópia áttekintése

Modern mikroszkópiai módszerek

Atomi és molekuláris kölcsönhatások. Pásztázó tűszondás mikroszkópia.

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

OPTIKA. Vozáry Eszter November

2008 Small World contest -18th Prize - Dr. Tamily Weissman (Harvard University - Cambridge, Massachusetts, United States) Specimen: Brainbow

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Mozgékony molekulák vizsgálata modern mikroszkópiával

d z. nsin

Pásztázó mikroszkópiás módszerek

Lézerek. A lézerműködés feltételei. Lézerek osztályozása. Folytonos lézerek (He-Ne) Impulzus üzemű lézerek (Nd-YAG, Ti:Sa) Ultrarövid impulzusok

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Abszorpció, emlékeztetõ

Abszorpciós spektroszkópia

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

5/11/2015 MIKROSZKÓPIAI MÓDSZEREK 2 FLUORESZCENCIÁN ALAPULÓ MODERN MIKROSZKÓPIAI MÓDSZEREK. Fluoreszcencia mikroszkópia

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Modern mikroszkópiai technikák

Az elektromágneses spektrum

11.3. Az Achilles- ín egy olyan rugónak tekinthető, amelynek rugóállandója N/m. Mekkora erő szükséges az ín 2 mm- rel történő megnyújtásához?

Mikroszerkezeti vizsgálatok

A fény keletkezése. Hőmérsékleti sugárzás. Hőmérsékleti sugárzás. Lumineszcencia. Lézer. Tapasztalat: a forró testek Hőmérsékleti sugárzás

In vivo szövetanalízis. Különös tekintettel a biolumineszcens és fluoreszcens képalkotási eljárásokra

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

PÁSZTÁZÓSZONDÁS MIKROSZKÓPIA

A fluoreszcencia orvosibiológiai. alkalmazásai. Fluoreszcencia forrása I. Fluoreszcencia alkalmazások. Kellermayer Miklós

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Biofizika 2 Fizika-Biofizika

Alapvető eljárások Roncsolásmentes anyagvizsgálat

Bevezetés a fluoreszcenciába

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

A nanotechnológia mikroszkópjai. Havancsák Károly, január

6. Fehérjék kimutatása. Biokémiai és sejtszintű vizsgálatok

Nanotudományok vívmányai a mindennapokban Lagzi István László Eötvös Loránd Tudományegyetem Meteorológiai Tanszék

Abszorpciós fotometria

FONTOS! a március 14-i előadás március 19-én (szombat) 9 h-kor lesz

A fény keletkezése. Hőmérsékleti sugárzás. Hőmérsékleti sugárzás. Lumineszcencia. Lézer. Tapasztalat: a forró testek Hőmérsékleti sugárzás

Szentjánosbogár, trópusi halak, sarki fény Mi a közös a természet fénytüneményeiben?

Feloldóképesség Mikroszkópos módszerek. DIC mikroszkópia. Fáziskontraszt mikroszkópia. Barkó Szilvia A MIKROSZKÓPIA RÖVID TÖRTÉNETE

Jelátvitel az idegrendszerben:

Az elektromágneses sugárzás kölcsönhatása az anyaggal

Optikai spektroszkópiai módszerek

6. Fehérjék kimutatása. Biokémiai és sejtszintű vizsgálatok

6. Fehérjék kimutatása. Biokémiai és sejtszintű vizsgálatok

Pásztázó elektronmikroszkóp. Alapelv. Szinkron pásztázás

Az áramlási citométer és sejtszorter felépítése és működése, diagnosztikai alkalmazásai

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

A lézersugár és szerepe a polimer technológiákban

Szerves oldott anyagok molekuláris spektroszkópiájának alapjai

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Fluoreszcencia módszerek (Kioltás, Anizotrópia, FRET) Modern Biofizikai Kutatási Módszerek

Lumineszcencia. Lumineszcencia. mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Alapjai, tulajdonságai, mérése. Kellermayer Miklós

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

Dicsı Ágnes: Lézer a restaurálás szolgálatában Álom és valóság

Szalay Péter (ELTE, Kémia Intézet) Szentjánosbogár, trópusi halak, sarki fény Mi a közös a természet fénytüneményeiben?

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

Atomi, illetve molekuláris kölcsönhatások és alkalmazásaik

Optikai mikroszkópia. Bereznai Miklós SZTE Optika és Kvantumelektronikai Tanszék

Laser / lézer. Egy kis történelem. Egy kis történelem. Egy kis történelem Albert Einstein: az indukált emisszió elméleti predikciója

Lumineszcencia spektrometria összefoglaló

Fluoreszcencia módszerek (Kioltás, Anizotrópia, FRET)

Abszorpciós fotometria

A nanotechnológia mikroszkópja

MIKROSZKÓPIA. "mikrosz" (kicsiny) "szkopeo" (nézek)

Modern mikroszkópiai módszerek

BIOFIZIKA. Metodika- 2. Liliom Károly. MTA TTK Enzimológiai Intézet

MIKROSZKÓPIA. "mikrosz" (kicsiny) "szkopeo" (nézek)

Lumineszcencia: a fényt kibocsátó rendszer nem a magas hőmérséklet miatt világít!!! Ez az ún. hideg emisszió

Atomi erőmikroszkópia

A szubmikronos anyagtudomány néhány eszköze. Havancsák Károly ELTE TTK Központi Kutató és Műszer Centrum július.

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények

Az áramlási citometria gyakorlati alkalmazása az ondó rutin analízisben. Hajnal Ágnes, Dr Mikus Endre, Dr Venekeiné Losonczi Olga

1. Jegyzőkönyv AFM

A látás és látásjavítás fizikai alapjai. Optikai eszközök az orvoslásban.

Konfokális mikroszkópia elméleti bevezetõ

Fényérzékeny amorf nanokompozitok: technológia és alkalmazásuk a fotonikában. Csarnovics István

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

ATOMI ERŐ MIKROSZKÓP OKTATÁSI MODELL ATOMIC FORCE MICROSCOPE MODEL IN SCHOOL

Előszó. International Young Physicists' Tournament (IYPT) Karcolt hologram #5 IYPT felirat karcolása D'Intino Eugenio

Lézerek dióhéjban az Adyban

Röntgen-gamma spektrometria

Az elektron hullámtermészete. Készítette Kiss László

Fotoindukált változások vizsgálata amorf félvezető kalkogenid arany nanorészecskéket tartalmazó rendszerekben

OPTIKA. Lencse rendszerek. Dr. Seres István

Grafén nanoszerkezetek

Lumineszcencia. Lumineszcencia. Molekulaszerkezet. Atomszerkezet

Biofizika. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? A biológiában és orvostudományban alkalmazott fizikai módszerek tárgyalása

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Optika Gröller BMF Kandó MTI

Sugárzáson, és infravörös sugárzáson alapuló hőmérséklet mérés.

Biofizika. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? A biológiában és orvostudományban alkalmazott fizikai módszerek tárgyalása

Átírás:

Biomolekuláris rendszerek vizsgálata Kis Petik Katalin Fény abszorpció és emisszió Jablonski diagram 14. A lumineszcencia gyakorlati alkalmazása a) lumineszcencián alapuló fényforrások b) a lumineszcencia orvosi/laboratóriumi felhasználása 65. Modern fénymikroszkópiai eljárások a) konfokális lézer-mikroszkóp b) kétfotonos gerjesztés 66. Pásztázó mikroszkópos módszerek a) A pásztázás elve b) Atomerő mikroszkópia Kapcsolódó részek: Damjanovich-Fidy-Szöllősi: X/1, X/2., X/3. 2017.03.07. Fény abszorpció és emisszió spektrum Quantitative Light-induced Fluorescence (QLF) Stokes eltolódás (hullámhossz vagy frekvencia egységekben) az abszorpció és emisszió spektrum maximuma közötti távolság. information about caries and bacterial activity UVA gerjesztés, fluoreszcencia ZÖLD A fogzománc anyaga 430-560 nm PIROS baktériumok: protoporfirin-ix 590-700 nm

Autofluoreszcencia UV fényben a dentin jobban világít, mint a fogzománc (szervesanyag-tartalma nagyobb) Fluoreszcens kvantumpöttyök (a) CdSe-ből ZnS borítással készült kvantumpöttyök fluoreszcenciamikroszkópos képe A kvantumpöttyök mérete határozza meg az emittált fluoreszcencia színét. (b) tíz eltérő méretű, ezért elérő színben fluoreszkáló CdSe/ZnS kvantumpötty Az ideális fluorofór - kicsi - hidrofil - a látható tartományban nyel el és emittál (kétfoton: IR-ben nyel el) - nagy Stokes eltolódása van - specifikusan kötődik (biotin/avidin, His-tag/Ni, antitest/antigén, NH2, SH) - fényes (abszorpció*fluoreszcencia hatásfok nagy) - nem, vagy lassan ég ki (kivéve: FRAP) - nem csinál fotokémiai reakciókat (kivéve: uncageing) - nem pislog (kivéve: STORM) -... Fluoreszcens kvantumpöttyökkel jelölt rákos daganatok

Fluoreszcens fehérjék GFP (Green Fluorescent Protein) 2008. évi kémiai Nobel díj Osamu Shimomura a '60 as években izolálta és elkezdte tanulmányozni Douglas Prasher 1992-ben klónozta és szekvenálta a génjét Aequorea victoria (medúza) Acropora millepora (korall) Martin Chalfie 1994-ben génkifejeződés indikátoraként használta Roger Y. Tsien 1995-ben előállított az első javított változatot A fluoreszcens fehérjék sokfélesége A képet teljes egészében fluoreszcens fehérjéket kifejező baktériumokkal festették. Fluoreszcens jelölő módszerek párhuzamos alkalmazása Öt különböző módszerrel megfestett HeLa sejtek. A vonal 20 µm hosszú.

Mekkorák a dolgok? Hans Jansen és Zacharias Jansen 1590-ben összetett mikroszkópot épít 3x-10x nagyítás Antoni van Leeuwenhoek 1632-1723 1674-ben egyszerű mikroszkópot készít kíváncsi volt és jó lencséket tudott csiszolni először látott baktériumokat a saját maga és mások fogáról vett mintában (animacules), felfedezte a vérsejteket és élő spermiumokat figyelt meg. 70x-250x a lencse minőségétől függően Végtelenre korrigált optika

Köhler megvilágítás Ernst Karl Abbe (1840-1905) Az optikai eszközök gyártását tudományos alapokra helyezte. 1893-ban találta fel August Köhler a Carl Zeiss műveknél. Point Spread Function (PSF) A numerikus apertúra hatása a PSF-re A (fluoreszcens) tárgy egy pontjának képe, nem egy pont, hanem adott intenzitáseloszlású folt. Ez a tulajdonság a fény hullámtermészetének a következménye. Az objektív segítségével egy térrészbe lehet a fényt fókuszálni, nem egy pontba.

A fény hullámtermészetének hatása a képre Fluoreszcencia mikroszkóp Fluoreszcencia mikroszkóp A konfokális mikroszkóp működése (CLSM) Hogyan válasszuk el a gerjesztést az emissziótól? http://micro.magnet.fsu.edu/primer/virtual/confocal/index.html

Epifluoreszcens és konfokális mikroszkóp összehasonlítása Dentinalis tubulusok humán fogban epifluoreszcens konfokális humán medulla nyúl izom pollen optikai szeletelés, STACK-3D rekonstrukció, timelapse, tracking http://micro.magnet.fsu.edu/primer/virtual/confocal/index.html A kétfotonos mikroszkóp működési elve A kétfoton gerjesztésű pásztázó fluoreszcencia mikroszkóp Miért jobb vastag minták esetén (in vivo)? -gerjesztés: hangolható impulzus laser (nagy fotonsűrűség a fókuszban, 1 femtoliter) -nincs kétfoton-elnyelődés a fókuszon kívül - optikai szeletelés -a gerjesztő vörös-infravörös fény kevésbé szóródik Fog metszete -az összes szórt fluoreszcencia fényt detektáljuk -kevesebb fakulás -autofluoreszcencia is látszik -több festék gerjeszthető egyszerre Vese in vivo, sejten belüli Ca

Egyedi molekulák vizsgálata Egyedi F1 motor (ATP szintáz) forgó mozgása Plenty of Room at the Bottom " The principles of physics, as far as I can see, do not speak against the possibility of maneuvering things atom by atom. It is not an attempt to violate any laws; it is something, in principle, that can be done; but in practice, it has not been done because we are too big." Richard Feynman, 1959 Szuperrezolúciós mikroszkóp STimulated Emission Depletion (STED) mikroszkóp Stefan Hell úttörő munkája nyomán STED PALM STORM I max a használt maximális STED intenzitás I s a STED telítési intenzitása

STimulated Emission Depletion (STED) mikroszkóp Lokalizáció Szinaptolizin szerveződése az újra-hasznosított szinaptikus vezikulákban. STORM Photo-Activated Localization Microscopy (PALM) Eric Betzig és Harald Hess találmánya nyomán

Photo-Activated Localization Microscopy (PALM) Axonok citoszkeletális szerkezete CD63, lizoszóma transzmembrán fehérje Pásztázó tűszondás mikroszkópok (Scanning Probe Microscopy SPM) A mikroszkópok olyan családja, amely a minta felszínének domborzati képét hozza létre. Egy hegyes tűvel pásztázzunk a felszínt és a hegy-minta kölcsönhatást mérjük. STM feltalálói (1981): Heinrich Rohrer and Gerd Binnig Atomerő mikroszkóp (Atomic Force Microscopy - AFM) AFM: a mért kölcsönhatás a hegy és minta közötti erő lézer lencse kvadráns dióda pásztázó tű minta piezoelektr. asztal

A tű és a minta közötti erő A tű jellemzői: - tipikusan 100 μm hosszú, 1μm vastag, V alakú - kis rugóállandó - nagy rezonanciafrekvencia - szilícium (-oxid, -nitrid) Erő Contact Mode AFM A tű és a minta állandó kontaktusban vannak. A taszító tartományban dolgozik. Állandónak tartja az erőt: követi a felszín hullámzását. A mérőrugó függőleges deformációját detektáljuk. Lokális erő spektroszkópia: a felület egy adott pontjában az erő/elmozdulás függvény. taszítás vonzás Távolság Tapping Mode AFM A tű 20-100 nm amplitúdójú rezgéseket végez, minden rezgésnél érinti a felületet. A rezgési amplitúdó és fázis változik ahogy a felszínen a kiemelkedések és mélyedések vannak. Előnyök és hátrányok Extra-celluláris konnexon AFM képe Előny: gyors pásztázás atomi felbontás érdes felületekre jó Contact Mode AFM Hátrány: a vízszintes erők torzítják a képet torzítás a minta felületén lévő víz miatt a lágy biológiai mintákat megkarcolja Kalcium-indukált konformáció változás az extra-celluláris konnexon felszínben. A vonal 23 nm hosszú. Tapping Mode AFM Előny: nagyobb laterális felbontás (1 5nm) kevésbé teszi tönkre a lágy mintákat Hátrány: lassabb pásztázás

Kollagén szálak Kérdés Mekkora a legkisebb feloldható távolság abban a mikroszkópban, amelyik 580 nm hullámhosszú fényt használ a képalkotáshoz, és az alábbi objektívet használjuk? Milyen numerikus appertúra értékű objektívre lenne szükség, hogy a sejtben kb. 70 nm-re lévő fehérjéket megkülönböztessük egymástól? Létezik ilyen objektív? Milyen más mószerrel lenne ez lehetséges?