激光扫描共聚焦显微镜.ppt

激光扫描共聚焦显微技术 Laserscanningconfocalmicroscopy 激光扫描共焦显微镜的设计特点 1 点照明 具有照明pinhole和探测pinhole2 照明pinhole和探测pinhole共轭 共焦 共焦点即被探测点 被探测点所在的平面为共焦平面3 具有扫描系统 逐点扫描成像4 激光作为光源5 具有多个 四个 荧光通道 可同时探测多个被标记物 FluorescentMicroscope Objective ArcLamp EmissionFilter ExcitationDiaphragm Ocular ExcitationFilter Objective Laser Pinhole ExcitationPinhole PMT EmissionFilter ExcitationFilter ConfocalMicroscope 人眼分辨率 0 2mm光学显微镜分辨率 0 25mm电子显微镜分辨率 0 2nm共焦显微镜分辨率 0 18mm 电子显微镜的缺点 1 由于样品需要固定 观测活细胞十分困难 2 样品制备过程 固定 包埋 切片 造成的假象荧光显微镜的缺点 1 无法实现对荧光 透射光的同时采集 无法实现多荧光的同时采集2 荧光散射光太强 造成实际分辨率的大大下降 3 荧光漂白很快 使荧光图像的拍照有困难 4 无法对样品进行断层扫描 完成3D的工作 5 对于信号较弱的样本 无法提高观察的灵敏度 6 可以观查活细胞或组织但细胞或组织内结构高度重叠 激光共聚焦显微镜的应用 单 双 三 四色标记检测 精确的一 二 三 四维观察 高品质的荧光成像 透射成像 物体表面反射成像 静态和动态观察 CA2 pH 膜电位 膜流动性等 定性以及定量分析 光谱扫描 ROI扫描 特殊的光反应 FREP FRAP CAGED UNCAGED等 时间分辨和快速扫描动态图像 出色的反射光图像 明场 DIC 相差和透射光图像 单标 双标和三标图像 激光共聚焦显微成像技术的应用 一 定位 定量免疫荧光标记 单标 双标或三标 的定位 定量如 细胞膜受体或抗原的分布 微丝 微管的分布 两种或三种蛋白的共存与共定位 蛋白与细胞器的共定位 干细胞的分化细胞凋亡 AnnexinV fitc PI末端原位杂交 fitc PI荧光原位杂交 染色体基因定位单细胞凝胶电泳GFP的表达活细胞或活体组织静息游离Ca2 的分布与定量活细胞内pH的定量 膜电位的测量活细胞内自由基水平的定量 Helagreen 中心体red 纺锤体 Immuno fluorecencelabel 二 光学切片和三维重组光学切片和三维重组 LSCM通过薄层光学切片功能 可获得标本真正意义上的三维数据 经计算机图像处理及三维重建软件 产生生动逼真的三维效果 可进行形态学观察 并揭示亚细胞结构的空间关系 用以阐明三维结构与组织功能之间的关系 显微CT与三维重组 3Dreconstruction 三 动态测量游离Ca2 Mg2 K Na 测量pH值的检测 自由基的检测 相对测量程序化测量 用timelapse中的编程按钮可进行不同时间序列的扫描测量 F F F Fbase Fbase FBG 四 细胞膜电位的测量标记膜电位探针 慢反应 JC1510nm530 590nmDioc5 3 548nm573nmDioc6 3 484nm500nm快反应探针 Di 4 ANEPPS496nm703nmDi 4 ANEPPS498nm713nm细胞膜静息膜电位 70mV线粒体膜电位 150mV以上均属于阳离子探针 更容易与线粒体亲和 为线粒体膜电位探针 FRAP Fluorescencerecoveryafterphotobleaching 原理 IntenselaserBeamBleachesFluorescence Recoveryoffluorescence 10seconds 30seconds Zerotime Time F 五 荧光漂白恢复 FRAP FluorescenceRecoverafterphotobleaching 荧光光漂白后的回复 FRAP生物膜脂质分子的侧向扩散 胞间通讯的研究 胞浆及细胞器内小分子物质转移性的观测等细胞骨架构成 核膜结构及大分子组装等 六 荧光能量共振转移 fluorescenceResonanceEnergyTransfer 能量转移 能量从分子的一个部位向另一个部位的传递 或能量从一个分子向另一个分子传递 能量的提供者叫能量供体 能量的接受者叫能量受体 荧光能量共振转移的条件两个荧光分子 供体 FL1 受体 FL2供体与受体的距离在2 7nm供体的发射波长与受体的激发波长一致 荧光共振能量转移 FRET 技术生物大分子结构和功能研究免疫分析核酸杂交分析蛋白质间相互作用研究r 分子间距离R0 分子间发生50 能量转移的距离 检测以FL1的激发波长的光照射样品 没有共振转移时 只检测到FL1的发射光 绿光 发生共振转移时 就可检测出FL1的荧光 绿光 减弱 FL2 红光 的增强 应用 检测大分子的相互作用 大分子构象的改变 蛋白 例 大分子 亚基 的结合与分离 受体与配体的结合 常用荧光探剂 FITC TRITC Cy3 Cy5 BFP GFP 曲霉营养菌丝横隔 不同霉菌自发荧光成像 示普通光学显微镜下不曾观察到的现象 微生物自发荧光Confocal成像 植物学应用 植物细胞中的微管列阵 microtubulearray 周质微管 早前期微管带 纺锤体 成膜体 农业的应用 植物细胞中的微丝分布 烟草悬浮培养细胞中的微丝网络 农业的应用 花粉萌发过程中微丝骨架的变化 农业的应用 Jasplakinolide解聚微丝的实时观察 Zaslavskaiaet al MartekBiosciences MD June15 2001 November2001 Volume128 21 pp4301 4314 Courtesy Jose EduardoGomes UniversityofOregon USA Nature 25April2002 pg854 GFP MAP4融合蛋白表达显示微管骨架 美国Cyr实验室 奶山羊发育中乳腺上皮细胞主要细胞器的变化 为研究奶山羊乳腺的胚后形态发育 采用活细胞荧光标记法结合激光共聚焦显微技术 观察奶山羊乳腺发育中主要细胞器的变化 根据奶山羊乳腺发育特点 采样时点分为 妊娠期1月 3月 5月 泌乳期10日 30 60日 120日 退化期3日 7日 21日 共计10个时点 主要试剂及耗材DMSO购自Sigma公司 优质胎牛血清 FBS DF12培养基 I型胶原酶均购自Gibco公司 内质网荧光探针 E 34251 激发 发射波长为504 511nm 线粒体荧光探针 M 7512 激发 发射波长为579 599nm Hochest33258均购自Invitrogen公司 Confocal专用细胞培养皿购自北京博蕾德科技公司 奶山羊乳腺上皮细胞的分离培养无菌切取1 3g乳腺组织 胶原酶消化法进行乳腺上皮细胞的分离培养 对胶原酶浓度及消化时间进行优化 确定最适酶浓度为400U ml 消化时间为3 5小时 以1x106个 ml的密度铺于Confocal专用细胞培养皿中 置于5 CO2 37 恒温培养箱中培养 并观察细胞生长情况 2 3天更换培养液 观察细胞生长约80 90 汇合度时 进行细胞器荧光检测 乳腺上皮细胞主要细胞器的检测37 预热 终浓度为50nmol L的M 7512工作液 37 染色40min 37 预热 终浓度为1 mol L的E 34251工作液 37 染色30min10 g ml的Hochest33258复染5min图像采集与数据处理激光扫描共聚焦显微镜使用三通道 PMT 检测 激发谱线 405nm 激发Hochest33