Language
Country/Area
No result found
رؤية العمليات الديناميكية داخل الخلايا: كيف يمكن أن يساعدنا التصوير الفلوري على فهم التعبير الجيني؟
التصوير الفلوري هو تقنية تصوير غير جراحية تساعدنا على تصور العمليات البيولوجية التي تحدث في الكائنات الحية. تستخدم هذه التقنية مجموعة متنوعة من الأساليب بما في ذلك المجهر ومسبارات التصوير والتحليل الطيفي لتوليد الصور. الفلورسنت هو في الأساس ظاهرة تلألؤ تحدث عندما تمتص مادة الإشعاع الكهرومغناطيسي ثم تطلق ضوءًا بطول موجي محدد. الجزيئات التي يمكنها إصدار الضوء تسمى الفلوروفور. تستخدم تقنية التصوير الفلوري الصبغات الفلورية والبروتينات الفلورية لتمييز الآلات والهياكل الجزيئية، مما يتيح المراقبة التجريبية للعمليات الديناميكية للتعبير الجيني والتعبير البروتيني والتفاعلات الجزيئية.
يوفر التصوير الفلوري أداة كمية دقيقة للتطبيقات الكيميائية الحيوية.
غالبًا ما يكون هناك سوء فهم بين الفلورسنت والتلألؤ الحيوي، والفرق بينهما هو العملية البروتينية التي تنتج الضوء. التلألؤ الحيوي هو عملية كيميائية تتضمن إنزيمات تعمل على تفتيت الركائز لإنتاج الضوء، في حين أن الفلورسنت هو الإثارة الفيزيائية للإلكترونات تليها عودتها إلى الحالة الأساسية لإطلاق الضوء.
آلية الفلورسنتعندما يمتص الجزيء الضوء، ترتفع طاقة الجزيء لفترة وجيزة إلى حالة أكثر إثارة. وعندما يعود بعد ذلك إلى حالته الأساسية، فإنه يصدر ضوءًا فلوريًا، يمكن اكتشافه وقياسه. يعتمد الطول الموجي المحدد للضوء المنبعث على طاقة الفوتونات الممتصة، لذا يجب معرفة هذا الطول الموجي مسبقًا في التجربة حتى تتمكن معدات القياس من اكتشاف توليد الضوء بشكل صحيح.
الصيغة المستخدمة لتحديد طول موجة انبعاث الفلورسنت هي: λ emission = hc / Energy emission
هنا، h هو ثابت بلانك و c هي سرعة الضوء. عادة، يتم استخدام جهاز مسح ضوئي كبير أو CCD لقياس شدة الصورة ورقمنتها.
الأصباغ الفلورية والبروتينات
تتمتع الصبغات الفلورية بثبات ضوئي وسطوع أعلى ولا تتطلب وقت نضج مقارنة بالبروتينات الفلورية. من حيث السطوع، فإن معامل الانقراض (القدرة على امتصاص الضوء) والكفاءة الكمية (مدى قدرته على تحويل الضوء الممتص إلى ضوء فلوري) للفلوروفور مرتبطان ارتباطًا وثيقًا. الصبغة بحد ذاتها ليست فلورية جدًا، ولكن عندما ترتبط ببروتين، تصبح أكثر قابلية للاكتشاف. على سبيل المثال، يمكن لـ NanoOrange أن يرتبط بالطلاء والمناطق الكارهة للماء في البروتينات ولا يتأثر بعوامل الاختزال.
يمكن للبروتينات أن تتألق تلقائيًا عندما تمتص الضوء الساقط عليها بطول موجي محدد. على سبيل المثال، يصدر البروتين الفلوري الأخضر (GFP) الضوء الأخضر عند تعرضه للضوء في نطاق الضوء الأزرق إلى الأشعة فوق البنفسجية. البروتينات الفلورية هي جزيئات مراسلة ممتازة تساعد في تحديد مكان البروتينات، ومراقبة ارتباطها، وتحديد كمية التعبير الجيني.
نطاق التصوير
نظرًا لأن بعض أطوال موجات الفلورسنت تقع خارج نطاق العين البشرية، يتم استخدام CCD للكشف عن الضوء بدقة وتكوين صورة. يتم ذلك عادة في نطاق 300–800 نانومتر. إحدى مزايا إشارات الفلورسنت هي أن العلاقة بين شدة الضوء المنبعث وعدد الجزيئات الفلورية الموجودة تكون خطية بشكل عام، مما يتطلب بشكل أساسي أن تظل شدة الضوء الساقط وطول الموجة ثابتين. يتم عادةً تقديم الصورة النهائية بتنسيق بيانات 12 بت أو 16 بت.
نظام التصوير
تتضمن المكونات الرئيسية لنظام التصوير الفلوري ما يلي: مصدر إثارة (يمكنه إنتاج ضوء ذي طول موجي عريض أو ضوء ليزر)، وبصريات عرض الضوء (تستخدم لإضاءة العينة)، وبصريات جمع الضوء (تتكون عادةً من عدسات ومرايا ومرشحات) ). وأجهزة الكشف والتضخيم والتصور (مثل أنابيب مضاعفة الضوء أو أجهزة اقتران الشحنات).التطبيقات
تم استخدام التصوير الفلوري على نطاق واسع في مجالات علمية مختلفة، بما في ذلك:
<أول>المزايا والعيوب
على الرغم من أن التصوير الفلوري له بعض المزايا، مثل التشغيل غير الجراحي والحساسية العالية، إلا أنه يواجه أيضًا بعض التحديات، مثل التبييض الفلوري والحساسية البيئية وقدرات الدقة المحدودة.الاتجاهات المستقبلية
يعمل العلماء على تطوير بروتينات فلورية أكثر كفاءة لتحسين أداء أجهزة التصوير. ومن المتوقع أن تحقق تكنولوجيا التصوير الفلوري المستقبلية اختراقات في أبعاد متعددة، وذلك من خلال أساليب مثل الهندسة الوراثية واستقرار البيئة.يوفر التصوير الفلوري مجموعة واسعة من الفرص لاستكشاف ما يحدث داخل الخلايا، فما هي الظواهر البيولوجية الجديدة التي قد تكشف عنها الاكتشافات المستقبلية؟
