फ्रीज फ्रैक्चरिंग क्या है और यह सेल बायोलॉजी में क्यों उपयोगी है?

कोशिका झिल्ली में फॉस्फोलिपिड और संलग्न या एम्बेडेड प्रोटीन होते हैं। झिल्ली प्रोटीन कोशिका के चयापचय और जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। आप कोशिका झिल्ली में आसंजन प्रोटीन, परिवहन प्रोटीन और प्रोटीन चैनलों की कल्पना या विशेषता के लिए साधारण माइक्रोस्कोपी का उपयोग नहीं कर सकते हैं। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और "फ्रीज फ्रैक्चर" नामक एक तकनीक का उपयोग करना, जो जमी हुई कोशिका झिल्ली को अलग करता है, समुद्र के भीतर झिल्ली संरचना और प्रोटीन के संगठन के दृश्य की अनुमति देता है फास्फोलिपिड। फ़्रीज़ फ्रैक्चरिंग के साथ अन्य विधियों के संयोजन से न केवल हमें विभिन्न कोशिका झिल्लियों की संरचना को समझने में मदद मिलती है और झिल्ली प्रोटीन, लेकिन विशिष्ट प्रोटीन, बैक्टीरिया और के कार्य के दृश्य और विस्तृत विश्लेषण की अनुमति देता है वायरस।

तरल नाइट्रोजन का उपयोग करते हुए, जैविक ऊतक के नमूनों या कोशिकाओं को कोशिका घटकों को स्थिर करने के लिए तेजी से जमे हुए हैं। कोशिका झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स की दो परतों से बनी होती है, जिसे बाइलेयर कहा जाता है, जहां हाइड्रोफोबिक, या पानी से नफरत करने वाली, लिपिड पूंछ इंगित करती है झिल्ली के अंदर और हाइड्रोफिलिक, या पानी से प्यार करने वाले, लिपिड अणु के सिरे बाहर की ओर और अंदर की ओर इंगित करते हैं सेल। जमे हुए नमूने को एक माइक्रोटोम के साथ फटा या खंडित किया जाता है, जो पतले ऊतक स्लाइस को काटने के लिए चाकू जैसा उपकरण है। यह कोशिका झिल्ली को दो परतों के बीच ठीक से विभाजित करने का कारण बनता है क्योंकि हाइड्रोफोबिक लिपिड पूंछ के बीच का आकर्षण सबसे कमजोर बिंदु का प्रतिनिधित्व करता है। फ्रैक्चरिंग के बाद, नमूना एक वैक्यूम प्रक्रिया से गुजरता है, जिसे "फ्रीज नक़्क़ाशी" कहा जाता है। खंडित की सतह एक स्थिर प्रतिकृति बनाने के लिए नमूना कार्बन और प्लैटिनम वाष्प के साथ छायांकित होता है, जो फ्रैक्चर की आकृति का अनुसरण करता है विमान। एसिड का उपयोग प्रतिकृति का पालन करने वाले कार्बनिक पदार्थों को पचाने के लिए किया जाता है, जिससे खंडित झिल्ली सतह का एक पतला प्लैटिनम खोल निकल जाता है। इसके बाद इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा इस खोल का विश्लेषण किया जाता है।

फ्रीज नक़्क़ाशी एक अनफिक्स्ड, फ्रोजन और फ्रीज-फ्रैक्चर्ड जैविक नमूने का वैक्यूम-सुखाने है। वैक्यूम-सुखाने की प्रक्रिया फ्रीज सुखाने वाले फलों और सब्जियों के समान होती है जिन्हें किराने की दुकानों पर पैक और बेचा जाता है। फ्रीज नक़्क़ाशी के बिना सेलुलर संरचना के कई विवरण बर्फ के क्रिस्टल द्वारा अस्पष्ट हैं। डीप- या फ़्रीज़-नक़्क़ाशी चरण मूल फ़्रीज़ फ्रैक्चर विधि में सुधार और विस्तार करता है, जिससे विभिन्न गतिविधियों के दौरान कोशिका झिल्ली के अवलोकन की अनुमति मिलती है। यह न केवल झिल्ली संरचना के विश्लेषण की अनुमति देता है, बल्कि इंट्रासेल्युलर घटकों का भी और बैक्टीरिया, वायरस और बड़े सेलुलर प्रोटीन पर विस्तृत संरचनात्मक जानकारी प्रदान करता है परिसरों

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी बैक्टीरिया, वायरस, इंट्रासेल्युलर घटकों और यहां तक ​​​​कि प्रोटीन जैसे सबसे छोटे जीवों या संरचनाओं को दस लाख गुना से अधिक प्रकट और बढ़ा सकता है। विज़ुअलाइज़ेशन इलेक्ट्रॉनों के एक बीम के साथ एक अति-पतले नमूने पर बमबारी करके बनाया गया है। दो इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी विधियां इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, या एसईएम, और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, या टीईएम स्कैन कर रही हैं। फ्रीज फ्रैक्चर के नमूनों का नियमित रूप से टीईएम के साथ विश्लेषण किया जाता है। TEM में SEM की तुलना में बेहतर रिज़ॉल्यूशन है और यह 3 नैनोमीटर प्रतिकृतियों तक की संरचनात्मक जानकारी प्रदान करता है।

फ्रीज फ्रैक्चर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के विकास और उपयोग से पता चला है कि कोशिका प्लाज्मा झिल्ली लिपिड बाइलेयर से बनी होती है और यह स्पष्ट करती है कि कोशिका झिल्ली के भीतर प्रोटीन कैसे व्यवस्थित होते हैं। फ्रीज फ्रैक्चर कोशिका झिल्ली के आंतरिक भाग को एक अनूठा रूप देता है, क्योंकि यह झिल्ली फॉस्फोलिपिड को दो विपरीत और पूरक शीट या चेहरे में विभाजित और अलग करता है। पहली फ्रीज फ्रैक्चर मशीन की शुरुआत के 50 से अधिक वर्षों में, प्लेटिनम प्रतिकृति बनाना अभी भी कोशिका झिल्ली के बारे में संरचनात्मक जानकारी प्राप्त करने का एकमात्र तरीका है। तकनीक से पता चलता है कि विशिष्ट प्रोटीन तैरते हैं या कोशिका झिल्ली में लंगर डाले हुए हैं, और क्या और कैसे कुछ प्रोटीन एकत्रित होते हैं। एक नई विधि - विशिष्ट प्रोटीन को लक्षित करने वाले एंटीबॉडी का उपयोग करके - कोशिका झिल्ली में प्रोटीन और उनके कार्य की पहचान करने के लिए फ्रीज फ्रैक्चर के साथ जोड़ा जाता है।