რა არის ყინვის მოტეხილობა და რატომ არის ის სასარგებლო უჯრედის ბიოლოგიაში?

უჯრედის მემბრანა შედგება ფოსფოლიპიდებისგან და თანდართული ან ჩანერგილი ცილებისგან. გარსის ცილები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ უჯრედის მეტაბოლიზმსა და ცხოვრებაში. თქვენ არ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ჩვეულებრივი მიკროსკოპია უჯრედის მემბრანაში ადჰეზიის ცილების, ტრანსპორტირების ცილებისა და ცილების არხების წარმოსაჩენად ან დასახასიათებლად. ელექტრონული მიკროსკოპიის გამოყენებით და ტექნიკის სახელწოდებით "ყინვის მოტეხილობა", რომელიც გაყოფს უჯრედის მემბრანებს, საშუალებას იძლევა გარსის სტრუქტურის ვიზუალიზაცია და ცილების ორგანიზება ზღვაში ფოსფოლიპიდები. სხვა მეთოდების შერწყმა ყინვის მოტეხილობასთან არა მხოლოდ გვეხმარება სხვადასხვა უჯრედის მემბრანის სტრუქტურის გააზრებაში და მემბრანის ცილები, მაგრამ საშუალებას იძლევა ვიზუალიზაცია და კონკრეტული ცილების, ბაქტერიების და სხვათა ფუნქციონირების დეტალური ანალიზი ვირუსები.

თხევადი აზოტის გამოყენებით, ბიოლოგიური ქსოვილის ნიმუშები ან უჯრედები სწრაფად იყინება უჯრედის შემადგენლების იმობილიზაციისთვის. უჯრედის მემბრანა შედგება ფოსფოლიპიდების ორი ფენისგან, რომელსაც ეწოდება ორსაფენიანი, სადაც ჰიდროფობიური, ან წყლისგან საძულველი ლიპიდური კუდები მიუთითებენ მემბრანის შიგნით და ჰიდროფილური, ან წყლის მოსიყვარულე, ლიპიდური მოლეკულის ბოლოები მიმართულია გარედან და შიგნით საკანი გაყინული ნიმუში არის გაბზარული ან მოტეხილი მიკროტომით, რომელიც წარმოადგენს დანის მსგავს ინსტრუმენტს თხელი ქსოვილის ნაჭრების მოსაჭრელად. ეს იწვევს უჯრედის მემბრანის დაყოფას ზუსტად ორ შრეს შორის, რადგან ჰიდროფობიური ლიპიდურ კუდებს შორის მიზიდულობა წარმოადგენს ყველაზე სუსტ წერტილს. მოტეხილობის შემდეგ, ნიმუში გაივლის ვაკუუმის პროცედურას, სახელწოდებით "ყინვის გამოყოფა". მოტეხილობის ზედაპირი ნიმუში დაჩრდილულია ნახშირბადის და პლატინის ორთქლით, რათა მოხდეს სტაბილური რეპლიკა, რომელიც მოტეხილობის კონტურებს მიჰყვება თვითმფრინავი მჟავა გამოიყენება რეპლიკასთან მიმაგრებული ორგანული მასალის საჭმლის მონელებისათვის, რის შედეგადაც მოტეხილი გარსის ზედაპირი თხელი პლატინის გარსია. შემდეგ ეს გარსი გაანალიზებულია ელექტრონული მიკროსკოპით.

ყინვის ამოფრქვევა არის არაფიქსირებული, გაყინული და ყინვით მოტეხილ ბიოლოგიური ნიმუშის ვაკუუმში გამოშრობა. ვაკუუმში გაშრობის პროცედურა მსგავსია ხილისა და ბოსტნეულის გაყინვის საშრობით, რომელიც შეფუთულია და იყიდება სასურსათო მაღაზიებში. გაყინვის გარეშე, უჯრედული სტრუქტურის მრავალი დეტალი დაფარულია ყინულის კრისტალებით. ღრმა ან ყინვის დატვირთვის ეტაპი აუმჯობესებს და აფართოებს გაყინვის მოტეხილობის თავდაპირველ მეთოდს, რაც საშუალებას იძლევა დავაკვირდეთ უჯრედის მემბრანებს სხვადასხვა საქმიანობის დროს. ეს საშუალებას იძლევა არა მხოლოდ მემბრანის სტრუქტურის, არამედ უჯრედშიდა კომპონენტების ანალიზი და დეტალურ სტრუქტურულ ინფორმაციას გვაწვდის ბაქტერიების, ვირუსების და დიდი უჯრედული ცილების შესახებ კომპლექსები.

ელექტრონულმა მიკროსკოპიამ შეიძლება გამოავლინოს და გადიდდეს მილიონზე მეტჯერ ყველაზე პატარა ორგანიზმი ან სტრუქტურა, როგორიცაა ბაქტერიები, ვირუსები, უჯრედშიდა კომპონენტები და ცილებიც კი. ვიზუალიზაცია იქმნება ელექტრონების სხივით ულტრაწვრილი ნიმუშის დაბომბვით. ელექტრონული მიკროსკოპიის ორი მეთოდია ელექტრონული მიკროსკოპიის სკანირება, ან SEM, და ელექტრონული ელექტრონული მიკროსკოპი, ან TEM. ყინვის მოტეხილობის ნიმუშები რუტინულად გაანალიზებულია TEM– ით. TEM– ს უკეთესი რეზოლუცია აქვს, ვიდრე SEM და გთავაზობთ სტრუქტურულ ინფორმაციას 3 ნანომეტრის ასლებამდე.

ყინვის მოტეხილობის ელექტრონული მიკროსკოპის განვითარებამ და გამოყენებამ აჩვენა, რომ უჯრედის პლაზმური მემბრანა შედგება ლიპიდური ორსაფეხურიანი და განმარტა, თუ როგორ ხდება ცილების ორგანიზება უჯრედულ მემბრანებში. გაყინვის მოტეხილობა უნიკალურ სახეს აძლევს უჯრედის მემბრანის ინტერიერს, რადგან ის ანაწილებს და ანაწილებს გარსის ფოსფოლიპიდებს ორ საპირისპირო და დამატებით ფურცლად ან სახედ. პირველი ყინვის მოტეხილობის აპარატის შემოღებიდან 50 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, პლატინის რეპლიკის დამზადება ჯერ კიდევ ერთადერთი გზაა უჯრედის მემბრანის შესახებ სტრუქტურული ინფორმაციის მისაღებად. ტექნიკა გვიჩვენებს, მოძრაობენ თუ არა კონკრეტული ცილები უჯრედულ მემბრანაში და არის თუ არა და როგორ ხდება ზოგიერთი პროტეინის აგრეგაცია. უფრო ახალი მეთოდი - ანტისხეულების გამოყენება, რომლებიც სპეციფიკურ ცილებს ისახავს მიზნად - ყინვის მოტეხილობასთან შერწყმულია უჯრედების მემბრანაში ცილების და მათი ფუნქციების დასადგენად.