电子显微镜拍出细胞彩照！

1、.#:第4页电子显微镜拍出细胞彩照！想象一下，假设世界失去了色彩，只剩下黑白灰的组合，我们眼前的风景会变成什么样？在电子显微镜下，我们所能看到的就是这样一个世界。电子显微镜能帮助我们观察微小的病毒、细胞超微构造，但它只能得到黑白的灰度图片。而在最近，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究者们研发了一种新技术，使得“用电镜拍彩照成为了可能。他们用特殊染料标记样品，得到了多色的电镜成像，这是怎么做到的呢？没有色彩的电镜世界在过去，光学显微镜带着着人们第一次走进了肉眼不可区分的微观世界，微生物和各种生命体内的微观构造开场为人所知。不过，当人们需要观察更加微小的构造时，光学显微镜的放大倍数就显得不够用了：受

2、到衍射的影响，光学显微镜的分辨极限大约在200 nm，在此根底上即使再去放大，也无法看到明晰的成像了。为进一步进步分辨率，科学家们就用波长短得多的电子束替代了可见光，制造出了电子显微镜。电子显微镜使微观成像的分辨到达了 0.1 nm，这项重要的技术的研发者1986年获得了诺贝尔物理学奖。然而，电子显微镜也有自己的缺点：这是一个没有色彩的黑白世界。可见光有不同色彩，我们也可以很方便地给生物组织的特定成分加上染色或是荧光标记。而电镜获得的图像是反映电子多少即亮度的“灰度图，其中没有色彩信息。当然，人们可以给电镜图片进展后期上色，但这样的上色并不能选择性地突出所要观察的构造。假如原图中的灰度差异不大

3、，后期上色也会很难将它们分开。这张色彩梦幻的噬菌体图片来自透射电子显微镜，它的颜色就是“伪彩色。为了让电镜图片更加“突出重点，科学家们已经做出了很多努力，例如参加重金属来进步“比照度。生物主要是由碳氢氧氮这样比较轻的元素构成，电子透过得到的图像比照度较低就像是一幅淡淡的铅笔画。而假如用重金属如锇、铀或者铅把背景染成深色，或是让它们与脂质或蛋白质进展结合，就可以得到更加黑白清楚的图像。但是，这样做仍然无法重点区分特定的生物分子。还有科学家尝试将这些重金属颗粒与抗体结合，让它们结合到特定的生物分子上去，但这种“标签难以进入细胞，因此适用范围还是有限。为黑白图像染上“颜色而这一次，研究者们带来了一些

4、为电镜图片“染色的新思路。他们给染料分子连上了不同的镧系金属元素，并让这些染料沉淀到特异性标记的周围。虽然电子显微镜下仍然没有真正意义上的色彩，但通过投射电子的能量损失不同，这些染料可以产生彼此区分的信号。这样一来，就相当于给样品加上了不同的色彩标签。研究者们将显色剂二氨基联苯与镧系金属耦合在一起，作为电子显微镜的“特制染料。想要标记生物分子时，就给对应的抗体连上荧光集团或是氧化酶分子，再通过光或者酶来诱发反响，让染料沉积到目的周围。在完成“染色之后，再按照常规的氧化锇负染以增强比照度，进展电镜成像。Ln-DAB2染料和染色方法：用带有氧化分子红色为荧光分子，绿色为辣根过氧化酶的抗体特异性标记

5、目的分子图中为红色标记线粒体和绿色标记核膜，分别让不同的Ln-DAB2染料在抗体附近原位氧化沉淀。再经过常规样品处理并分别成像，使用计算机处理得到彩色图像。在成像时，研究者用一束动能一致的电子投射到样品上。当电子通过样品时，会与其中的原子发生碰撞，进而损失一部分能量，在用不同染料处理过的地方，电子的能量损失会产生明显的差异。通过检测这些差异，就可以让染色位置从背景中脱颖而出了。通过计算机处理，将不同染料对应的信号分别转换成不同的伪彩色，再与原始的黑白电镜图片叠加，这样就得到了我们在开头处看到的电镜彩照。彩色电镜分别成像：A为传统电镜图；C和D分别为标记的线粒体和细胞膜；E是伪彩叠加图闹了半天，颜色还是“假的？确实，区分了能量差异，电子束仍然没有真正的颜色。不过，与“纯靠想象的后期上色相比，染料的标记还是起了很大作用。论文作者证明，这种方法可以分别用于细胞和组织的染色，并足以将不同的分子标记从传统的黑白电镜成像中别离出来。彩色电镜的应用：星形胶质细胞分享突触构造图F；细胞透膜肽介导的内吞囊泡图H；新合成PKM 在神经元中的定位图D目前，这种方法还只能在拍出三种“色彩：它们分别被标记为红色、绿色和黄色。研究者希望，将来还能参加更多颜色种类，进一步进步图像的比照度。在过去二十年中，超高