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2014年诺贝尔化学奖解析

来源:威尼斯144777com欢迎原创 发布时间:2015-04-22 13:54:19 浏览次数: 【字体:

今年诺贝尔化学奖授予了超高分辨率荧光显微镜的贡献者:埃里克?白兹格、斯蒂芬?黑尔、和威廉?莫尔纳。

获奖理由:

超越光学显微镜的局限——超高分辨率荧光显微镜的发展

19世纪末,恩斯特?阿贝将光学显微镜的分辨率极限确定在0.2微米左右。这意味着科学家们可以分辨单个细胞,以及一些被称为细胞器的细胞成分。然而他们无法用这样的显微镜分辨尺寸更小的物体,例如常规尺寸的病毒,或者单个的蛋白质(图一)。

而2014年的诺贝尔奖获得者通过荧光分子,机智地解决了这一问题。他们突破性的将光学显微镜带进了纳米尺度。通过纳米显微镜,科学家们可以在细胞中观察到单个分子的运动。他们可以看到分子在脑的两个神经细胞之间如何产生突触;能够在导致帕金森病和亨廷顿舞蹈病的蛋白质聚集时观察它们,可以在受精卵分裂成胚时跟踪单个蛋白质的走向。

此次诺贝尔化学奖授予两项不同的工作。其中一项是斯蒂芬?黑尔在2000年开发的STED显微镜技术(图2)。这项技术同时使用两束激光,其中一束激发荧光分子发光,另外一束将除了一个纳米尺寸之外的荧光全部猝灭掉。这样,通过一个纳米一个纳米地扫描样品,大家可以获得分辨率高于阿贝极限的图像(图3)。

另一项工作来自于埃里克?白兹格和威廉?莫尔纳,他们各自独立地建立了单分子显微镜的基础(图4)。这项成果可以将单个分子的荧光打开或者关掉。科学家们对同一区域反复成像,每次只允许几个分散的分子发光。将这些图像叠加就获得了分辨率达到纳米尺度的图像。(图5)。

今天,纳米显微技术在世界范围被广泛使用,通过这种技术,每天都在产生为人类带来极大益处的新常识。

 

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