Inaugural Dissertation - Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg

Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
1.1. Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2. Von konfokaler Laserrastermikroskopie zu hochauflösenden Mikroskopie-Methoden . . 2
2. Physikalische Grundlagen 3
2.1. Punktbildfunktion und Auflösung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1.1. Die Punktbildfunktion der Weitfelddetektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1.2. Die klassische Beugungsgrenze der optischen Auflösung . . . . . . . . . . . . . 3
2.2. Optische Transferfunktion und Frequenzraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3. Fluoreszenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.4. Hochauflösende Mikroskopiemethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4.1. Konfokale Mikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4.2. 4PI-Mikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4.3. SMI-Mikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.4. Lokalisationsmikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3. Biologische Grundlagen 25
3.1. Molekülmarkierung in der Fluoreszenzmikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1.1. Fluoreszente Proteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1.2. Immunfluoreszenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.2. Aktinfilamente als Bestandteil des Cytoskeletts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3. Kernporenkomplexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.4. Chemotaxis in Escherichia coli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.5. Toxoplasma gondii Tachyzoiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4. Nanoskopie mit fokussierter Beleuchtung: 4Pi Mikroskopie 37
4.1. Messungen an fluoreszenten Nanokugeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.2. Physikalisch technische Herausforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3. Messungen an biologischen Präparaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.3.1. Messungen von F-Aktin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.3.2. Messungen von Kernporenkomplexen in MCF7-Zellen . . . . . . . . . . . . . . 46
5. Nanoskopie mit strukturierter Beleuchtung: SMI 53
5.1. Experimenteller Aufbau des SMI Vertico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.2. SMI Mikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.2.1. Rezeptorproteine in E. coli Bakterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
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