07.08.2013 Views

FLUORESCENSMIKROSKOPI

FLUORESCENSMIKROSKOPI

FLUORESCENSMIKROSKOPI

SHOW MORE
SHOW LESS

Transform your PDFs into Flipbooks and boost your revenue!

Leverage SEO-optimized Flipbooks, powerful backlinks, and multimedia content to professionally showcase your products and significantly increase your reach.

Fag SIF 4070 Cellebiologi,Vår2001 Labøving nr.3: Fluorescensmikroskopi<br />

Oppgavens formål:<br />

Labøving nr. 3<br />

<strong>FLUORESCENSMIKROSKOPI</strong><br />

Gjøre studentene kjent med fluorescensmikroskopi og konfokal laser scanning mikroskopi


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

Absorpsjon og emisjon av lys.<br />

Elektronisk eksitasjon av et molekyl består i at molekylet absorberer energi som forårsaker at et av<br />

de løsest bundne elektronene overføres til en orbital med høyere energi. Fotonenes energi må da<br />

tilsvare energiforskjellen mellom eksitert tilstand og grunntilstand. Et energidiagram såkalt<br />

Jablonskidiagram er vist i Figur 1. Energitilstanden S0 er grunntilstand, og S1, S2 osv er henholdsvis<br />

første og andre energinivå med spinnkvantetall J=0. Disse kalles singlettilstander. De tilsvarende<br />

T1, T2 osv kalles triplettilstander med J=1. Hver triplettilstand har en litt lavere energi enn<br />

tilsvarende singlettilstand. Overganger fra en singlet- til en triplettilstand der ΔJ≠0, er såkalt<br />

spinnforbudte overganger og er typisk 10 9 ganger langsommere enn såkalte tillatte overganger<br />

ΔJ=0. Forbudte overganger oppstår som følge av spin-bane koplinger.<br />

Figur 1: Eksempel på et Jablonskidiagram for et molekyl som eksiteres fra S0 til S2. Overganger<br />

ved eksitasjon eller emisjon av et foton er merket med rette piler (→) mens strålingsløse prosesser<br />

som virbrasjonsrelaksasjon (vr), intern konversjon (ic) og system kryssing (isc) er markert med<br />

bølgepil.<br />

I tillegg til elektronisk eksitasjon kan molekyler også tilføres energi i form av vibrasjon og rotasjon<br />

av atomære grupper. Vibrasjon skjer både langs lengdeaksen av en atomær binding (strekkvibrasjon)<br />

og på tvers av bindingen (bøyings-vibrasjon). Vibrasjonseksitasjonsenergien ligger<br />

vanligvis i området 0.05-0.5eV, dvs i den infrarøde delen av spekteret. Rotasjonsenergier er<br />

vesentlig mindre enn energien av vekselvirkningen mellom molekyler i kondensert fase, og mindre<br />

enn variasjonen i denne vekselvirkningen fra det ene molekylet til det andre. Rotasjonsnivåene kan<br />

derfor bare detekteres i gassfase, og er ikke vist i Figur 1.<br />

Det eksiterte molekylet kan falle tilbake til grunntilstand enten ved utsendelse av et foton eller ved<br />

såkalte strålingsløse prosesser (figur 1). Utsendelse av et foton skjer ved fluorescens eller<br />

fosforescens.<br />

Fluorescens betegner utsendelsen av et foton ved tillatt (ΔJ=0) elektronisk deeksitasjon.<br />

Hastighetskonstanten er typisk 10 8 – 10 9 s -1 dvs at dersom deeksitasjonen ikke skjer ved noen<br />

annen prosess vil den eksiterte tilstanden ha en levetid 10 -8 – 10 -9 s.<br />

Fosforesens betegner utsendelsen av et foton ved en forbudt overgang (ΔJ≠0) og skjer vanligvis fra<br />

triplett T1 til singlett S0. Hastighetskonstanten for fosforescens er av størrelsesorden 1-10 -1 s -1 .<br />

2


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

Fluorescens skjer i konkurranse med strålingsløse prosesser. De viktigste strålingsløse prosessene<br />

er vibrasjonsrelaksasjon (Vr), intern konversjon (ic) og system kryssing (isc). Prosessene er vist i<br />

Figur 1. Ved vibrasjonsrelaksasjon tapes vibrasjonsenergi til omgivelsene og dermed overgang fra<br />

en høyere vibrasjonstilstand til en lavere. I kondensert fase vil denne prosessen skje meget raskt<br />

med en hastighetskonstant på typiske 10 12 s -1 . Intern konversjon betegner overgangen mellom<br />

forskjellige elektroniske tilstander med samme spinnkvantetall J. Hastighetskonstanten for ic er<br />

10 12 -10 13 s -1 . Dette er den dominerende prosessen for overganger (deeksitasjon) mellom høyere<br />

eksiterte tilstander. System kryssing betegner en spinnforbudt strålingsløs overgang mellom<br />

elektroniske tilstander for eksempel S1 → T1, med en hastighetskonstant på 10 7 -10 11 s -1 .<br />

Ved måling av fluorescens er kvanteutbytte en viktig parameter for fluorescensintensiteten.<br />

Kvanteutbytte er gitt ved sannsynligheten for at absorpsjon av et foton skal gi opphav til<br />

fluorescens, dvs<br />

kf<br />

Φf =<br />

kf<br />

+<br />

der kf er hastighetskonstanten for fluorescens som konkurrerer med n andre prosesser med<br />

hastighetskonstant ki.<br />

Fluorescensintensiteten fra en belyst prøve med fluorescerende molekyler er gitt ved:<br />

3<br />

n<br />

∑<br />

i=<br />

1<br />

ki<br />

If = ΦfΔI = Iεcl<br />

der I er intensiteten til eksitasjonslyset som passerer en distanse l gjennom prøven.<br />

Ekstingsjonskoeffisienten ε angir tverrsnittet for absorpsjon av lys med en gitt bølgelengde i en<br />

prøve med fluorescerende molekyler i konsentrasjon c.<br />

Absorpsjon og emisjon av fotoner foregår så hurtig at molekylets atomer ikke forandrer posisjon i<br />

løpet av prosessen. Dette kalles Franck-Condon prinsippet og innebærer at kvantespranget må<br />

representeres med vertikale linjer som vist i figur 2. Sannsynlighets- tverrsnittet for absorpsjon og<br />

emisjon av et foton vil dermed avhenge av det romlige overlapp av bølgefunksjonen i begynnelsesog<br />

sluttilstand. For absorpsjon vil de overganger som har størst tverrsnitt skje fra laveste<br />

vibrasjonsnivå i grunntilstand til et høyere vibrasjonsnivå i den eksiterte tilstand. Når det gjelder<br />

lysemisjon vil overganger hyppigst skjer fra laveste vibrasjonsnivå i S1 til eksitert vibrasjonsnivå i<br />

grunntilstand, fordi vibrasjons-relaksasjon og intern konversjon er mye hurtigere prosesser en<br />

fluorescens.<br />

Figur 2: Franck-Condon prinsippet illustrert for absorpsjon fra S0 til S1. Absorpsjon foregår<br />

hyppigst fra laveste vibrasjonsnivå i grunntilstand til et eksitert vibrasjonsnivå i S1. Fluorescens<br />

skjer hyppigst fra laveste vibrasjonsnivå i S1 til eksitert vibrasjonsnivå i S0.


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

Fluorescens fra høyere eksiterte tilstander (S2, S3 osv) observeres sjelden fordi intern konversjon<br />

mellom disse tilstandene er meget hurtig. Franck-Condon prinsippet medfører at<br />

fluorescensspekteret vil ligge noe forskjøvet mot lavere energi og dermed høyere bølgelengder enn<br />

absorpsjonsspekteret, slik som vist i figur 3. Denne forskyvningen kalles Stokes shift.<br />

Figur 3: Generelt absorpsjons- og emisjonsspektere. Emisjonsspekteret er forskjøvet mot høyere<br />

bølgelengder i forhold til absorpsjonsspekteret. Denne forskyvningen betegnes Stokes shift.<br />

Bruk av fluorescens i biologien<br />

En rekke cellulære bestandeler og funksjoner kan studeres kvalitativt og kvantitativt ved å binde<br />

fluorescerende fargestoff såkalte fluorokromer til de cellulære parametrene en ønsker å studere. I<br />

tabell 1 er de vanligste fluorokromer og de cellulære parametrene de binder seg til angitt.<br />

Fluorokromene har en høy spesifisitet/affinitet for ulike komponenter i cellen (DNA, RNA,<br />

proteiner). Ved bruk av monoklonale antistoffer som binder seg til spesifikke proteiner, kan disse<br />

spesifikke proteinene lokaliseres og kvantifiseres. Fluorescensen fra er fluorokrom kan avhenge av<br />

egenskaper i det omkringliggende miljø som temperatur, pH, Ca 2+ og nærvær av andre<br />

fluorokromer. Dette kan benyttes til å studere funksjonelle parametre som for eksempel pH og<br />

Ca 2+ -fluks. Fluorescens mikroskopi benyttes både til å lokalisere og kvantifisere fluorescens i vev<br />

og intracellulært.<br />

Tabell1: De vanligste cellulære komponenter og funksjoner som kan måles ved fluorescens<br />

Cellulære komponenter Fargestoff<br />

DNA Hoechst, propidium iodide, mithramycin, DAPI m fl<br />

S-fase celler BrdU/Hoechst, anti-Brdu antistoff<br />

Kromosomer Hoechst, cromocyanine A3<br />

Spesifikke kromosom-regioner In situ hybridisering –fluorescein isothiocyanate (FITC)<br />

Kromatin struktur Acridin orange, 7-aminoactinmycin<br />

RNA Propidium iodide, acridine orange<br />

Mitochondria Rodamine<br />

Protein Fluorescein isothiocyanate (FITC)<br />

Spesifikke proteiner:<br />

Overflate proteiner og reseptorer<br />

Cytoplasmatisk proteiner<br />

Cytoskjelettet<br />

Kjerneproteiner<br />

Oncogenprodukter<br />

Cellulær funksjoner<br />

Enzymaktiviteter Finnes en rekke fargestoffer<br />

Ionefluks:<br />

Ca 2+<br />

furo-3, indo-1<br />

Mg 2+<br />

Monoklonale antistoffer evt andre prober (f.eks phalloidin mot<br />

aktin) konjugert til ulike fargestoffer som:<br />

FITC/phycoerythrin/Alexa/Texas red/allophycocyanine/ Cy5/ mfl.,<br />

mag-indo-1<br />

pH Dicyano-hydroquinone<br />

Membran potensial Cyanine fargestopffer: oxonol<br />

Membran fluiditet Fluorescens polarisasjon av lipid probe<br />

4


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

En rekke intracellulære molekyler er fluorescerende i seg selv. Denne fluorescensen betegnes<br />

egenfluorescens eller autofluorerscens. Den kraftige røde fluorescensen fra klorofyll i planteceller<br />

er et eksempel.<br />

I tillegg til fluorescensmikroskopi er det to andre metoder for måling av fluorescens. Flow<br />

cytometri (laboratorieøving 6) måler kvantitativ fluorescens per celle. Spektrofluorometri måler<br />

gjennomsnittlig fluorescens i prøven.<br />

Fluorescensmikroskopi<br />

Fluorescensmikroskopet avbilder de fluorescerende deler av objektet. Det finnes to typer av<br />

fluorescensmikroskop, bestemt av fra hvilken retning objektet belyses. Ved transmisjonslys belyses<br />

objektet som i helfelt mikroskop, som vist i figur 4 A. Problemet med denne formen for<br />

fluorescensmikroskopi er at intensiteten av det eksiterende lyset er mye høyere enn av fluorescens<br />

lyset, og god avbilding er avhengig av meget høy kvalitet på de filterene som benyttes for at ikke<br />

eksitasjonslyset skal avbildes. For å redusere intensiteten av eksitasjonslyset som når bildeplanet<br />

benyttes en mørkefeltkondensor (jfr laboratorieøving 1). Dette øker kontrasten i fluorescensbildet,<br />

men mørkefeltet reduserer kondensorens effektive numeriske apertur (NA) samtidig som<br />

objektivets numeriske apertur må være mindre enn den numeriske aperturen for mørkefelt. Da<br />

fluorescensintensiteten er proporsjonal med intensiteten av eksitasjonslyset som igjen er<br />

proporsjonal med NAkond 2 samt at fluorescensintensiteten i bildet er proporsjonal med NAobj 2 , vil<br />

den totale intensiteten i fluorerscensbildet bli redusert i betydelig grad.<br />

A<br />

B<br />

Figur 4: Skjematisk framstilling av fluorescens mikroskop.<br />

A) Transmisjonslys mikroskop der den heltrukne linjen markerer eksitasjonslyset og den stiplete<br />

linjen fluorescenslyset.<br />

B) Epibelysningsmikroskop der eksitasjonslyset er markert. Et dikromatisk filter med en<br />

karakteristisk bølgelende reflekterer lys under denne bølgelengden<br />

C) Epibelysningsmikroskop der emisjonslyset er markert. Det dikromatiske filteret som reflekterte<br />

eksitasjonslyset slipper gjennom det mer langbølgdede emisjonslyset .<br />

Pålys eller epibelysning mikroskopi har nå erstattet den tidligere transmisjonslys-formen for<br />

mikroskopi. Ved epibelysning belyses objektet gjennom objektivet idet objektivet også fungerer<br />

som kondensor (figur 4 B,C). Eksitasjonslys og fluorescens separeres ved hjelp av dikromatiske<br />

speil og filtere. Fordeler med epibelysning er at det ikke stilles så store krav til filtrene fordi<br />

intensiteten av det tilbakespredte lyset fra objektet er langt mindre enn intensiteten av<br />

5<br />

C


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

Lyskilde,<br />

gjennomlys<br />

Kondensor<br />

Objektiv<br />

Lyskilde,<br />

Kvikksølvlampe<br />

epiilluminering<br />

Holder for<br />

filterkuber<br />

CCD kamera<br />

Fig. 5. Olympus omvendt mikroskop<br />

eksitasjonslyset ved transmisjonslys mikroskopi. En annen fordel er at belysningsfelt og bildefelt<br />

har felles optisk akse som forenkler innstilling av mikroskopet. Da objektivet fungerer som<br />

kondensor vil fluorescensintensiteten i bildet være proporsjonal med NAobj 4 . Det er derfor viktig å<br />

bruke objektiv med høy numerisk apertur. Figur 5 viser skjematisk lysgangen gjennom et Olympus<br />

omvendt mikroskop tilsvarende det Nikon mikroskopet som skal benyttes i laboratorieoppgaven.<br />

6<br />

Okular<br />

Kamera<br />

Fokusering


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

Fluorescensintensiteten er ideelt sett proporsjonal med mengde fluorescerende molekyler i objektet.<br />

Ved å detektere fluorescensen med fotomultiplikatorrør eller CCD kamera kan en derfor utføre<br />

kvantitative målinger av fluorescensen og dermed fluorokromen og den komponenten i cellen den<br />

er bundet til. Slik kvantifisering forutsetter at fluorokromene ikke ødelegges av eksitasjonslyset<br />

(såkalt bleking) og at eksitasjonslyset og fluorescenslyset ikke dempes gjennom objektet. Det siste<br />

vil forkomme i tykke preparater fordi lyset blir spredt og absorbert av preparatet. Det må derfor<br />

korrigeres for disse feilene ved kvantitativ fluorescensmikroskopi.<br />

Eksitasjonslyset ved fluorescensmikroskopi er høytrykks kortbuelamper som har meget høy<br />

lystetthet i lysbuen. Lampene er fylt med Hg eller Xe som har et eksitasjonsspekter med en rekke<br />

eksitasjonstopper i UV og det synlige spektral området. Bruk av filtere sørger for at eksitasjonslyset<br />

har riktig bølgelengde, og at tilhørende fluorescens detekteres.<br />

Konfokal laser scanning mikroskopi (KLSM)<br />

Ved tradisjonell fluorescensmikroskopi vil bilde av et objekt med tykkelse større enn mikroskopets<br />

dybdeskarphet ha bidrag fra lys også fra områdene over og under objektplanet dvs det plan som<br />

avbildes skarpt. Disse bidragene reduserer kontrasten i bildet vesentlig. Med konfokal mikroskopi<br />

reduseres disse bidragene sterkt ved å plassere en feltblender foran fluorescensdetektoren.<br />

En prinsippskisse av lysgangen i et KLSM er vist i figur 6 A. En kondensor C avbilder en<br />

punktkilde (A) (punktkilden er vanligvis laserlys) til et fokus (D) i objektet (S). Objektet blir så<br />

avbildet skarpt via objektivet (O) til en feltblender (B) foran fotomultiplikatorrøret som benyttes<br />

som fluorescens detektor. En sier at B er konfokal med A og D siden avbildingen av A og<br />

tilbakeprojeksjonen av B har samme fokus i objektet. Avbildingen av en punktkilde fører til at kun<br />

fokus (D) blir belyst med høy intensitet. Lysintensiteten avtar raskt utenfor fokus. Feltblenderen<br />

foran fotomultiplikatorrøret forhindrer at lys fra punkt utenfor fokus både i aksial og lateral retning<br />

når detektoren (Figur 6 B). Blokkering av lys utenfor fokus gir en radikal forbedring av kontrasten<br />

i bildet og dermed også bildets kvalitet og tolkbarhet.<br />

A B<br />

Figur 6: Lysgangen i et konfokalt mikroskop. A) Prinsippskisse av lysgangen i et konfokalt<br />

mikroskop. B) Lys utenfor fokalplanet (4) kan ikke passere gjennomblenderåpningen (7) og når<br />

ikke detektoren (6).<br />

7


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

Oppbyggingen og lysgangen av et epifluorescens KLSM som skal benyttes i denne oppgaven er<br />

vist i figur 6B. En laserstråle passerer et scanner system, linser (1) og når objektivet=kondensor (2)<br />

som fokuserer lyset på objektet (3). Fluorescenslyset samles opp av objektivet og når et<br />

dikromatisk speil (5) som reflekterer fluorescenslyset (lys over en bølgelengde karakteristisk for det<br />

dikromatiske speilet) inn på ett fotomultiplikatorrør fungerer som detektor. Foran detektoren sitter<br />

en blender (7) som kun slipper gjennom lys fra fokalplanet (4).<br />

Konfokalmikroskopi avbilder kun ett punkt om gangen. For å avbilde et plan må fokus flyttes<br />

relativt til prøven. Dette gjøres vanligvis ved å scanne laserlyset over objektet. Laserlyset scannes<br />

ved bruk av et vibrerende speil.<br />

Ved å flytte fokalplanet aksialt kan en foreta optisk snitting. Dette er en av de store fordelene<br />

KLSM har, idet en kan avbilde tykke preparat med tynne 2-dimensjonale snitt i ulike dybder i<br />

preparatet i en serie av bilder. Disse bildene kan settes sammen til en 3-dimensjonal avbilding av<br />

objektet.<br />

Figur 7: Optisk snitting av et tykt preparat der snitt i ulike dybder avbildes ved konfokal laser<br />

scanning mikroskopi<br />

Som nevnt benyttes fotomultiplikatorrør som fluorescens detektor ved KLSM, idet en<br />

punktdetektor må benyttes. CCD kamera brukes ved tradisjonell fluorescens mikroskopi.<br />

8


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

Gjennomføring av oppgaven<br />

A. Fluorescens merking av celler<br />

Osteosarcomcellelinjen (OHS) gror på spesielle objektglass.<br />

Objektglasset har 4 brønner som skal farges på 4 ulike måter:<br />

a) med det fluorescerende fargestoffet propidium iodide som binder seg til DNA og RNA<br />

b) med phalloidin som binder seg til aktin-filamenter. Phalloidin er merket med fluorokromet<br />

Alexa488.<br />

c) med en kombinasjon av propidium iodide og phalloidin-Alexa488<br />

d) ufarget for å detektere cellens egenfluorescens<br />

Absorpsjons- og fluorerscensspektrene for Alexa488 og propidium iodide er vist i figur 8.<br />

A<br />

Figur 8: Absorpsjon- og fluorescens spektra for A) Alexa488 og B) propidium iodide<br />

Prosedyre for merking av cellene med Phalloidin Alexa 488 og propidium iodide<br />

Alexa 488 Phalloidin er et derivat som brukes til spesifikk merking av fibrillært actin. Phalloidin er<br />

en phallotoxin, isolert fra soppen Amanita phalloides. Dette toksinet har LD50 = 2 mg/kg når det ble<br />

injisert i mus. Mengdene som brukes i forbindelse med denne lab. øvingen er imidlertid svært liten<br />

(se Molecular Probes hjemmeside, www.probes.com). Bruk hansker.<br />

Stamløsning: 200 enheter/mL Alexa 488 Phalloidin i methanol (oppbevares ved -20 °C)<br />

1. Skyll cellene som gror i brønnene på objektglasset to ganger med 500μl forvarmet PBS, pH 7.4<br />

(PBS: phosphate - buffered saline)<br />

2. Fikser cellene i 500μl 4 % formaldehyde i PBS med 2% sukrose i 10 min ved romtemperatur<br />

3. Skyll cellene en gang med 500μl PBS.<br />

4. Permeabiliser plasmamembranen ved å tilsette 500μl HEPES-triton buffer i 5 min. Bufferen<br />

består av 20 mM HEPES, 300 mM sukrose, 3 mM MgCl2, 50 mM NaCl, og 0.5% Triton x-100.<br />

5. Farg aktin i cellene ved å tilsette 500 μl Alexa 488 til de to brønnene der aktinfilamentet skal<br />

farges. Stamløsningen av Alexa488 Phalloidin er fortynnet 40 x i PBS tilsatt 1% bovint serum<br />

albumin. Inkuber i 20 min ved romtemperatur. Dekk til slik at fordamping minimaliseres.<br />

6. Til brønnene som ikke skal farges med Alexa488Phalloidin tilsettes 500μl PBS med 1% bovint<br />

serum albumin.<br />

7. Skyll to ganger med 500μl PBS.<br />

8. Fjern RNA da propidium iodide også binder seg til RNA, ved å tilsette 500μl 100 μg/ml RNase.<br />

Inkuberes i 30 min ved romtemperatur<br />

9<br />

B


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

9. Skyll en gang med 500 μl PBS<br />

10. Farg DNA ved å tilsette 500 μl propiudium iodide til de to brønnene med celler som skal farges<br />

med både Alexa og propidium iodide, og kun propidium iodide. Inkuber i 15 min.<br />

11. Skyll med 500μl PBS 2 ganger.<br />

12. Monter objektglasset ved å tilsette en dråpe Vektashield. Dette er et monteringsmiddel tilsatt et<br />

stoff som skal redusere blekingen (ødeleggelse) av fluorokromene.<br />

B. Demonstrasjon av ulike fargede preparat<br />

Fluorescens og konfokal laser scanning mikroskopet vil bli gjennomgått. Ulike preparat vil bli<br />

demonstrert:<br />

- DNA og reparasjonsenzymet Uracil-DNA glycosylase i kjernen og i mitokondria<br />

- plasmamembranproteiner<br />

- penetrasjon av antistoffer i multicellulære sfæroider<br />

- collagen og hyaluronsyre i ekstracellulær matrix<br />

- aktinfilament og fokalpunkter<br />

- endotelceller som danner blodåreveggen i vev<br />

C. Mikroskopering av fargede celler<br />

1. Gjør deg kjent med mikroskopet, og finn de ulike delene som benyttes ved innstilling for<br />

gjennomlys, fluorescensmikroskopi, og konfokal laser scanning mikroskopi. Benytt 60 x<br />

oljeimmersjonsobjektiv<br />

2. Sett inn filterblokker som eksiterer og detekterer hhv Alexa488 og propidium iodide foran<br />

fotomultiplikatorørene (figur 9). Benytt filterblokkene BHS: eksitasjon 488 nm, dikromatisk<br />

filter 510 nm, langpass filter 515 nm og A2 som separerer fluorescenslyset inn på de to<br />

fotomultiplikatorene: dikromatisk filter 565 nm, langpassfilter 600nm foran PMT1 og<br />

båndpassfilter BP525-555 foran PMT2. Sjekk hvordan det passer med absorpsjons- og<br />

emisjonsspektrene for fargestoffene.<br />

PMT 2<br />

Alexa<br />

Argon laser<br />

488nm<br />

514 nm<br />

BP<br />

525-555<br />

PMT1<br />

Propidium<br />

iodide<br />

10<br />

LP 600 nm<br />

Dicromatisk filter 565 nm<br />

LP 515 nm<br />

Dicromatisk filter 510 nm<br />

Prøve<br />

Figur 9: Filter for<br />

eksitasjon og emisjon av<br />

propidium iodide og<br />

Alexa488Phalloidin


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

3. Gjør deg kjent med programmet COMOS som skal benyttes for å ta bilder.<br />

4. Fokuser på celler med gjennomlys. Innstill spenningen over fotomultiplikatorrørene (gain) slik<br />

at hele gråtoneskalaen blir utnyttet (ønsker ikke metning av fluorescensintensiteten). Benytt så<br />

lav åpning på blenderen foran detektorene som praktisk mulig for å få et godt fluorescenssignal.<br />

Innstillingen for PMT1 bestemmes ved å benytte cellene farget med bare propidium iodide.<br />

Innstillingen for PMT2 bestemmes ved å benytte cellene farget med bare Alexa488Phalloidin.<br />

5. Ta bilder av celler i alle fire brønnene. Benytt innstillingen bestemt over. Juster z-posisjon<br />

(langs optisk akse/dybde i cellen) for å få optimalt bilde.<br />

6. Lagre bildene på harddisken C:\COMOS\cellebio\<br />

D. Bildeanalyse<br />

1. Linjeprofil som angir fluorescens intensitet som funksjon av diameter i cellen framstilles med<br />

programvaren COMOS. Bruk komandoene: Enhance. Length\profile<br />

2. Histogram som angir antall pixler som funksjon av fluorescensintensitet framstilles med<br />

programvaren COMOS. Bruk komandoene: Enhance. Histogram<br />

3. Skriv ut bilder av celler farget med 1) bare phalloidin Alexa488, 2) bare propidium iodide, 3)<br />

begge fargestoffene. Benytt et bildeanalyseprogram for eksempel Adobe photoshop,<br />

PhotoPaint, eller et annet bildeanalyseprogram dere har tilgang til. Hvis dere velger Adobe<br />

photoshop er framgangsmåten:<br />

a) åpne filene med format pic med kommandoen Open as….<br />

Angi og file format: RAW<br />

Raw optins:<br />

Width 768, Hight 512, Channel 1, Header 76. 8 bit<br />

Specified image is smaller than file. Open anyway? Yes<br />

b) Legg farge på bildet<br />

Bruk kommandoen Image. Mode. RGB color<br />

Legg først farge på aktinbildet. Markere dette bildet ved å bruke knappen markert med rektangel<br />

(rectangular marquee tool) øverst til venstre. Legg på farge ved funkjonene:<br />

Image. Adjust Color balance (velg f.eks rødt for aktin, og grønt for DNA)<br />

Image Adjust Brightness/contrast (juster nå fargen og kontrasten i bildene)<br />

Image. Adjust Hue/Saturation<br />

Legg deretter farge på DNA bildet på samme måten.<br />

c) Legg aktin og DNA fargede bilder oppå hverandre<br />

Se under help: copying selections or layers. To pase one selection into another<br />

Kort fortalt gjøre det slik:<br />

- Marker Alexa488cellene du vil kopiere. Bruk knappen markert med rektangel (rectangular<br />

marquee tool) øverst til venstre<br />

- Klikk copy<br />

- Gå til bilde av propidium iodide farget celler<br />

- Klikk Edit. Paste into (NB bruk paste into, ikke bare paste)<br />

- Nå vil propidium iodide farget celle ligge oppå Alexa488 farget og skjule denne.<br />

11


Fag SIF 4070 Cellebiologi, vår2001 Labøving nr. 3: Fluorescensmikroskopi<br />

- Klikk Layers ”palette” (til høyre) og klikk Opacity. Juster Opacity inntil du ser begge fargene<br />

slik du synes er best.<br />

- Dersom ikke de to cellene ligger helt oppå hverandre justeres det med knappen markert med<br />

kors (move tool)øverst til høyre i panelet til venstre.<br />

RAPPORT<br />

1. Skriv ut bilder av celler kun farget med 1) bare phalloidin Alexa488, 2)bare propidium iodide,<br />

og 3) begge fargestoffene. Beskriv fargingen av cellene.<br />

2. Beskriv en linjeprofil (fluorescensintensitet som funksjon av diameter i cellen) for celler farget<br />

med 1) phalloidin Alexa488 og 2) propidium iodide . Lag en skisse<br />

3. Beskriv et histogram (antall pixler som funksjon av fluorescensintensitet) for celler farget med<br />

1) phalloidin Alexa488 og 2) propidium iodide. Lag en skisse<br />

4. Ble phalloidin Alexa488 detektert i fotomultiplikatoren for propidium iodide og vice versa?<br />

Diskuter hva dette eventuelt kan skyldes.<br />

5. Anta at dere skal benytte fargestoffet Hoechst33258 for å farge DNA, kombinert med Alexa488<br />

phalloidin for å farge fibillært aktin. Angi hvilke laserbølgelengder dere vil benytte for å<br />

eksitere de to fargestoffene, og med hvilke filtere emisjonspekterene skal separeres. Velg<br />

eksitasjonsbølgelengder og emisjonsfiltere uavhengig av hva som er tilgjengelig på<br />

konfokalmikroskopet dere brukte. Benytt nettsiden til firmaet Molecular Probes:<br />

http://www.probes.com/ for få nødvendig informasjon om eksitasjon og emisjon av fargestoffet<br />

Hoechst33258. Lag en skisse som viser filterkombinasjonen tilsvarende som figur 9.<br />

Rapporten kan skrives av to og to eller hele gruppen på 6, avhengig av hva som er mest praktisk.<br />

12

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!