Электронная микроскопия.

Для исследования структуры мембран используется электронный микроскоп, предел разрешения которого определяется длиной волны де Бройля для движущегося с высокой скоростью электрона: ,

где h – постоянная Планка; m - масса электрона; - скорость электрона. Предел разрешения электронного микроскопа может достигать . Для получения четкой электронограммы клетки ее мембраны контрастируют, осаждая на них вольфрам, осмий и другие химические элементы, которые хорошо поглощают и рассеивают электроны.

Для исследования мембран используются методы замораживания-скалывания и замораживания-травления. Препараты быстро замораживают, не подвергая их каким-либо повреждающим воздействиям, как при получении тонких срезов. Подготовка препарата включает ряд операций.

После замораживания образец, представляющий собой суспензию клеток, скалывают с помощью ножа при низкой температуре (-100 ⁰С) в глубоком вакууме. При скалывании образуется срез, проходящий через образец. Оказалось, что если плоскость среза проходит через мембрану, она раскалывается преимущественно по срединной области и расщепляется на две половины. На образовавшихся плоскостях скола обнажается внутренняя область мембраны.

При необходимости образец подвергают травлению и проводят обычную возгонку льда в вакууме. Это позволяет лучше визуализировать поверхностные структуры клеточных мембран. После этого получают так называемую реплику с обнаженной поверхности. Эту реплику и изучают методом электронной микроскопии. Для получения реплики сначала напыляют на образец платину под углом около 45⁰, чтобы выявить топологические характеристики препарата. Затем платиновой реплике придают механическую прочность, нанося на нее слой углерода. После этого препарат оттаивают, реплика всплывает, и ее вылавливают с помощью специальной сеточки.

4. МЕТОД ДИФРАКЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

Использование рентгеновского излучения для анализа мембранных структур обусловлено тем обстоятельством, что одним из главных условий проявления дифракции является сопоставимость размеров объекта, на который направляется излучение, и длины волны этого излучения. Для анализа объектов нанометрового диапазона необходимо рентгеновское излучение (диапазон длин его волн от 10^-5 до 80 нм).

Чтобы понять принцип использования рентгеновского излучения для анализа структуры вещества, рассмотрим кристаллическую структуру, на два соседних атома которой падают параллельные лучи (рис.5), которые отражаются от соседних атомов кристаллической решетки, а затем интерферируют, собираясь в одну точку на некотором экране. Вводя значение межатомного расстояния d, угла скольжения , получим, что разность хода лучей .

Условием того, что в некоторой точке экрана две волны будут усиливать друг друга, является равенство этой разности хода целому числу длин волн: