[세포생물학] 세포생물학 연구를 위한 분석 기법

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본문내용

1. 일반광학현미경(light or bright-field microscope)
광원으로부터 나오는 빛을 집속렌즈가 빛을 모아서 시료에 조사하면 대물렌즈에서 일차확대상을 만든후 대안렌즈에서 최종 배율(확대된상)을 결정하여 눈으로 관찰할 수 있게된다.
대안렌즈는 대개 10배의 배율을 갖고, 대물렌즈는 보통 4, 10, 25, 40, 100배 렌즈중에서 선택을 할수 있으므로 만일 10배의 대물렌즈로 시료를 관찰한다면 최종 관찰배율은 10x10=100 즉 100배의 배율이 된다.
2. 형광현미경(fluorescece microscope)
파장이 짧은 자외선을 시료에 비추면 형광을 발하는 원리를 이용하여, 시료에 형광물질(형광색소)을 처리한 후 관찰하는 방법으로 병원에서 면역검사에 많이 이용되고 있다.
3. 공초점 현미경(confocal microscopy)
형광현미경의 원리를 사용하면서, 매우 짧은 파장의 빛을 사용하여 미생물 세포의 어떤 한 면에만 빛을 비추면 그 면에 있는 부분만 볼 수 있다. 이것은 마치 세포의 단면을 자르지 않은 상태에서 세포를 잘라 단면을 보는 것과 같은 이미지를 얻을 수 있다. 한 세포의 여러 단면의 이미지를 합성하면 결국 세포의 입체구조를 합성해낼 수 있다.
4. 투과전자현미경(TEM)
투과전자현미경 에서는 고에너지를 갖는 전자선이 전자렌즈계를 거쳐 시료를 통과하여 형광판에 상을 맺게 되므로 그 시료는 극히 얇아야 된다는 것을 전제조건으로 하고 시료의 밀도, 두께등의 차이에 따른 명암(contrast)상을 얻을 수 있다. 또한 시료에 도달하는 전자선을 회절시켜 회절상을 얻을 수 있으므로 원소내부의 정보도 얻을 수 있다.
5. 주사전자현미경(SEM)
주사 전자현미경은 투과전자현미경과 비교하여 상을 얻는 방법이 아주 달라 전자선이 시료면위를 면상으로 주사(Scanning) 할 때 시료에서 발생되는 여러 가지 신호중 그 발생확률이 가장 많은 이차전자(Secondary Electron) 또는 반사전자(Backscattered Electron)를 신호원으로 CRT(Chthode Ray Tube)상에 시료와 동시에 주사시켜 한 면(Frame)의 화면을 만든다. 따라서 주사전자현미경에서는 주로 시료표면의 정보를 얻을 수 있고 시료 크기 및 준비에 크게 제약을 받지 않는다.
※ 투과전자현미경과 주사전자현미경의 차이점
현재 이 두종류의 전자현미경은 각기 다른목적으로 발전되고 사용되어져 왔으나 투과형 전자현미경의 주사형 전자현미경에 비해 그 구조상 복잡성과 운전이 쉽지 않은 점, 가격이 비싼점등 때문에 주사전자현미경이 그 보급률에서는 앞서가고 있다. 응용에 있어서 투과 전자현미경은 금속, 세라믹, 반도체, 고분자합성체 등의 재료분야, 의학등의 생체시료 조직관찰에 주로 사용되고 주사전자 현미경은 거의 모든분야에서 광학현미경의 영역을 커버하며 이에 분석장비를 추가하여 분석장비로써의 영역도 확보해 나가고 있다.
2. 세포형광염색 및 동초점 현미경
Confocal Microscope의 원리
Confocal Microscope system은 하버드대학의 연구원이던 Marvin Minsky가 1957년 stage scanning confocal oprical system을 개발하여 특허를 출원하면서 처음 세상에 등장하였다. 이 기기는 태양광 또는 할로겐램프를 광원으로 이용하는 기존의 광학현미경과는 달리 레이져를 광원으로 사용함으로써 단일파장의 강한 빛을 이용하여 형광을 발생(excitation)시키고, dichroic mirror를 통해 고유의 파장보다 긴 파장의 빛만 투과(emission)시킴으로써 특정파장(색깔)의 형과영상만을 얻을 수 있게 하였다. 또한, emission filter 뒤에는 pin-hole을 설치하여 정확하게 초점이 맞은 영상이 detector인 PMT(photomultiplier) tube를 통해 컴퓨터에 도달하게 함으로써 선명한 디지털 영상을 얻을 수 있도록 하였는데 이때 컴퓨터를 이용하여 Confocal Microscope system을 작동하게 만듦으로써 현미경의 초점을 미세한 간격으로 조절하고 각 초점면의 영상을 컴퓨터에 저장할 수 있게 하였으며, 저장된 영상은 컴퓨터 소프트웨어를 이용하여 X,Y,Z 방향으로 합치거나 시간단위로 재생되도록 함으로써 현미경관찰의 시간 및 공간적인 제약을 없앨 수 있었다. 더욱이 최근에는 형광물질의 종류도 다양하게개발되고 있고를 이용하여 동시에 여러 가지 물질이나 구조물의 상호작용을 연구하는 새로운 기술도 속속 개발되어 Confocal Microscope의 활용

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