The Transmission Electron Microscope
투과전자현미경
투과전자현미경이란?
투과 전자 현미경(TEM)은 전자의 입자 빔을 사용하여 표본을 시각화하고 고배율 이미지를 생성하는 현미경입니다. TEM은 물체를 최대 2백만 배까지 확대할 수 있습니다. 세포가 얼마나 작은지 더 잘 이해하려면 세포가 얼마나 작은지 생각해보세요. TEM이 생물학 및 의학 분야에서 매우 가치 있게 된 것은 놀라운 일이 아닙니다.
TEM은 어떻게 작동합니까?
TEM은 이미지를 생성하기 위해 고전압 전자빔을 사용합니다. TEM 상단의 전자총은 현미경의 진공관을 통해 이동하는 전자를 방출합니다. (광현미경의 경우처럼) 유리 렌즈가 빛의 초점을 맞추는 대신 TEM은 전자를 매우 미세한 빔으로 집중시키는 전자기 렌즈를 사용합니다. 그런 다음 이 빔은 매우 얇은 시편을 통과하고 전자는 산란되거나 현미경 하단의 형광 스크린에 부딪힙니다. 밀도에 따라 다양한 음영으로 표시된 여러 부분이 있는 표본의 이미지가 화면에 나타납니다. 이 이미지는 TEM 내에서 직접 연구하거나 사진을 찍을 수 있습니다. 그림 1은 TEM과 기본 부품의 다이어그램을 보여줍니다.
그림 1 투과전자현미경의 간략도. Graham Colm의 그림, Wikimedia Commons 제공.
TEM과 광학 현미경의 차이점은 무엇입니까?
TEM과 광학 현미경은 동일한 기본 원리로 작동하지만 둘 사이에는 몇 가지 차이점이 있습니다. 주요 차이점은 TEM은 이미지를 확대하기 위해 빛이 아닌 전자를 사용한다는 것입니다. 광학 현미경의 힘은 빛의 파장에 의해 제한되며 최대 2,000배까지 확대할 수 있습니다. 반면에 전자현미경은 전자빔이 더 작은 파장을 가지고 있어 더 높은 해상도의 이미지를 생성하기 때문에 훨씬 더 크게 확대된 이미지를 생성할 수 있습니다. (해상도는 이미지의 선명도입니다.) 그림 2는 광학 현미경의 배율과 TEM의 배율을 비교한 것입니다.
그림 2 [왼쪽] 목화 줄기; 원 안의 영역은 체관부 조직입니다. 광학 현미경 x250. K. Esau의 사진. [오른쪽] 체 요소(상단 셀)와 컴패니언 셀(하단 셀), TEM x8,000을 보여주는 면관부 조직의 확대 이미지. J. Thorsch의 사진.
TEM 표본은 어떻게 준비됩니까?
표본은 전자가 조직을 통과할 수 있도록 매우 얇아야 합니다. 이는 울트라마이크로톰을 사용하여 표본 조직의 매우 얇은 조각을 절단하여 수행할 수 있습니다. 조직은 먼저 세포 구조를 보존하기 위해 화학 용액에 넣어야 합니다. 조직은 또한 완전히 탈수되어야 합니다(모든 수분 제거).
그림 3 울트라마이크로톰. J. Thorsch의 사진. 그림 4 마이크로톰 그리드. 로리 한나의 이미지
일단 보존되고 탈수되면 조직 샘플을 단단하고 깨끗한 플라스틱에 넣습니다. 플라스틱은 울트라마이크로톰으로 조직을 얇게 절단하는 동안 조직을 지지합니다(그림 3).
절편을 절단하고 그리드(구멍이 있는 작은 원형 디스크)에 장착한 후 납 용액을 사용하여 조직을 염색합니다(그림 4). 납은 특정 세포 부분을 염색하여 조직에 대조를 제공합니다. 전자 현미경에 넣으면 전자가 납에 의해 산란됩니다. 그들은 조직을 관통하거나 형광 스크린에 부딪히지 않아 해당 영역을 어둡게 만듭니다.
TEM과 함께한 에서의 작업
Esau는 1960년대 초에 연구에 TEM을 사용하기 시작했습니다. 그녀가 1963년에 UC Santa Barbara로 이사했을 때 캠퍼스는 그녀를 위해 Siemens 전자 현미경을 구입했습니다. 그녀는 1969년 국립과학재단으로부터 산타바바라에서 남은 생애 동안 사용했던 또 다른 새로운 현미경에 대한 보조금을 받았습니다. TEM은 식물과 바이러스의 관계에 대한 그녀의 이해를 크게 향상시켰습니다. 전자현미경은 또한 식물의 먹이를 전달하는 세포인 체 요소의 기능을 명확히 하는 데 도움이 되었습니다. TEM이 없었다면 이 연구의 많은 부분이 가능하지 않았을 것입니다.
투과 전자 현미경 옆에 있는 Katherine Esau . Ultramicrotome 앞의 Esau.
Esau는 선구적인 식물 해부학자 였으며 그녀의 저서인 Plant Anatomy (1953)와 Anatomy of Seed Plants (1960)는 40년 동안 중요한 식물 구조 생물학 교과서였습니다. 그녀의 초기 식물 해부학 연구는 바이러스가 식물, 특히 식물 조직과 발달에 미치는 영향에 초점을 맞췄습니다 .
그녀의 박사 연구는 질병으로 인한 현장 감염을 억제하는 것이 어렵기 때문에 사탕무의 곱슬머리 바이러스 질병에 대한 현장 연구에서 실험실 연구로 변경되었습니다. 이로 인해 그녀는 과학 경력의 주제인 식물 해부학, 특히 체관부 조직에 집중하게 되었습니다. 그녀는 곧 바이러스가 체관부를 따라 식물을 통해 퍼진다는 것을 발견했습니다. 그녀는 1960년에 연구에 전자현미경을 적용하기 시작했습니다 . [7]
Esau는 University of California, Davis 에서 근무했으며 결국 식물학 정교수가 되었습니다. 가르치는 동안 그녀는 바이러스, 특히 식물에서 음식을 전달하는 조직인 체관부 에 대한 연구를 계속했습니다 . 1950년대에 그녀는 더 많은 체관부 연구를 위해 식물학자 Vernon Cheadle 과 협력했습니다 . 그녀의 논문 The Phloem (1969)은 Handbuch der Pflanzenanatomie 의 5권으로 출판되었습니다 . 이 책은 시리즈 중 가장 중요한 것으로 인식되었으며 체관부에 대한 확실한 정보원이었습니다. [8] Esau의 대학원생 중 한 명인 Ray Evert는 다음과 같이 말합니다.이전에는 다소 지루한 주제로 보였던 것을 생명으로 가져 왔습니다. 그렇게 영향을 받은 사람은 나뿐이 아니었습니다. 식물해부학은 전 세계적으로 엄청난 영향을 미쳤고 문자 그대로 학문의 부활을 가져왔습니다." [7] 그러나 에서는 자신에게 부여된 인정에 영향을 받지 않았고 자신의 구전 역사를 편찬한 데이비드 러셀에게 이렇게 말했습니다. 내가 어떻게 [국가 과학 훈장]으로 선출되었는지. 그들이 나에 대해 어떤 인상을 받았는지 전혀 모르겠습니다." [7] 그녀는 15명의 박사 과정 학생의 공식 멘토였지만 교사로서의 탁월한 능력을 많은 사람들이 인정하고 높이 평가했습니다. [1]
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Katherine_Esau
https://www.ccber.ucsb.edu/ucsb-natural-history-collections-botanical-plant-anatomy/transmission-electron-microscope