एकल-कण ट्रैकिंग

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एकल-कण ट्रैकिंग का सिद्धांत: आयतें समय t = 0, 1, 2, ... पर एक छवि अधिग्रहण से फ्रेम का प्रतिनिधित्व करती हैं। पंक्तियां

एकल-कण ट्रैकिंग (एसपीटी) एक माध्यम के भीतर व्यक्तिगत कणों की गति का अवलोकन है। निर्देशांक समय श्रृंखला, जो या तो दो आयामों (x, y) या तीन आयामों (x, y, z) में हो सकती है, जिसे प्रक्षेपवक्र के रूप में जाना जाता है। कण की अंतर्निहित गतिशीलता के बारे में जानकारी निकालने के लिए प्रक्षेपवक्र का प्रायः पर सांख्यिकीय तरीकों का उपयोग करके विश्लेषण किया जाता है।[1][2][3] ये गतिशीलता देखे जा रहे परिवहन के प्रकार (उदाहरण के लिए, थर्मल या सक्रिय), वह माध्यम जहां कण घूम रहा है, और अन्य कणों के साथ बातचीत के बारे में जानकारी प्रकट कर सकता है। यादृच्छिक गति के मामले में, प्रक्षेपवक्र विश्लेषण का उपयोग प्रसार गुणांक को मापने के लिए किया जा सकता है।

अनुप्रयोग

जीवन विज्ञान में, एकल-कण ट्रैकिंग का उपयोग मोटे तौर पर जीवित कोशिकाओं (बैक्टीरिया, खमीर, स्तनधारी कोशिकाओं और जीवित ड्रोसोफिला भ्रूण) में अणुओं/प्रोटीन की गतिशीलता को मापने के लिए किया जाता है।[4][5][6][7][8] जीवित कोशिकाओं में प्रतिलेखन कारक गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए इसका बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है।[9][10][11] जीवित कोशिकाओं में प्रोटीन के लक्ष्य-खोज तंत्र को समझने के लिए पिछले दशक में इस पद्धति का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। यह मौलिक जैविक प्रश्नों को संबोधित करता है जैसे कि रुचि का प्रोटीन जटिल सेलुलर वातावरण में अपना लक्ष्य कैसे पाता है? बाइंडिंग के लिए अपना लक्ष्य स्थल ढूंढने में कितना समय लगता है? डीएनए से जुड़ने वाले प्रोटीन का निवास समय क्या है?[5] हाल ही में, एसपीटी का उपयोग विवो में प्रोटीन अनुवाद और प्रसंस्करण के कैनेटीक्स का अध्ययन करने के लिए किया गया है। उन अणुओं के लिए जो राइबोसोम जैसी बड़ी संरचनाओं को बांधते हैं, एसपीटी का उपयोग बाध्यकारी गतिशीलता के बारे में जानकारी निकालने के लिए किया जा सकता है। जैसे ही राइबोसोम बाइंडिंग से छोटे अणु का प्रभावी आकार बढ़ता है, बाइंडिंग पर प्रसार दर कम हो जाती है। प्रसार व्यवहार में इन परिवर्तनों की निगरानी करके, बाध्यकारी घटनाओं का प्रत्यक्ष माप प्राप्त किया जाता है।[12][13] इसके अलावा, माध्यम के यांत्रिक गुणों का आकलन करने के लिए बहिर्जात कणों को जांच के रूप में नियोजित किया जाता है, एक तकनीक जिसे निष्क्रिय सूक्ष्मजीव के रूप में जाना जाता है।[14] इस तकनीक को झिल्लियों के भीतर लिपिड और प्रोटीन की गति की जांच करने के लिए लागू किया गया है,[15][16] नाभिक में अणु[8] और साइटोप्लाज्म,[17] ऑर्गेनेल और उसमें अणु,[18] लिपिड ग्रैन्यूल,[19][20][21] पुटिकाएं, और कोशिकाद्रव्य या केन्द्रक में प्रविष्ट कण। इसके अतिरिक्त, पुनर्गठित लिपिड बाइलेयर्स,[22] 3डी और 2डी (उदाहरण के लिए, एक झिल्ली)[23] या 1डी (उदाहरण के लिए, एक डीएनए पॉलिमर) चरणों और सिंथेटिक के बीच रुक-रुक कर होने वाले प्रसार के अध्ययन में एकल-कण ट्रैकिंग का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। उलझे हुए एक्टिन नेटवर्क।[24][25]

तरीके

एकल कण ट्रैकिंग में उपयोग किए जाने वाले सबसे सामान्य प्रकार के कण या तो स्कैटरर्स पर आधारित होते हैं, जैसे कि पॉलीस्टाइन मोती या सोने के नैनोकण जिन्हें उज्ज्वल क्षेत्र रोशनी, या फ्लोरोसेंट कणों का उपयोग करके ट्रैक किया जा सकता है। फ्लोरोसेंट टैग के लिए, अपने स्वयं के फायदे और नुकसान के साथ कई अलग-अलग विकल्प हैं, जिनमें क्वांटम डॉट्स, फ्लोरोसेंट प्रोटीन, कार्बनिक फ्लोरोफोरस और साइनाइन डाई सम्मिलित हैं।

मौलिक स्तर पर, एक बार छवियां प्राप्त हो जाने के बाद, एकल-कण ट्रैकिंग दो-चरणीय प्रक्रिया है। सबसे पहले, कणों का पता लगाया जाता है और फिर अलग-अलग प्रक्षेप पथ प्राप्त करने के लिए स्थानीयकृत विभिन्न कणों को जोड़ा जाता है।

2डी में कण ट्रैकिंग करने के अलावा, 3डी कण ट्रैकिंग के लिए कई इमेजिंग तौर-तरीके हैं, जिनमें मल्टीफोकल प्लेन माइक्रोस्कोपी,[26] डबल हेलिक्स पॉइंट स्प्रेड फंक्शन माइक्रोस्कोपी,[27] और एक बेलनाकार लेंस या अनुकूली प्रकाशिकी के माध्यम से दृष्टिवैषम्य का परिचय सम्मिलित है।

ब्राउनियन प्रसार

Main article: Brownian motion

यह भी देखें

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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