Helmichs Biologie-Lexikon

Single particle tracking

Eine Methode, mit der man die Bewegung einzelner Moleküle in einem Medium verfolgen kann. Der deutsche Begriff für diese Methode lautet Einzelpartikelverfolgung, üblicher ist in der Fachliteratur aber der englische Originalbegriff "single particle tracking".

Angewandt wird diese Methode beispielsweise, um die Bewegung von Phospholipid-Molekülen in einer Zellmembran zu verfolgen. Dazu werden die hydrophilen Köpfe der Lipide mit einem Fluoereszenz-Farbstoff gekoppelt. Die Konzentration des eingesetzten Farbstoffes muss sehr niedrig sein, damit nicht alle Phospholipid-Moleküle in der Membran markiert werden, sondern nur einzelne.

Die Membran wird dann unter dem Lichtmikroskop mit UV-Licht bestrahlt und dabei gefilmt, und zwar mit einer Hochgeschwindigkeitskamera, die bis zu 40.000 Frames pro Sekunde schießen kann. Legt man dann diese Frames im Computer übereinander, so kann man quasi die Bahn eines markierten Phospholipids verfolgen.

Beschreibung siehe folgenden Text

Prinzip des single-particle-trackings
Autor: Ulrich Helmich, Lizenz: siehe Seitenende

Hier sehen wir die ersten fünf Frames einer solchen Aufnahme sowie den Frame Nr. 40. Die zeitliche Auflösung bei 40.000 Frames pro Sekunde ist dann 1/40.000 Sekunden bzw. 0,000025 Sekunden oder 0,025 Millisekunden bzw 25 µs.

Der graue Bereich in den Bildern stellt übrigens ein sogenanntes lipid raft dar (Lipid-Floß), das ist eine recht hoch geordnete Region in der Membran, in der die freie Beweglichkeit der Lipide und Proteine stark eingschränkt ist. Mit Hilfe der single-particle-tracking-Methode hat man solche lipid rafts überhaupt erst entdeckt.

Quellen:

  1. Nelson, Cox. LEHNINGER Principles of Biochemistry. Macmillan Learning, New York 2021.