Raman microspectroscopy of living cells and biological tissues

Abstract

Název práce: Ramanova mikrospektroskopie živých buněk a biologických tkání Autorka: Šárka Moudříková Katedra / ústav: Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Vedoucí disertační práce: doc. RNDr. Peter Mojzeš, CSc., Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Abstrakt: Ramanova mikroskopie kombinuje Ramanovu spektroskopii s optickou konfokální mikroskopií a poskytuje tak informace o chemickém složení vzorku s prostorovým rozlišením v řádu µm3 . V této práci byla metoda Ramanovy mikroskopie použita pro studium mikroskopických řas, jednobuněčných fotosyntetických organismů, které jsou jedním ze základních pilířů pozemské biosféry a využití nacházejí i v biotechnologických aplikacích. Ramanova mikroskopie fotosyntetických organismů se musí vypořádat s vysokým a nežádoucím spektrálním pozadím, které je tvořené fluorescencí buněčného fotosyntetického aparátu. V této práci byla proto nejprve vyvinuta metoda rychlého a spolehlivého potlačení tohoto pozadí pomocí fotovybělení fotosyntetických pigmentů. Díky tomu jsme mohli studovat vnitrobuněčnou distribuci buněčných komponent - proteinů, škrobu, lipidů a polyfosfátu. Vývoj těchto struktur v průběhu buněčného cyklu jsme studovali u modelové řasy druhu Desmodesmus quadricauda. Dále jsme vyvinuli metodu pro kvantifikaci polyfosfátu v buněčné kultuře řas druhu Chlorella vulgaris. U...

Title: Raman microspectroscopy of living cells and biological tissues Author: Šárka Moudříková Department / Institute: Institute of Physics of Charles University Supervisor of the doctoral thesis: doc. RNDr. Peter Mojzeš, CSc., Institute of Physics of Charles University Abstract: Raman microscopy combines Raman spectroscopy with optical confocal microscopy and thus provides information on chemical composition of a sample with a µm3 resolution. In this thesis, Raman microscopy has been used to study microalgae-unicellular photosynthetic organisms that are greatly relevant for the Earth's environment as well as for biotechnological applications. Raman microscopy of photosynthetic organisms struggles with a highly intensive background of the spectra, which is formed by fluorescence of cellular photosynthetic apparatus. In this thesis, we have developed a fast and reliable photobleaching method that suppresses the unwanted background; this method has enabled us to study intracellular distribution of algal biomolecules such as proteins, starch, lipids and polyphosphate. We have investigated an evolution of these structures during a cell cycle of a model microalga Desmodesmus quadricauda. Next, we have developed a method for quantitative analysis of polyphosphate in a cellular culture of a microalga Chlorella...