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3D-Rekonstruktionen

Computergestützte 3D-Rekonstruktionen

Zur dreidimensionalen Darstellung organischer Strukturen bedarf es, mit den hier verwendeten Methoden, zu allererst zweidimensionaler Bildstapel. Dies können transmissionselektronenmikroskopische (TEM) Serienschnitte in Form von Fotografien durch die zu rekonstruierende Struktur oder auch im konfokalen Laserscanmikroskop (CLSM) erzeugte Bildstapel sein.

Bei der Rekonstruktion mit Hilfe von TEM-Serienschnitten wird die zu rekonstruierende Struktur in Kunstharz gebettet und am Mikrotom in Ultradünnschnitte mit einer Dicke von 60 - 85 nm zerlegt. Diese Schnitte werden anschließend chronologisch fotografiert und in das Computerprogramm Amira ® eingelesen. In Amira® wird jeder Schnitt auf eine eigene Ebene gelegt, wobei der Abstand der einzelnen Ebenen dem realen Abstand entsprechend gewählt werden kann. Die zu rekonstruierende Struktur kann nun auf jedem einzelnen Schnitt nachgezeichnet und über alle Ebenen hinweg miteinander verbunden werden. In einem letzten Arbeitsschritt wird dem entstandenen Volumenkörper eine Oberfläche zugeordnet.

Bei der dreidimensionalen Rekonstruktion mit Hilfe des CLSMs, erzeugt das Mikroskop in einem automatisierten Vorgang Bildstapel des entsprechenden Präparats, wobei der Abstand der einzelnen Aufnahmen zueinander individuell festgelegt werden kann. Bei dieser Methode müssen die zu untersuchenden Strukturen vorab mit einem entsprechenden Fluoreszenzmarker versehen werden, um unter dem Fluoreszenzmikroskop überhaupt erst sichtbar zu werden. Der fertige Bildstapel kann direkt in Amira® eingelesen werden; sichtbar ist die rekonstruierte Struktur als dreidimensionaler Volumenkörper, der frei im Raum gedreht werden kann.

Feinheiten in der Oberflächenstruktur der rekonstruierten Körper können anschließend mit Hilfe des Computerprogramms Maya® vorgenommen werden.

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