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黄石冷冻透射电子显微镜技术服务中心

来源: 发布时间:2022年12月06日

冷冻电镜技术是在20世纪70年代提出的,早在20世纪70年代科学家们就利用冷冻电镜研究病毒分子的结构,头次提出了冷冻电镜技术的原理、方法以及流程的概念。冷冻电镜的发展:冷冻电镜到底是什么?从上世纪70年代兴起至今,冷冻电子显微技术(cryo-EM)已经跨越了40多年的发展历史,经历了冷冻制样、单颗粒图像分析和三维重构算法等关键性技术的突破。通俗而言,冷冻电镜就是在传统透射电子显微镜之上,加上了低温传输系统和冷冻防污染系统。冷冻电镜技术中的单颗粒分析法在分析具有同质性结构的样品时表现出更方便、更优异的成像能力。黄石冷冻透射电子显微镜技术服务中心

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冷冻电镜技术的原理:透射电镜成像过程中,电子束穿透样品,将样品的三维电势密度分布函数沿着电子束的传播方向投影至与传播方向垂直的二维平面上。1968年,AronKlug发现ZX截面定理,提出可以通过三维物体不同角度的二维投影在计算机内进行三维重构来解析获得物体的三维结构。根据这一原理,利用透射电镜获得生物样品多个角度的放大电子显微图像,即有可能在计算机里重构出它的三维空间结构。在冷冻电子显微学结构解析的具体实践中,依据不同生物样品的性质及特点,可以采取不同的显微镜成像及三维重构方法。目前主要使用的几种冷冻电子显微学结构解析方法包括:电子晶体学、单颗粒重构技术、电子断层扫描重构技术等,它们分别针对不同的生物大分子复合体及亚细胞结构进行解析。无锡低温冷冻透射电镜技术应用将冷冻样品保持低温放置在透射电子显微镜下观察,从而获得生物大分子的结构,被称为冷冻电镜技术。

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冷冻电镜技术之冷冻透射电镜:冷冻透射电镜(Cryo-TEM)通常是在普通透射电镜上加装样品冷冻设备,将样品冷却到液氮温度(77K),用于观测蛋白、生物切片等对温度敏感的样品。通过对样品的冷冻,可以降低电子束对样品的损伤,减小样品的形变,从而得到更加真实的样品形貌。它的优点主要体现在以下几个方面:首先是加速电压高,电子能穿透厚样品;第二是透镜多,光学性能好;第三是样品台稳定;第四是全自动,自动换液氮,自动换样品,自动维持清洁。

冷冻电镜技术在结构生物学中的应用:冷冻电镜技术主要应用在单个蛋白质分子结构的分析方面。此外,冷冻电子显微镜技术还将普遍应用于细胞组织的超微结构解析,对解开生命活动的规律和机制等奥秘会产生更大影响。有人创造了利用冷冻电镜单颗粒分析技术解析至近原子分辨率的分子量较小的生物大分子的记录。施一公研究组解析了γ-secretase蛋白质和RyR-1蛋白质。研究组解析了Mammalianrespirasome蛋白质。随着越来越多蛋白质神秘面纱的揭开,我们可以更好地解释各种各样的生命活动发生的原因和机理。利用冷冻电镜技术观察到的蛋白质结构,我们可以定向改造或构建新的蛋白质用于科研或医疗领域。虽然冷冻电镜技术属于前沿技术,但目前已经有利用冷冻电镜基于结构研发的药物进入临床试验。

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冷冻电镜技术是什么呢?冷冻电镜用于生物样品三维结构解析,包含单颗粒分析、微晶电子衍射和冷冻电子断层扫描3种技术。冷冻电镜单颗粒分析技术(cryo-EMSPA)是一种以单颗粒形式分析生物分子组装的新方法,通过将负染电镜筛选获得的合适浓度的生物分子样品快速冷冻,使生物大分子以近天然状态存在于无定形冰中,然后进行冷冻样品的筛选、数据收集和三维结构解析,从而获得高分辨率的生物分子结构。冷冻电镜单颗粒分析技术能够从分子层面进行详细的研究,解析基于结构的药物研发的分子基础,而冷冻电子断层扫描能够从亚细胞水平观察目标分子在原位细胞环境中的作用位点和作用机制,相信在不久的将来能够用于进一步确认基于结构的药物研究的可靠性。微晶电子衍射不只能够进行小分子微晶结构解析,也可与现有技术互补,进行生物大分子及其复合物的微晶结构解析。冷冻电镜技术之冷冻透射电镜通过对样品的冷冻,降低电子束对样品的损伤,从而得到更加真实的样品形貌。东莞低温透射电镜技术服务中心

冷冻电镜技术能够提供生理环境下大分子复合物纳米、亚纳米甚至近原子尺度的原位结构信息。黄石冷冻透射电子显微镜技术服务中心

冷冻电镜技术的仪器结构:冷冻电子显微镜的仪器结构与透射电子显微镜的基本结构相似,只是在进样之前搭载了液态乙烷罐与冷冻仓,保证在样品快速冷冻后能够即刻转移至样品仓内。冷冻室:在实际操作中,向液态乙烷中投入样品时,乙烷会在样品周围快速沸腾,形成绝缘气态膜,减慢向低温液体的热传递,称为莱顿弗罗斯效果好应。因此要使厚度超过几微米的样品中的水以足够高的冷却速度产生非晶冰非常困难。冷冻室中加入旋转叶片真空泵将冷冻剂泵入,可以提高冷却速度。黄石冷冻透射电子显微镜技术服务中心

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