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南京生物冷冻透射电子显微镜技术原理

来源: 发布时间:2022年12月12日

冷冻电镜技术的应用场景:冷冻电镜主要应用在结构生物学和材料科学当中,如在2020戴口罩戴口罩中研究人员通过冷冻电镜技术在解析病毒结构、推测其侵染人体细胞的路径等传播原理发挥了重要作用,研究人员将戴口罩的结构与其他几种冠状病毒进行了比较,发现2019-nCoV的S蛋白整体结构与SARS病毒S蛋白的整体结构相似,各个结构之间具有高度同源性。在材料科学的应用中,冷冻电镜技术在一些对电子束、热敏感材料,如钙钛矿材料、某些高分子材料、水凝胶、量子点等精细结构的物理表征与机理研究中也具有巨大的应用潜力。冷冻电镜技术的基本原理是将生物大分子溶液置于电镜载网上形成一层非常薄的水膜。南京生物冷冻透射电子显微镜技术原理

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低温冷冻透射电镜技术的特点:相对于常温透射电镜,低温透射电镜的优势有:①快速冷冻制样技术将样品固定在玻璃态的冰层中,避免了水或溶剂结晶对样品结构的破坏,能够保持液相中有机分子自组装体和化学反应中间体的微观结构,避免了样品干燥引起的结构变化;②高分子及化学反应体系常常具有非平衡态结构,快速冷冻制样技术能够保持住非平衡态结构,进而得以观察;③低温条件能够尽可能保持有机和高分子等软物质材料的微观结构,明显减少电子束对样品的损伤。厦门TEM技术原理单颗粒冷冻电镜技术首先捕获大量随机分布的同一种生物样品的二维图像,通过图像处理算法解析其三维结构。

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冷冻电镜技术之冷冻蚀刻电子显微镜:冷冻蚀刻电镜技术是从50年代开始发展起来的一种将断裂和复型相结合的制备透射电镜样品技术,亦称冷冻断裂或冷冻复型,用于细胞生物学等领域的显微结构研究。冷冻蚀刻电镜的优点:①样品通过冷冻,可使其微细结构接近于活的状态;②样品经冷冻断裂蚀刻后,能够观察到不同劈裂面的微细结构,进而可研究细胞内的膜性结构及内含物结构;③冷冻蚀刻的样品,经铂、碳喷镀而制备的复型膜,具有很强的立体感且能耐受电子束轰击和长期保存。

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。

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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。襄阳快速冷冻显微镜技术哪里有

冷冻电镜技术之冷冻透射电镜优点:透镜多,光学性能好。南京生物冷冻透射电子显微镜技术原理

冷冻电镜技术解析结构的一般流程是怎样的?对样品的要求是什么?冷冻电镜解析蛋白结构一般流程为:蛋白表达纯化;负染样品准备:约2小时完成;负染样品的数据收集:约8小时完成;冷冻样品的准备:约4小时完成;冷冻样品的数据收集:48-120小时完成。三维结构重建。冷冻电镜解析蛋白结构对蛋白质的要求:分子量:一般需要样品的分子量在200kD以上。缓冲液:缓冲液中不能含有多糖,DMSO,甘油等有机物质,这些会降低样品的衬度,难以获得高分辨的三维结构。一般而言,缓冲液为20mMHepes,150mMNaCl。浓度:一般而言,可溶性蛋白浓度应在1mg/ml左右,膜蛋白应保证浓度在5mg/ml左右。体积:20ul足够(前提是需要蛋白浓度达标,做一个样品3ul左右)。均一性:分子筛行为表现为单一的峰,均一性大于90%。南京生物冷冻透射电子显微镜技术原理

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