冷凍電鏡技術的應用場景:冷凍電鏡主要應用在結構生物學和材料科學當中,如在2020戴口罩戴口罩中研究人員通過冷凍電鏡技術在解析病毒結構、推測其侵染人體細胞的路徑等傳播原理發揮了重要作用,研究人員將戴口罩的結構與其他幾種冠狀病毒進行了比較,發現2019-nCoV的S蛋白整體結構與SARS病毒S蛋白的整體結構相似,各個結構之間具有高度同源性。在材料科學的應用中,冷凍電鏡技術在一些對電子束、熱敏感材料,如鈣鈦礦材料、某些高分子材料、水凝膠、量子點等精細結構的物理表征與機理研究中也具有巨大的應用潛力。冷凍電鏡技術主要研究組織、細胞和微生物中的超微結構。福州Cryo-TEM技術服務中心
冷凍電鏡技術之冷凍透射電鏡:冷凍透射電鏡(Cryo-TEM)通常是在普通透射電鏡上加裝樣品冷凍設備,將樣品冷卻到液氮溫度(77K),用于觀測蛋白、生物切片等對溫度敏感的樣品。通過對樣品的冷凍,可以降低電子束對樣品的損傷,減小樣品的形變,從而得到更加真實的樣品形貌。它的優點主要體現在以下幾個方面:首先是加速電壓高,電子能穿透厚樣品;第二是透鏡多,光學性能好;第三是樣品臺穩定;第四是全自動,自動換液氮,自動換樣品,自動維持清潔。福州Cryo-TEM技術服務中心冷凍電鏡技術可以通過揭示細胞里發生的生命過程細節,幫助人們了解很多有意思的生物學現象。
冷凍電鏡技術在結構生物學中的應用:冷凍電鏡技術主要應用在單個蛋白質分子結構的分析方面。此外,冷凍電子顯微鏡技術還將普遍應用于細胞組織的超微結構解析,對解開生命活動的規律和機制等奧秘會產生更大影響。有人創造了利用冷凍電鏡單顆粒分析技術解析至近原子分辨率的分子量較小的生物大分子的記錄。施一公研究組解析了γ-secretase蛋白質和RyR-1蛋白質。研究組解析了Mammalianrespirasome蛋白質。隨著越來越多蛋白質神秘面紗的揭開,我們可以更好地解釋各種各樣的生命活動發生的原因和機理。利用冷凍電鏡技術觀察到的蛋白質結構,我們可以定向改造或構建新的蛋白質用于科研或醫療領域。
冷凍電鏡技術的儀器結構:冷凍電子顯微鏡的儀器結構與透射電子顯微鏡的基本結構相似,只是在進樣之前搭載了液態乙烷罐與冷凍倉,保證在樣品快速冷凍后能夠即刻轉移至樣品倉內。冷凍室:在實際操作中,向液態乙烷中投入樣品時,乙烷會在樣品周圍快速沸騰,形成絕緣氣態膜,減慢向低溫液體的熱傳遞,稱為萊頓弗羅斯效果好應。因此要使厚度超過幾微米的樣品中的水以足夠高的冷卻速度產生非晶冰非常困難。冷凍室中加入旋轉葉片真空泵將冷凍劑泵入,可以提高冷卻速度。冷凍電子顯微鏡技術步驟樣品制備注意:用于冷凍電鏡研究的生物樣品必須非常純凈。
冷凍電子顯微技術主要包括單顆粒冷凍電鏡技術和冷凍電子斷層掃描技術。單顆粒冷凍電鏡技術首先捕獲大量隨機分布的同一種生物樣品的二維圖像,然后通過圖像處理算法解析其三維結構。近年來,隨著冷凍電鏡設備和計算機軟硬件的快速發展,特別是隨著直接電子探測器在冷凍電鏡中的應用,單顆粒冷凍電鏡技術邁進了原子分辨率水平,在生物學、醫學和新藥研發等領域發揮著越來越重要的作用。冷凍電鏡通過記錄單個生物樣品在傾斜旋轉過程中投影的一系列二維圖像,采用特殊的算法計算,將二維圖像重構為三維斷層圖像。冷凍電鏡主要研究組織、細胞和微生物中的超微結構,它能夠提供生理環境下大分子復合物納米、亞納米甚至近原子尺度的原位結構信息以及其與其它大分子的相互作用信息。冷凍電鏡技術用于生物樣品三維結構解析,包含單顆粒分析、微晶電子衍射和冷凍電子斷層掃描3種技術。福州Cryo-TEM技術服務中心
冷凍電鏡技術也正在成為助力醫藥研發的有力手段。福州Cryo-TEM技術服務中心
冷凍電鏡技術是在20世紀70年代提出的,早在20世紀70年代科學家們就利用冷凍電鏡研究病毒分子的結構,頭次提出了冷凍電鏡技術的原理、方法以及流程的概念。冷凍電鏡的發展:冷凍電鏡到底是什么?從上世紀70年代興起至今,冷凍電子顯微技術(cryo-EM)已經跨越了40多年的發展歷史,經歷了冷凍制樣、單顆粒圖像分析和三維重構算法等關鍵性技術的突破。通俗而言,冷凍電鏡就是在傳統透射電子顯微鏡之上,加上了低溫傳輸系統和冷凍防污染系統。福州Cryo-TEM技術服務中心
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