盘点2017|神器——冷冻电镜“乱入”材料圈？-凤凰彩票所有版本大全

想起冷冻电镜，小编想不管是研究生还是教授大咖，有可能和科研有那么一丁点联系的人对这个名字都会陌生，因为它实在太有名了！基于冷冻电镜生产量的科研成果很多都公开发表在Nature、Science、Cell等顶刊上（讨厌脸），可谓NSC神器。冷冻电镜技术的发展必要造就了生命科学领域，尤其是结构生物学的飞速发展，今年堪称不负众望（捉弄我大化学）乘势夺下了“炸药”化学奖！不过，这些都不最重要，却是他是隔壁生物家的孩子，以路人甲的姿态（讨厌但是我不展现出出来）想到就好，当真也用不上！没想到一个日出的日子，还有些风和日丽的，Stanford的崔大神（崔屹）硬生生把它扯入了我大材料圈，而且一鸣惊人，做了篇Science！（就回答你服不服）听见这个消息，小编不已陷于了深深的冥想，都是做到材料的，怎么差异就这么大呢？（隔壁桌小林：人家是大牛！年长的大牛！你，呵呵～）然而，一段时间的冥想之后，小编知耻而后勇，要求只想想到这个“乱入”我材料圈的隔壁生物家的孩子，万一大老板某天心血来潮也摸了一台敲实验室了（大老板：我就呵呵不说出），那小编岂不有大大的优势，机智如我！羞机智不如众机智，所以下面，小编带大家联合理解一下这把生物圈的屠龙宝刀——冷冻电镜！1．什么是冷冻电镜？冷冻电镜，全称冷藏电子显微镜技术（Cryo－electronmicroscopy，Cryo－EM）（我大材料的小伙伴也慢只想忘记这个单词，坚信不就的将来就不会沦为检索材料学文献的热门关键词），是所指将生物大分子较慢冷藏后，在低温环境下利用入射电子显微镜对样品展开光学，再行经图像处理和重构计算出来取得样品三维结构的方法［1］。

图1就是中科院生物物理研究所的FEITitanKrios300kV冷冻电镜，据传单台应当在600万美元以上。经过30多年的发展，冷冻电镜甚至打破了X射线晶体学、核磁共振（NMR）承托起了高分辨率结构生物学研究的基础。

图1FEITitanKiros300kV冷冻电镜实物图那么为什么必须冷冻电镜技术？众所周知，X射线晶体学是解析结构的经典方法，然而它必须取得生物样品单晶，生物大分子的晶体生长却十分困难；而与此同时，材料学研究中早就用于电镜必要仔细观察到了原子像［2］（作为一名材料汪，TEM、SEM的重要性我想要需要赘言），于是生物学家也想要电镜给生物大分子拍电影一张高清照片，解析其结构，以解读其生化反应机制，然而事情没那么非常简单，电子显微镜在生物领域的应用于受到了相当严重容许：（1）生物样品所含非常丰富的水，而透射电镜的工作条件是高度真空的；（2）高能电子束不会严重破坏生物样品；（3）生物样品主要是C、O、N、H等轻元素，对电子的光线和衍射与背景相近，取得图像衬度很低；（4）蛋白质分子不会飘移，造成图像模糊不清。经过众多科学家的长年希望，大大解决种种艰难，冷冻电镜技术再一发展了一起，构建了溶液里生物分子高分辨率的结构解析，使得生物化学转入了一个新时代，其中3位有开创性贡献的科学家因此荣膺2017年诺贝尔化学奖。他们分别是：瑞士洛桑大学JacquesDubochet教授、美国哥伦比亚大学JoachimFrank教授和英国剑桥大学RichardHenderson教授。冷冻电镜技术得出的生物大分子高清摄影的方案是［1］：样品冷藏→低剂量电子冷藏光学→三维重构。

图2取得2017年诺贝尔化学奖的3位科学家（1）样品冷藏样品冷藏只不过是科学家们很早已想起的思路，但是冷藏之后样品中水分子构成冰晶，不仅产生反感电子衍射掩饰样品信号，还不会转变样品结构。

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