哪些单位有冷冻电镜(低温电镜和冷冻电镜)

张承辉 • 2022-03-29 • 知识

1、什么是冷冻电镜技术？

冷冻电镜技术开创者曾摘得年诺贝尔化学奖，这种技术结合电子显镜、超低温冷冻和计算机图像处理手段，可以抓拍生物分子的高清“工作照”。研究人员将样本在零下万张独立的快照，组合起来后，清晰地看到ＲＮＡ聚合酶ＩＩＩ与ＤＮＡ结合，拆开ＤＮＡ双链，准备进行代码转录的情景。这些图像首次揭示了ＲＮＡ聚合酶ＩＩＩ这台分子机器的各个部件怎样相互作用和通信，使人们可以详细了解转录初始阶段的关键步骤，寻找操纵该过程的办法，开发全新的抗癌药物。冷冻电镜，是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术(cryosem)，可实现直接观察液体、半液体及对电子束敏感的样品，如生物、高分子材料等。样品经过超低温冷冻、断裂、镀膜制样（喷金/喷碳）等处理后，通过冷冻传输系统放入电镜内的冷台（温度可至℃）即可进行观察。其中，快速冷冻技术可使水在低温状态下呈玻璃态，减少冰晶的产生，从而不影响样品本身结构，冷冻传输系统保证在低温状态下对样品进行电镜观察。过去，冷冻电镜虽然有以上优势，不过高能电子束在样品上也会使其局部融化，影响拍摄。近期，随着高效探测器的研发成功和在电镜方面成功应用，提高了拍摄效率，电子束在样品上，极短时间内就完成信收集，完成拍摄，解决了冷冻电镜的发展瓶颈问题

2、细胞生物学中什么叫冰冻断裂电镜技术(分值：4分)

冷冻断裂和冰冻蚀刻技术研究细胞超结构，特别是生物膜结构的一种独特的样品制备技术。利用快速冷冻方法固定的生物组织块具有刚性和脆性。在对其施加外力后，组织即在结构上结合最薄弱的部位发生“脆性断裂”，这就是“冷冻断裂”。对于生物膜，断裂沿膜内部疏水区发生，从而暴露出膜内部结构。利用投影和复型技术，制备断裂面的复型,然后将组织腐蚀掉,并用载网捞起复型膜，就可用电镜来研究组织断裂表面所显示的细胞的或生物膜内部超结构。在高于 5毫米汞柱真空度和℃温度下，冷冻组织的断裂表面上的冰升华为水蒸汽，而使原表面高度下降，即谓之“冰冻蚀刻”。由于组织各部分结构的含水量不同，冰的升华造成各部分结构的表面高度下降程度有差异，因此冰冻蚀刻的断裂表面的投影、复型所显示的断裂表面形态具有很强的立体感。冷冻断裂和冰冻蚀刻技术，为细胞超结构，特别是关于细胞联接、细胞融合、细胞分化以及生物膜的通透性的研究提供了许多重要信息。也为流行的生物膜结构模型，即“流动镶嵌模型”的研究提供了有利的证据。线粒体内膜向基质折褶形成的结构称作嵴(cristae),嵴的形成使内膜的表面积大大增加。嵴有两种排列方式:一是片状(lamellar),另一是管状(tubular)。在高等动物细胞中主要是片状的排列,多数垂直于线粒体长轴。在原生动物和植物中常见的是管状排列。线粒体嵴的数目、形态和排列在不同种类的细胞中差别很大。一般说需能多的细胞,不仅线粒体多,而且线粒体嵴的数目也多。线粒体内膜的嵴上有许多排列规则的颗粒称为线粒体基粒(elementaryparticle)，每个基粒间相距约nm。基粒又称偶联因子,实际是atp合酶(atpsynthase),又叫f0f1atp酶复合体,是一个多组分的复合物。

3、什么是冷冻电镜技术?

冷冻电镜技术，全称是冷冻电子显镜技术，是在低温下使用透射电子显镜观察样品的显技术这项技术获得了年的诺贝尔化学奖，获奖者有三位，分别是瑞士科学家Jacques Dubochet，美国科学家Joachim Frank，英国科学家Richard Hendern。冷冻电镜技术，是一种重要的结构生物学研究方法，它与X射线晶体学、核磁共振一起构成了高分辨率结构生物学研究的基础。冷冻电镜技术的研究，早在年剑桥MRC分子生物学实验室已经诞生，上世纪年代中叶，主要是冷冻成像和蛋白快速冷冻技术。根据诺贝尔奖评委会的说法，冷冻电镜技术使生物分子成像，变得更加简单，把生物化学带入了一个新纪。这项技术可以用来确定，溶液中生物分子的高清晰度结构。冷冻电镜技术其实比较抽象，一直以来它主要的问题是其图像噪音极高、信极低，研究的目标是从中提取近原子分辨率的结构信息。可以形象的比喻为在一个机器轰鸣的工厂，监测一只蚂蚁爬行的声音。冷冻电镜的目标，就是要完成这项艰巨的任务。因此，可见这项技术成果的科学价值。冷冻电镜，是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术(cryosem)，可实现直接观察液体、半液体及对电子束敏感的样品，如生物、高分子材料等。样品经过超低温冷冻、断裂、镀膜制样（喷金/喷碳）等处理后，通过冷冻传输系统放入电镜内的冷台（温度可至℃）即可进行观察。其中，快速冷冻技术可使水在低温状态下呈玻璃态，减少冰晶的产生，从而不影响样品本身结构，冷冻传输系统保证在低温状态下对样品进行电镜观察。过去，冷冻电镜虽然有以上优势，不过高能电子束在样品上也会使其局部融化，影响拍摄。近期，随着高效探测器的研发成功和在电镜方面成功应用，提高了拍摄效率，电子束在样品上，极短时间内就完成信收集，完成拍摄，解决了冷冻电镜的发展瓶颈问题

4、冷冻电子显微镜技术主要运用在哪方面？

冷冻电子显镜技术主要应用在单个蛋白质分子结构分析方面。此外，中国科学院院士、浙江大学医学部主任段树民在接受浙江在线记者采访时表示，未来，冷冻电子显镜技术还将广泛应用于细胞组织的超结构解析，对解开生命活动的规律和机制等奥秘会产生更大影响。据《新民晚报》报道，冷冻电镜技术是将样品快速降温使其固定在玻璃态的冰中，在低温下使用透射电子显镜观察样品的成像技术。长期以来，电子显镜只能做一些相对低分辨率的结构解析工作，并且强大的电子束流会破坏蛋白、生物切片等对温度敏感的样品，而冷冻电镜技术的出现使研究人员可以将运动着的生物大分子冷冻，并将过程机制成像。那么，这一技术将会应用在哪些领域呢？《新民晚报》介绍，冷冻电镜技术的应用将推进重大疾病药物的研发工作。标靶药物因其副作用小、药效更明显，是未来医药界研究的主流，而靶向研究中最重要的工作就是分析小分子和蛋白质是如何结合在一起的，这就需要冷冻电镜技术。我不会~~~但还是要笑~~~：）