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冷冻电镜简介
ffff冻电镜和X射线晶体学、核磁共振被称作结构生物学研究的三大利器,但不得不承认冷冻电镜是三者当中最弱的一种技术手段,在现在已解析的一千多种膜蛋白结构当中,90以上都采用的是X射线晶体学方法,核磁共振在小分子量的蛋白结构解析中也发挥了重要的作用,而冷冻电镜在蛋白结构解析当中所起的作用微乎其微。
然而2013年12月5日,美国加州大学旧金山分校副教授程亦凡与同事DavidJulius两个实验室合作,采用单电子计数探测器,以近原子分辨率(34埃),确定了在疼痛和热知觉中起中心作用的一种膜蛋白TRPV1的结构,这一振奋人心的成果让研究人员们开始重新审视冷冻电镜在结构生物学研究中的所能发挥的作用。毕竟和X射线晶体学方法相比,它所需的样品量很少,也无需生成晶体,这对于一些难结晶的蛋白质的研究带来了新的希望。蛋白质TRPV1结构的确定标志着冷冻电镜正式跨入“原子分辨率”时代。
22冷冻电镜分类目前我们讨论的冷冻电镜基本上指的都是冷
冻透射电子显微镜,但是如果我们以使用冷冻技术的角度定义冷冻电镜的话,冷冻电镜主要可以分为冷冻透射电子显微镜、冷冻扫描电子显微镜、冷冻蚀刻电子显微镜。
221冷冻透射电子显微镜
冷冻透射电镜(CryoTEM)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。
一台冷冻透射电镜的价格在600万美元左右,
f价格极其昂贵,它的优点主要体现在以下几个方面:第一是加速电压高,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。
图21冷冻透射电镜及冷冻电镜下高分辨病毒的三维重构图
222冷冻扫描电子显微镜扫描电镜工作者都面临着一个不能回避的事
实,就是所有生命科学以及许多材料科学的样品都含有液体成分。很多动植物组织的含水量达到98,这是扫描电镜工作者最难对付的样品问题。
冷冻扫描电镜(CryoSEM)技术是克服样品含水问题的一个快速、可靠和有效的方法。这种技术还被广泛地用于观察一些“困难”样品,如那些对电子束敏感的具有不稳定性的样品。各种高压模式如VP、LV和ESEM的出现,已允许扫描电镜观察未经冷冻和干燥的样品。但是,冷冻扫描电镜仍然是防止样品丢失水分的最有效方法,它能应用于任何真空状态,包括装r
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