超级放大镜能把分子放大成饼那么大,你信

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图为冷冻电镜后的细胞

正如诺贝尔奖所得,冷冻电镜技术“使得生物化学进入一个新时代”,为细胞生物学、医学、遗传学等领域都具有广阔的前景。这一词语,许多人可能并不知道这其中的原理,这是一种解析生物分子结构的“神器”,例如科学家施一公和颜宁等人,用这种技术取得了很多成果。

图为冷冻电镜台

冷冻电镜究竟是什么?为什么这么神奇

是数学和计算机相结合,如何把图像组合起来,从而形成一个三维图像,主要的想法是用这些图片来源的样品,然而这并不是以一种有序的方式排列在一起的,而是各种分子可以用自由地向各个方向运动,所以主要的想法就是,从这样完全随机收取中得到结构。此外我们还必须知道,电子对他的破坏能力很强,所以从经济学这些方面是不可行,因此,所有使用电子显微镜的技术都需要注意,保持低级的辐射损伤,这只能通过分配辐射负载使用分布在大量的分子上来实现,因此每个分子对整体信息的贡献只有一小部分,所以需要考虑数几十万个分子之间的关联,尽管每一个都只贡献非常微弱的图像,但最大的挑战就是找到它们之间的方向,并通过计算来寻找其中的关系。

图为冷冻电镜台

在研究这项目中解决了什么困难

研究过程:这些分子是通过“负染色”来制备的,它们被嵌入一种重金属盐中并在网格上风干,但是这其实是一种非常糟糕和不完美的制备方法,但直到后来通过雅克·杜波谢的工作研究,才让低温技术进行使用,并且必须保持在它原生环境中的。当人们开始要研究一个新结构的时候,这样使用染色体的方法会更容易,因为这样可以立刻看到非常清楚的形状。

当人们利用染色这种方法,只是对分子做一种粗略的研究。但这种方法现在仍然很流行,尽管这只适用于研究工作的开始阶段。它之所以被称为负染色是因为当人们看到分子时人们只看到了它背景,其图像是负的,并通过排除污渍而凸显出来,所以当这种技术出现时,你必须考虑两种的融合,其中一种技术并没有使用低温,因为当时还没有这一操作,要通过从别的方面才可以了解到,但并不适用于单粒子的想法,他们只把它用于晶体样品,毕竟当时的人们知道的只有这么多,认为结构只有在拥有晶体的情况才有意义。

冷冻电镜研究对未来的研究

在物理方面,我们可以得到更多的分子结构的解析手段,基于计算机方面,我们可以开发新的解析算法并解决超大规模的需求,面对工程学,我们可以开发并制造新的实验设备,如今这些技术的发展日趋成熟,在这种情况下冷冻电镜技术让物质世界更清晰!(朱艺)



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