冷凍電鏡橫空出世，2019年清華大學獨自發表16篇CNS
冷凍電鏡，是用于掃描電鏡的超低溫冷凍制樣及傳輸技術(Cryo-SEM)，可實現直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品，如生物、高分子材料等。冷凍電鏡興起于2013年，在2017年10月4日，瑞典皇家科學院宣布2017年度諾貝爾化學獎授予對冷凍電鏡技術發展做出原創性貢獻的3位科學家，他們分別是瑞士洛桑大學的退休榮譽教授Jacques Dubochet、美國哥倫比亞大學的Joachim Frank教授和英國劍橋MRC分子生物學實驗室的Richard Henderson教授。 現在，冷凍電鏡逐漸被大家熟知，在國內有不少高校引進了整套冷凍電鏡系統(據透露，最近上海科技大學引進了5臺冷凍電鏡)，尤其以清華大學在冷凍電鏡領域走在了全球的最前沿，在2019年（截至2019年8月23日），清華大學以冷凍電鏡為技術，共發表了16篇Cell，Nature 及Science文章：顏寧4篇，施一公3篇，柴繼杰3篇，李雪明2篇，周強1篇，楊茂君1......閱讀全文
什么是冷凍電鏡？
冷凍電鏡，是用于掃描電鏡的超低溫冷凍制樣及傳輸技術，將樣品冷卻到液氮溫度，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。冷凍電鏡具有較好的穩定性和重復性并且操作簡便，管理方便的特點，通過對樣品的冷凍，可實現直接觀察
什么是冷凍電鏡
?什么是冷凍電鏡？冷凍電鏡，全稱冷凍電子顯微鏡技術（Cryo-electron microscopy, Cryo-EM）（我大材料的小伙伴也快好好記住這個單詞，相信不就的將來就會成為檢索材料學文獻的熱門關鍵詞），是指將生物大分子快速冷凍后，在低溫環境下利用透射電子顯微鏡對樣品進行成像，再經圖像處理和
冷凍電鏡的原理
冷凍電鏡是用于掃描電鏡的超低溫冷凍制樣及傳輸技術，可實現直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品，如生物、高分子材料等。樣品經過超低溫冷凍、斷裂、鍍膜制樣（噴金/噴碳）等處理后，通過冷凍傳輸系統放入電鏡內的冷臺（溫度可至-185℃）即可進行觀察。冷凍電鏡中的冷凍技術可以瞬間冷凍樣品，并在冷凍狀態下保
冷凍電鏡是什么
在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術，就叫做冷凍電子顯微鏡技術，簡稱冷凍電鏡（cryo-electron microscopy， cryo-EM）。冷凍電鏡是重要的結構生物學研究方法，它與另外兩種技術：X射線晶體學（X-ray crystallography）和核磁共振（nuclear ma
清華大學發文報道首個完整藻膽體的冷凍電鏡三維結構
2017年10月19日，清華大學生命科學學院隋森芳教授研究組在《自然》（Nature）雜志上以長文（Research Article）形式在線發表題為《海洋紅藻藻膽體的結構》（Structure of phycobilisome from the red alga Griffithsia pac
冷凍電鏡低劑量電子冷凍成像
低劑量電子冷凍成像材料汪都知道一般做TEM、SEM的時候，樣品導電性越好，電子劑量越高，成像質量越好。然而，高劑量電子對生物大分子卻是毀滅性的，因此Richard Henderson教授提出在低溫下用盡量低的電子劑量成像。他與其合作者先后在1975年和1990年重構出了粗糙的（7?）和高分辨率（3.
冷凍電鏡流形嵌入方法
?流形嵌入方法(Manifold Embedding)自然界的分子過程通常是連續的，比如三磷酸腺苷(ATP)合成酶等分子結構的狀態變化通常都是連續的。現有的方法只能得到有限的、若干個離散的構象變化，限制了我們對于分子結構的進一步觀察。而流形嵌入法則是通過將顆粒圖像映射到具有特定拓撲結構的參數空間(m
冷凍電鏡技術革新
技術革新過去30年來制約冷凍成像應用的瓶頸主要是冷凍成像和圖像處理算法。直到近年，兩大革命性的技術突破，使冷凍電鏡的應用推到了前所未有的高度，兩大技術突破分別是：一是直接電子探測器的發明，二是高分辨圖像處理算法的改進。前者從硬件上讓電鏡的圖片質量和信噪比有了質的提升，將冷凍電鏡帶入了一個以電影的形式
什么是冷凍電鏡技術
冷凍電鏡技術開創者曾摘得２０１７年諾貝爾化學獎，這種技術結合電子顯微鏡、超低溫冷凍和計算機圖像處理手段，可以抓拍生物分子的高清“工作照”。研究人員將樣本在零下１８０攝氏度下冷凍，拍攝了約１００萬張獨立的快照，組合起來后，清晰地看到ＲＮＡ聚合酶ＩＩＩ與ＤＮＡ結合，拆開ＤＮＡ雙鏈，準備進行代碼轉錄的情景
冷凍電鏡的工作原理
透射電鏡的總體工作原理是：由電子槍發射出來的電子束，在真空通道中沿著鏡體光軸穿越聚光鏡，通過聚光鏡將之會聚成一束尖細、明亮而又均勻的光斑，照射在樣品室內的樣品上；透過樣品后的電子束攜帶有樣品內部的結構信息，樣品內致密處透過的電子量少，稀疏處透過的電子量多；經過物鏡的會聚調焦和初級放大后，電子束進入下
冷凍電鏡&X-ray
X-ray的技術問題十年前就已經基本解決了，剩下的就是生物狗們怎么長晶體。而現在的冷凍電鏡就如十五年前的X-ray，搞技術的人都涌進了這個領域，冷凍電鏡的潛力還沒有被徹底挖掘，個人感覺還會再火一陣。冷凍電鏡目前的局限在于只能做比較大的蛋白復合物，一般至少要300KD以上才比較好做，否則蛋白太小，電鏡
冷凍電鏡單粒子法
?三維冷凍電子顯微術已經在確定結構組成和大分子復合物的結構層次方面取得了重要進展。單粒子冷凍電鏡技術是獲得三位重構圖像的重要的方法。單粒子法就是對分離純化的顆粒狀分子進行結構分析。既可以對有二十面對稱結構的病毒或螺旋對稱結構進行分析，也可以對象核糖體等大的可溶性復合物進行結構分析，還可以對溶解狀態的
冷凍電鏡發展過程
冷凍電鏡發展過程冷凍電子顯微鏡技術（cryo-electron microscopy）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，首次提出了冷凍電鏡技術的原理、方法以及流程的概念。到了20世紀90年代，隨著冷凍傳輸裝置、場發射電子槍以及CDD成像裝置的出
什么是冷凍電鏡技術
冷凍電鏡技術開創者曾摘得２０１７年諾貝爾化學獎，這種技術結合電子顯微鏡、超低溫冷凍和計算機圖像處理手段，可以抓拍生物分子的高清“工作照”。研究人員將樣本在零下１８０攝氏度下冷凍，拍攝了約１００萬張獨立的快照，組合起來后，清晰地看到ＲＮＡ聚合酶ＩＩＩ與ＤＮＡ結合，拆開ＤＮＡ雙鏈，準備進行代碼轉錄的情景
冷凍電鏡的技術特點
冷凍電鏡（Cryo-microscopy）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。
冷凍蝕刻電鏡技術裝置型號
裝置型號目前，冷凍蝕刻裝置的型號很多，但主要分為兩種類型:一種是專用冷凍蝕刻裝置，如EIKO公司生產的FD2A型、FD3型，BALZERS公司生產的BAF300型;另一種是真空噴鍍儀的冷凍蝕刻附件，如日立公司生產的HFZ1型，它與FE1型加溫蝕刻裝置一起安裝在HUS5型真空噴鍍儀中使用。以
冷凍電鏡的功能介紹
冷凍電鏡（Cryo-microscopy）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。
冷凍蝕刻電鏡技術優缺點
折疊優點①樣品通過冷凍，可使其微細結構接近于活體狀態;②樣品經冷凍斷裂蝕刻后，能夠觀察到不同劈裂面的微細結構，進而可研究細胞內的膜性結構及內含物結構;③冷凍蝕刻的樣品，經鉑、碳噴鍍而制備的復型膜，具有很強的立體感且能耐受電子束轟擊和長期保存。折疊缺點冷凍也可造成樣品的人為損傷;斷裂面多產生在樣品結構
冷凍電鏡的當今應用
從高中生物課本中，我們了解到，蛋白質是由多種氨基酸通過脫水縮合構成的具有復雜空間結構的生物大分子。每一種氨基酸，都因由其R基的不同，從而有了不同的空間結構。科學家們就可以觀測這種空間結構，從而確定該位置上氨基酸的種類。蛋白質的復雜結構普通的熒光顯微鏡下，我們只能觀察到蛋白質的粗略影像。而通過冷凍電鏡
冷凍電鏡圖像處理技術
經過多年的發展，目前冷凍電鏡的數據處理部分主要包含了以下的流程(圖3)：(1) 襯度傳遞函數的修正(CTF correction)(2) 樣品分子投影數據的篩選(particle selection)(3) 二維投影數據的分類和降噪(2D analysis)(4) 三維模型的重構和優化(3D rec
冷凍電鏡的發展歷史
自1933年第一臺透射電子顯微鏡被搭建以來，透射電子顯微鏡就是物理學家、材料學家、生物學家觀測微觀結構的主要手段。然而，生物樣品中含有的水會導致樣品無法在透射電鏡高真空的環境下保存，而且生物樣品會受到電子束強大的輻射作用變質。雖然人們一度利用脫水、固定、染色的方式來制作樣本進行觀察，但生物學家希望能
冷凍電鏡單顆粒技術
單顆粒技術對分散分布的生物大分子分別成像，基于分子結構同一性的假設，對多個圖像進行統計分析，并通過對正、加和平均等圖像操作手段提高信噪比，進一步確認二維圖像之間的空間投影關系后經過三維重構獲得生物大分子的三維結構方法（圖3.4）。其適合的樣品分子量范圍為80~50MD，最高分辨率約3?。利用單顆粒技
什么是冷凍電鏡技術?
冷凍電鏡技術，全稱是冷凍電子顯微鏡技術，是在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術這項技術獲得了2017年的諾貝爾化學獎，獲獎者有三位，分別是瑞士科學家Jacques Dubochet，美國科學家Joachim Frank，英國科學家Richard Henderson。冷凍電鏡技術，是一種重要的
掃描電鏡的主要類型
?? 20世紀70年代以來，掃描電鏡的發展主要在：不斷提高分辨率，以求觀察更精細的物質結構及微小的實體以至分子、原子;研制超高壓電鏡和特殊環境的樣品室，以研究物體在自然狀態下的形貌及動態性質;研制能對樣品進行綜合分析(包括形態、結構和化學成分等)的設備。 截止到目前，科學界已成功研制出的設備有典型
南科大冷凍電鏡中心揭牌，中國最大的冷凍電鏡設施中心
2018年11月19日，南方科技大學冷凍電鏡中心揭牌儀式在南科大生物樓舉行。2017年諾貝爾化學獎獲得者、冷凍電鏡技術開創者之一Richard Hendersen，深圳市發改委副主任蔡羽，南方科技大學校長陳十一，中國科學院院士隋森芳等出席儀式。揭牌儀式現場 南科大冷凍電鏡中心是深圳市政府出資、
冷凍電鏡技術及其在生命科學中的應用
冷凍電鏡技術及其在生命科學中的應用如下：電鏡技術在生命科學中的應用已有六十多年的歷史，為生命科學在形態結構方面的研究帶來了一場革命，突觸(synapse)的發現就是一個典型的例子，它結束了自十九世紀末至二十世紀五十年代近半個世紀有關神經元之間是否有直接聯系的神經生物學世紀之爭。生命科學常規電鏡技術需
大型透射電鏡和冷凍電鏡的簡介
大型透射電鏡 大型透射電鏡（conventional TEM）一般采用80-300kV電子束加速電壓，不同型號對應不同的電子束加速電壓，其分辨率與電子束加速電壓相關，可達0.2-0.1nm，高端機型可實現原子級分辨。 冷凍電鏡 冷凍電鏡（Cryo-microscopy）通常是在普通透射電鏡
清華大學生命科學院博士樣品在液氮環境下進入冷凍電鏡
5月29日，清華大學生命科學院博士生張森森的蛋白樣品9時準時在液氮環境下進入冷凍電鏡。幾天后，埃（10-10）級精度的蛋白質“高清3D彩照”將出爐。研究人員可以“直視”單個蛋白質的分子結構，并解出生命運轉機理。? ??這期間，冷凍電鏡中的電子槍將持續發射電子，每次看一個小單元。為了解釋這個“小單元”
冷凍蝕刻表面標記免疫電鏡技術
冷凍蝕刻表面標記免疫電鏡技術(1)新鮮或固定的細胞進行直接法或間接法免疫標記。(2)PBS(pH7.5)沖洗3min×2，加入1mmol/l MgCl2蒸餾水洗洗3min×3，離心沉集細胞。(3)將細胞團置于小紙板上，入液氮冷卻的Freon中，取出入冷凍蝕刻儀中進行斷裂操作，再于-100℃蝕刻1mi
冷凍電鏡揭開表面看實質
?揭開表面看實質冷凍電鏡對更為復雜的結構并沒有很好的處理方式，在一些分子量比較大，包含多層的病毒結構研究中，一直沒有高分辨率的三維模型，這也是由于病毒普遍具有對稱失配的特性，基因結構被殼體完全覆蓋，無法通過二維圖形處理的方式對內部結構直接進行重構。劉紅榮教授通過改進襯度分離方法展示出了解決該類問題的