冷冻电镜单颗粒分析技术入门指南
结构生物学的主要目标是，从机制上理解关键的生物学过程。研究这些过程中的大分子和复合体，确定它们的原子结构，可以得到最详细的基础信息。除此之外，获得药物靶标的原子结构也是药物开发的标准程序，人们可以在此基础上设计和优化治疗性的化合物。 不久以前，单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）还不是大多数结构生物学家们的第一选择。2013年以前，蛋白数据库（PDB）中的绝大多数原子结构还是X射线晶体衍射获得的。而现在，单颗粒冷冻电镜已经成为了X射线晶体衍射的有力竞争者，不仅在分辨率上能够与之匹敌，还适用于难以结晶的大分子。 本期Cell杂志刊登了华人学者程亦凡（Yifan Cheng）博士的两篇文章。这两篇文章由浅入深的介绍了风头正劲的单颗粒冷冻电镜，为想要试水这一技术的新手们提供了入门指南，并且详细介绍了这一技术近年来取得的重要突破。 程亦凡是加州大学旧金山分校的副教授，他原本是物理学博士，后来改用物理学方法研究生物问题。近来，程亦凡......阅读全文
冷冻电镜单颗粒技术
单颗粒技术对分散分布的生物大分子分别成像，基于分子结构同一性的假设，对多个图像进行统计分析，并通过对正、加和平均等图像操作手段提高信噪比，进一步确认二维图像之间的空间投影关系后经过三维重构获得生物大分子的三维结构方法（图3.4）。其适合的样品分子量范围为80~50MD，最高分辨率约3Å。利用单颗粒技
冷冻电镜单颗粒分析技术入门指南
结构生物学的主要目标是，从机制上理解关键的生物学过程。研究这些过程中的大分子和复合体，确定它们的原子结构，可以得到最详细的基础信息。除此之外，获得药物靶标的原子结构也是药物开发的标准程序，人们可以在此基础上设计和优化治疗性的化合物。 不久以前，单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）还不是大多数结构生
冷冻电镜颗粒挑选
颗粒挑选接下来需要从原始数据中筛选出颗粒投影，也被称为“颗粒挑选”，颗粒挑选的好坏也将影响所有后续的分析和处理过程，是一个重要并且繁琐的步骤。颗粒挑选方式可以分为手动挑选、半自动挑选和完全自动挑选这几种。在早期的分析中，对于结构的了解还非常少，优先考虑的都是人工挑选。但是自动的颗粒图像获取方法的出现
Cell：单颗粒冷冻电镜技术入门指南及突破进展
结构生物学的主要目标是，从机制上理解关键的生物学过程。研究这些过程中的大分子和复合体，确定它们的原子结构，可以得到最详细的基础信息。除此之外，获得药物靶标的原子结构也是药物开发的标准程序，人们可以在此基础上设计和优化治疗性的化合物。 不久以前，单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）还不是大多数结构生
冷冻电镜单粒子法
三维冷冻电子显微术已经在确定结构组成和大分子复合物的结构层次方面取得了重要进展。单粒子冷冻电镜技术是获得三位重构图像的重要的方法。单粒子法就是对分离纯化的颗粒状分子进行结构分析。既可以对有二十面对称结构的病毒或螺旋对称结构进行分析，也可以对象核糖体等大的可溶性复合物进行结构分析，还可以对溶解状态的
冷冻电镜（cryoEM）单颗粒分析技术解析生物大分子结构
冷冻电镜（cryo-EM）单颗粒分析技术已经成为结构生物学众多结构解析方法中异军突起的一支，在膜蛋白的结构解析中更是发挥着与日俱增的作用。目前的冷冻电镜单颗粒技术已经能较容易地将分子量大于300千道尔顿且生化性质稳定的蛋白质解析至近原子分辨率（约3 埃水平）。但由于小分子量蛋白质（一般为小于20
单颗粒冷冻电镜技术解析核糖体组装的动态过程
核糖体是所有生物用来合成蛋白质的分子机器，是生命的基本元件。核糖体包括大亚基和小亚基，两个亚基都是由核糖体RNA和大量蛋白质构成的大型复合物。在真核细胞中，核糖体的组装是一个高度复杂、动态的过程，两个亚基在成熟过程中会结合大量的组装因子，形成一系列核糖体前体复合物。小亚基在成熟过程中形成两种主要
冷冻电镜单粒子法及其应用
冷冻电镜单粒子法使我们在分子水平对生命过程有了新的认识。核糖体是一个由多种结构相互作用形成的RNA蛋白质复合体，他的结构解析是对这种技术应用的最好说明。从7 0年代Ｆrank开始对核糖体进行单颗粒分析以来 ,二十多年的努力使得大肠杆菌70Ｓ核糖体1.5ｎｍ分辨率的三维结构已经得到揭示。从这个三维结构
冷冻电镜样品冷冻
样品冷冻样品冷冻其实是科学家们很早就想到的思路，但是冷冻之后样品中水分子形成冰晶，不仅产生强烈电子衍射掩盖样品信号，还会改变样品结构。直到1974年，Kenneth A. Taylor和Robert M. Glaeser在-120℃观察含水生物样品时未发现冰晶形成，而且发现冷冻样品能够耐受更大剂量和
冷冻电镜
说起冷冻电镜，小编想不管是研究生还是教授大咖，可能和科研有那么一丁点联系的人对这个名字都不会陌生，因为它实在太出名了！基于冷冻电镜产出的科研成果很多都发表在Nature、Science、Cell等顶刊上（羡慕脸），堪称NSC神器。冷冻电镜技术的发展直接带动了生命科学领域，特别是结构生物学的飞速发展，
血清中钛的总颗粒分析和单颗粒分析
钛（Ti）金属被广泛用于各种各样的人体修复术，例如人工髋关节（图1）、膝盖、种植牙以及医用夹子和螺钉等。人工关节实际上是由不同钛合金制成，其中经常会混合少量铝和钒。这些合金被称为“医用”钛合金。在这个医疗领域中使用钛有以下几个原因。首先，由于钛不受体液腐蚀，因此被视为最具生物相容性的金属，也是少数能
冷冻电镜二维图像分析
二维图像分析——颗粒图像的匹配与分类二维颗粒图像的分类是获取三维结构过程的第一步。对二维图像的分析包括两部分：颗粒图像的匹配和颗粒图像的分类。匹配的过程通常会对颗粒图像应用一些变换操作，通过关联函数去判断不同颗粒图像之间的相似程度。图像匹配的算法主要分为两种，即不依赖模型的方法和基于模型的方法，取决
冷冻蚀刻电镜技术
冻蚀刻(Freezeetching)技术是从50年代开始发展起来的一种将断裂和复型相结合的制备透射电镜样品技术，亦称冷冻断裂(Freezefracture)或冷冻复型(Freezereplica)，用于细胞生物学等领域的显微结构研究。
冷冻电镜分类
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。 冷冻透射电子显微镜冷冻透射电镜（Cryo-TEM）通常是在普通透射电镜上加装样品冷冻设备，将样品冷却
冷冻电镜原理
冷冻电镜原理冷冻电子显微学解析生物大分子及细胞结构的核心是透射电子显微镜成像，其基本过程包括样品制备、电子显微镜成像、图像处理及结构解析等几个基本步骤。冷冻电镜解析结构步骤 图片来源：中科院计算所透射电子显微镜成像过程中，电子束穿透样品，将样品的三维电势密度分布函数沿着电子束的传播方向投影至与传播
冷冻电镜原理
冷冻电镜原理冷冻电子显微学解析生物大分子及细胞结构的核心是透射电子显微镜成像，其基本过程包括样品制备、透射电子显微镜成像、图像处理及结构解析等几个基本步骤（图3.1）。在透射电子显微镜成像中，电子枪产生的电子在高压电场中被加速至亚光速并在高真空的显微镜内部运动，根据高速运动的电子在磁场中发生偏转的原
冷冻电镜成像
冷冻电镜成像冷冻的样品冷冻输送器转移到电镜的样品室，在电镜成像之前，需确认样品中的水处于玻璃态。由于生物样品对高能电子的辐射敏感，成像时必须使用低剂量技术（
冷冻电镜研究
在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术，就叫做冷冻电子显微镜技术，简称冷冻电镜(cryo-electron microscopy， cryo-EM)。冷冻电镜是重要的结构生物学研究方法，它与另外两种技术：X射线晶体学(X-ray crystallography)和核磁共振(nuclear ma
冷冻电镜发展背景
冷冻电镜发展背景人类基因组计划的完成，标志着科学已进入后基因组时代。虽然大量的基因序列得到阐明，但是生物大分子如何从这些基因转录、翻译、加工、折叠、组装，形成有功能的结构单元，尚需进一步的研究。后基因组时代人类面临的一个挑战是解析基因产物—蛋白质的空间结构，建立结构基因组学，并在原子水平上解释核酸—
冷冻电镜是什么
在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术，就叫做冷冻电子显微镜技术，简称冷冻电镜（cryo-electron microscopy， cryo-EM）。冷冻电镜是重要的结构生物学研究方法，它与另外两种技术：X射线晶体学（X-ray crystallography）和核磁共振（nuclear ma
冷冻蚀刻免疫电镜技术
实验原理 冷冻蚀刻法(Freeze Ftching)，也称冷冻复型法(Freeze Replica)或冷冻切断(Freeze Fracture)，是研究生物膜结构的重要方法之一。其主要步骤首先是将样品在液氮中冷冻，然后放到真空喷镀仪中切断，切断后的切面上有细胞器，其间还有冻成洋的水分。再加热使冰升华
什么是冷冻电镜？
冷冻电镜，是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术，将样品冷却到液氮温度，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。冷冻电镜具有较好的稳定性和重复性并且操作简便，管理方便的特点，通过对样品的冷冻，可实现直接观察
冷冻电镜是什么
在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术，就叫做冷冻电子显微镜技术，简称冷冻电镜（cryo-electron microscopy， cryo-EM）。冷冻电镜是重要的结构生物学研究方法，它与另外两种技术：X射线晶体学（X-ray crystallography）和核磁共振（nuclear ma
冷冻电镜技术总结
冷冻电镜技术从建立到现在在结构测定中取得了快速的发展，这也表明了了对整个细胞和细胞器的分子成分的空间结构的描述可能很快就会成为常规方法。冷冻电镜单粒子法既可以对具有对称结构的大分子进行研究，也适合于研究结构不规则的大分子复合物，对于分子量的上限没有什么限制，理论上>100kD的分子在成像技术能够保证
冷冻电镜的发展
细胞里面的生命活动井然有序，每一个部分都有其特定的结构，承担不同的功能。生物大分子则是一切生命活动的最终执行者，它们主要是核酸和蛋白。核酸携带了生命体的遗传信息，而蛋白是生命活动的主要执行者。自现代分子生物学诞生以来的半个世纪里，解析和分析生物大分子的结构、进而阐释其功能机制一直都是现代生命科学
冷冻电镜是什么
冷冻电镜，是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术(Cryo-SEM)，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。冷冻电镜技术为何摘得2017年的诺贝尔化学奖撰文 | 何万中（北京生命科学研究所研究员）2013年，冷冻电镜技术的突破给结构生物学领域带来了一场完美的风暴，迅
什么是冷冻电镜
什么是冷冻电镜？冷冻电镜，全称冷冻电子显微镜技术（Cryo-electron microscopy, Cryo-EM）（我大材料的小伙伴也快好好记住这个单词，相信不就的将来就会成为检索材料学文献的热门关键词），是指将生物大分子快速冷冻后，在低温环境下利用透射电子显微镜对样品进行成像，再经图像处理和
冷冻电镜技术介绍
2017诺贝尔化学奖2017年诺贝尔化学奖授予了理查德·亨德森（Richard Henderson）、约阿希姆·弗兰克（Joachim Frank）和雅克·杜博歇（Jacques Dubochet），表彰他们在冷冻电镜技术的发展上做出的卓越贡献。 分辨率对比 他们将冷冻电镜技术简化，并将其应用在生
冷冻电镜制样
常规的冷冻方式冷却速度缓慢，冷却过程中，蛋白质水溶液会因结晶而变形扭曲，造成生物分子的结构的破坏。快速冷冻制样是将样品快速放入液氮冷却的液态乙烷中，由于冷却速度快，使得水分子还来不及结晶就被固定住，整个冷冻过程在数毫秒之内就完成了（冷冻速率>104℃/s），冷冻好的水以玻璃态存在，不存在晶体结构，能
冷冻蚀刻免疫电镜技术
实验概要本文介绍了冷冻蚀刻免疫电镜技术，包括：冷冻蚀刻表面标记免疫电镜技术和断裂—标记免疫电镜技术。实验原理冷冻蚀刻法(Freeze Ftching)，也称冷冻复型法(Freeze Replica)或冷冻切断(Freeze Fracture)，是研究生物膜结构的重要方法之一。其主要步骤首先是