利用冷冻电镜成功解析神经突触超微结构

记者从中国科大获悉,该校合肥微尺度物质科学国家研究中心与生命科学学院毕国强、刘北明与周正洪教授合作课题组的研究成果——利用冷冻电子断层三维重构技术(cryoET)与冷冻光电关联显微成像技术解析神经突触超微结构。图片来源网络 2月7日,美国神经科学学会会刊《神经科学杂志》以封面形式报道了这一成果。 突触是大脑行为、意识、学习与记忆等功能的最基本结构与功能单元,同时也是多种脑疾病发生的起源。精确解析突触的分子组织架构及其在神经活动过程中的变化,被认为是解密大脑奥妙的最直接有效的方法,也是神经科学中最基础的研究工作之一。然而,由于研究手段的局限,突触中的这些不同组件是如何组织成复杂的机器来执行不同的功能,还远远没有充分观察和解析。 科研人员利用cryoET,结合自主研发的冷冻光电关联显微成像技术,实现了对中枢神经系统中两类最主要突触—兴奋性/抑制性突触的精确区分以及结构特征的定量化分析。通过将大鼠的海马神经元培养在冷冻电镜的......阅读全文

冷冻电镜的技术特点

冷冻电镜(Cryo-microscopy)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。

冷冻蚀刻电镜技术装置型号

装置型号目前,冷冻蚀刻装置的型号很多,但主要分为两种类型:一种是专用冷冻蚀刻装置,如EIKO公司生产的FD2A型、FD3型,BALZERS公司生产的BAF300型;另一种是真空喷镀仪的冷冻蚀刻附件,如日立公司生产的HFZ1型,它与FE1型加温蚀刻装置一起安装在HUS5型真空喷镀仪中使用。以

冷冻电镜的当今应用

从高中生物课本中,我们了解到,蛋白质是由多种氨基酸通过脱水缩合构成的具有复杂空间结构的生物大分子。每一种氨基酸,都因由其R基的不同,从而有了不同的空间结构。科学家们就可以观测这种空间结构,从而确定该位置上氨基酸的种类。蛋白质的复杂结构普通的荧光显微镜下,我们只能观察到蛋白质的粗略影像。而通过冷冻电镜

“冷冻电镜技术”是什么

冷冻电镜用于扫描电镜超低温冷冻制及传输技术(Cryo-SEM)实现直接观察液体、半液体及电束敏品物、高材料等品经超低温冷冻、断裂、镀膜制(喷金/喷碳)等处理通冷冻传输系统放入电镜内冷台

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

冷冻电镜图像处理技术

经过多年的发展,目前冷冻电镜的数据处理部分主要包含了以下的流程(图3):(1) 衬度传递函数的修正(CTF correction)(2) 样品分子投影数据的筛选(particle selection)(3) 二维投影数据的分类和降噪(2D analysis)(4) 三维模型的重构和优化(3D rec

什么是冷冻电镜技术

冷冻电镜技术,全称是冷冻电子显微镜技术,是在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术这项技术获得了2017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 Henderson。冷冻电镜技术,是一种重要的

冷冻电镜的功能介绍

冷冻电镜(Cryo-microscopy)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。

冷冻电镜发展过程

冷冻电镜发展过程冷冻电子显微镜技术(cryo-electron microscopy)是在20世纪70年代提出的,早在20世纪70年代科学家们就利用冷冻电镜研究病毒分子的结构,首次提出了冷冻电镜技术的原理、方法以及流程的概念。到了20世纪90年代,随着冷冻传输装置、场发射电子枪以及CDD成像装置的出

冷冻蚀刻电镜技术优缺点

折叠优点①样品通过冷冻,可使其微细结构接近于活体状态;②样品经冷冻断裂蚀刻后,能够观察到不同劈裂面的微细结构,进而可研究细胞内的膜性结构及内含物结构;③冷冻蚀刻的样品,经铂、碳喷镀而制备的复型膜,具有很强的立体感且能耐受电子束轰击和长期保存。折叠缺点冷冻也可造成样品的人为损伤;断裂面多产生在样品结构

冷冻电镜的工作原理

透射电镜的总体工作原理是:由电子枪发射出来的电子束,在真空通道中沿着镜体光轴穿越聚光镜,通过聚光镜将之会聚成一束尖细、明亮而又均匀的光斑,照射在样品室内的样品上;透过样品后的电子束携带有样品内部的结构信息,样品内致密处透过的电子量少,稀疏处透过的电子量多;经过物镜的会聚调焦和初级放大后,电子束进入下

冷冻电镜的发展历史

自1933年第一台透射电子显微镜被搭建以来,透射电子显微镜就是物理学家、材料学家、生物学家观测微观结构的主要手段。然而,生物样品中含有的水会导致样品无法在透射电镜高真空的环境下保存,而且生物样品会受到电子束强大的辐射作用变质。虽然人们一度利用脱水、固定、染色的方式来制作样本进行观察,但生物学家希望能

南科大冷冻电镜中心揭牌,中国最大的冷冻电镜设施中心

  2018年11月19日,南方科技大学冷冻电镜中心揭牌仪式在南科大生物楼举行。2017年诺贝尔化学奖获得者、冷冻电镜技术开创者之一Richard Hendersen,深圳市发改委副主任蔡羽,南方科技大学校长陈十一,中国科学院院士隋森芳等出席仪式。揭牌仪式现场  南科大冷冻电镜中心是深圳市政府出资、

大型透射电镜和冷冻电镜的简介

  大型透射电镜  大型透射电镜(conventional TEM)一般采用80-300kV电子束加速电压,不同型号对应不同的电子束加速电压,其分辨率与电子束加速电压相关,可达0.2-0.1nm,高端机型可实现原子级分辨。  冷冻电镜  冷冻电镜(Cryo-microscopy)通常是在普通透射电镜

冷冻蚀刻表面标记免疫电镜技术

冷冻蚀刻表面标记免疫电镜技术(1)新鲜或固定的细胞进行直接法或间接法免疫标记。(2)PBS(pH7.5)冲洗3min×2,加入1mmol/l MgCl2蒸馏水洗洗3min×3,离心沉集细胞。(3)将细胞团置于小纸板上,入液氮冷却的Freon中,取出入冷冻蚀刻仪中进行断裂操作,再于-100℃蚀刻1mi

冷冻电镜揭开表面看实质

 揭开表面看实质冷冻电镜对更为复杂的结构并没有很好的处理方式,在一些分子量比较大,包含多层的病毒结构研究中,一直没有高分辨率的三维模型,这也是由于病毒普遍具有对称失配的特性,基因结构被壳体完全覆盖,无法通过二维图形处理的方式对内部结构直接进行重构。刘红荣教授通过改进衬度分离方法展示出了解决该类问题的

冷冻电镜技术发展历程

冷冻电镜技术发展历程发展历程

冷冻电镜技术发展历程

冷冻电镜技术发展历程发展历程

三维冷冻电镜技术

三维冷冻电镜技术冷冻电镜经过近三十年的发展,。冷冻电镜技术已成为研究生物大分子结构与功能的强有力的武器。这种方法采用高压快速液氮冷冻方法使样品包埋在玻璃态的水环境中,这种环境接近于生理状态,减少了样品在制备过程中的结构破坏,使我们能够观察到生物大分子在天然状态下的结构。同时冷冻的速度极快,这就有可能

冷冻蚀刻电镜技术的应用介绍

1.冷冻蚀刻表面标记免疫电镜技术(1)新鲜或固定的细胞进行直接法或间接法免疫标记。(2)PBS(pH7.5)冲洗3min×2,加入1mmol/l MgCl2蒸馏水洗洗3min×3,离心沉集细胞。(3)将细胞团置于小纸板上,入液氮冷却的Freon中,取出入冷冻蚀刻仪中进行断裂操作,再于-100℃蚀刻1

冷冻电镜模型重构和优化

模型重构和优化模型三维重构的基础是中心截面定理,重构过程中的关键问题是如何确定每个颗粒图像的空间角(orientation determination)。大多数模型重构和优化算法都是基于投影匹配(projection matching)的迭代方法。简单说就是,先利用粗糙的三维结构模型,进行投影得到参

冷冻电镜三维重构

摘要:冷冻电子显微学从创立到现在已发展成为确定蛋白质分子,蛋白质复合物和细胞器结构的一种有效、的方法这表现在三位冷冻电镜技术的不同方面。这主要包括适合于显微镜真空环境的样品制备条件,减少辐射损伤的策略,提高未经染色的电子显微像的信躁比的方法和二位投影三位重构的不同方法。冷冻电镜通过高压快速液氮冷冻的

冷冻蚀刻电镜技术操作方法

操作方法冷冻蚀刻的操作方法按以下步骤进行。1.预处理取新鲜组织块,大小为15~3~5mm,用25%戊二醛固定1~3小时。为防止冰晶形成,用30%甘油生理盐水浸泡8~12小时。2.冷冻断裂是在冷冻条件下使样品变得又硬又脆,用刀劈裂样品,暴露观察面。因为是用刀劈裂的样品,断裂往往发生在细胞被冻结后较

冷冻电镜的发展前景

王宏伟教授表示,虽然冷冻电镜领域的研究获得了诺贝尔奖,但这绝不意味着有关冷冻电镜的研究走到了尽头。在未来,冷冻电镜的发展需要更多的学科交叉。基于物理学,我们可以得到更多分子结构的解析手段;基于计算机科学,我们可以开发新的结构解析算法并解决超大规模计算的需求;基于化学与生物化学,我们可以分离并标记重要

冷冻电镜三维重构

三维重构做过TEM的小伙伴都知道,透射电镜得到的是二维投影图像,要得到三维的结构,就要通过一系列建模、变换,这个过程就是三维重构。上面提到的第3位诺奖得主Joachim Frank就是和他的合作者建立了非对称颗粒从二维投影到三维结构的方法(随机圆锥倾斜法),奠定了冷冻电镜单颗粒三维重构的基本原理,如

冷冻电镜使用费用

冷冻电镜大数据收集使用费校内(元/24小时)4000 耗材自理 。基于结构的药物发现(Structure-based drug discovery, SBDD)是设计和优化创新药的必要方法。本篇综述将深入探讨冷冻电镜(cryo-EM)在SBDD领域中的快速崛起及它的主要作用,以及阐释它如何为高价值药

冷冻蚀刻电镜技术的内容介绍

冷冻蚀刻(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,故而亦称冷冻断裂(Freezefracture)或冷冻复型(Freezereplica)。

冷冻电镜的原理及应用

冷冻电镜全称冷冻电子显微镜(Cryoelectron Microscopy),简单理解为用电子显微镜去观察冷冻固定的样本,得出清晰三维结构。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

冷冻电镜研究生物学

结构生物学是诞生于上个世纪中叶通过研究生物大分子的结构与运动来阐明生命现象的学科。在过去半个世纪里,X射线法解析生物大分子结构一直占据结构生物学的统治地位。而近年来,冷冻电镜在研究生物大分子结构尤其是超分子体系的结构方面取得了突飞猛进的发展。该技术它可以快速、简易、高效、高分辨率解析高度复杂的超大生