显微镜 l1100低温电子显微镜：获诺贝尔奖的物理

大家好，这里是老上光显微镜知识课堂，在这里你可以学到所有关于显微镜知识，好的，请看下面文章： 德国出生的生物物理学家，现为哥伦比亚大学的教授。他以发明冷冻电子显微镜而闻名，对细菌和真核生物的核糖体结构和功能的研究作出了重要贡献。弗兰克被选为美国艺术和科学院院士。ES和美国科学院于2006。在2014，他获得了本杰明富兰克林生命科学奖。
    
     苏格兰分子生物学家和生物物理学家，他是电子显微镜领域的先驱者之一。1975年，他和奈杰尔·昂文用电子显微镜研究了膜蛋白和细菌视紫红质，发现膜蛋白具有良好的结构，可以产生α螺旋。近年来，Henderson致力于单粒子电子显微镜，它利用冷冻电子显微镜来确定蛋白质的原子分辨率模型。
    
     Jacques Dubochet 1942出生于瑞士。1973毕业于瑞士日内瓦大学和伯尔尼大学。他是瑞士洛桑大学的名誉生物物理学教授。杜布切特博士领导的小组已经开发出一种真正成熟和可用的快速样品制备技术，用于制造不形成冰晶的玻璃状冰镶嵌样品。随着冷台技术的发展，冷冻电镜（TEM）技术得到了广泛的推广。
    
     事实上，早在2015年，自然方法，自然杂志的一个子杂志，命名低温-EM为今年更流行的技术。我们邀请了剑桥大学MRC分子生物学实验室的博士后研究员张凯，系统地介绍了低温电子显微镜的发展和在这一领域做出巨大贡献的中国科学。面试。
    
     低温电子显微镜技术被授予诺贝尔化学奖。以下是北京生命科学研究所研究员何万忠的评论。
    
     2013年，低温电子显微镜的突破给结构生物学领域带来了一场完美的风暴，它迅速席卷了结构生物学领域。许多重要的大配合物和膜蛋白的原子分辨结构被逐一解析，并占据了顶部，而这些结构长期以来无法用传统的X射线和结晶学来解决。程一帆博士，石一巩博士，杨茂俊博士和刘正峰博士，震惊了全世界。
    
     冷冻电子显微镜革命的特点是不需要结晶和最小样品尺寸就能快速解析大蛋白质复合物的三维原子结构。技术领域：直接电子相机（其中程逸凡博士和李学明博士对算法作出了重要贡献）和三维重建软件。
    
     在这些突破的背后是三个冷冻电子显微镜的先驱：理查德·亨德森、约阿希姆·弗兰克和雅克·杜布切特，他们分别在基础理论、重建算法和实验上作出了重要贡献。
    
     我亲自与三位科学家进行了面对面的交谈，同时也阅读了他们的文章。下面简要介绍他们的贡献。
    
     电子显微术是在1931发明的，但在生物学上的应用却落后于材料科学。原因是生物样品中的水含量将是稳定的，而电子显微镜必须在高真空下工作。因此，如何制备高分辨率的生物电子显微镜样品是一个技术瓶颈。传统的重金属负染技术允许重金属包被在蛋白质表面，然后脱水和干燥，以产生适合真空成像的样品，但这导致样品r减少。溶出度（高达1.5纳米）。
    
     1968年，剑桥大学MRC实验室的Klug博士和他的学生De Rosier率先开展了负染噬菌体病毒的电镜三维重建（Klug博士获得了1982年诺贝尔化学奖）。适合电子显微镜的CAL样品1974年，加州大学伯克利分校的罗伯特·格雷泽博士和学生肯·泰勒提出并测试了冷冻含水生物样品的电子显微镜成像，该成像可有效减少对高分辨率结构的辐射损伤，维持高真空，以及实现高分辨率成像。低温是一种新的概念，胚胎形态。
    
     1982年，杜布切特博士领导的一个研究小组开发了一种真正成熟和可用的快速注射冷冻样品制备技术，以生产没有冰晶的玻璃状冰嵌入样品。随着冷床技术的发展，冷冻电镜技术得到了广泛的推广。
    
     根据Klug博士提出的三维重建技术，MRC实验室的Richard Henderson博士和他的同事Unwin博士于1975年创建了二维电子晶体学三维重建技术，然后将其应用于三维物体的分析。种膜蛋白的结构，细菌视觉紫嘌呤。结构在1990年达到3.5A，是一项了不起的工作，但是1988年X射线晶体学家Michel夺去了类似的膜蛋白结构的项诺贝尔奖。nal晶体是难以生长二维晶体，所以应用范围很窄，而且很容易被X射线晶体测量仪捕获（我刚开始我的个薄三维晶体项目被捕获）。
    
     在20世纪90年代，Henderson博士转向另一种新兴的CryoEM三维重建技术，由Joachim Frank博士开发的单粒子分析重建技术，它允许直接成像一系列蛋白质或复杂颗粒而不结晶，匹配于亨德森博士凭借其深厚的物理学、电子显微镜知识和非凡的洞察力，提出了用原子分辨率实现低温EM技术的可行性，并在理论上做了一系列先进的预测，如电子束引起的光斑漂移必须得到解决，才能为以后的直接电子相获得原子分辨率，机器的突破指出了方向，他自己也参与了直接电子相机的发展。
    
     因此，亨德森博士是电子显微镜革命的发起者。此外，新的三维重建算法的突破也与亨德森博士的独特见解有关，谢雷斯博士在缺乏非常强有力的论文的情况下被看作招募MRC是因为他的研发人员。经典的ReILon三维重建算法精彩纷呈。
    
     最后，我们将介绍背景物理学家Joachim Frank博士，他开发了用于低温电子显微镜的单粒子三维重建技术。Frank博士是单粒子分析的创始人，单粒子三维重建算法。N和软件蜘蛛的作者。
    
     弗兰克，德国的电子显微镜学家，霍普博士和霍普学派，主张直接三维重建任意形状的样本。后来，电子断层扫描的三维重建和冷冻EM重建技术与他的早期想法有关。弗兰克博士开发了一系列算法和软件（SPIDER）来求解蛋白质的三维结构而不结晶。本人的三维重建有一系列重要的开拓性工作，不幸的是，诺贝尔奖的核糖体结构没有给他。现在给他一个诺贝尔奖，在三维重建冷冻单粒子。
    
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