【科普】冷冻电镜术？这是什么鬼-搜狐

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　　2017年诺贝尔化学奖揭晓！

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　　京时间10月4日下午5点45分，2017年诺贝尔化学奖在瑞典揭晓。诺贝尔奖委员会公布消息，将本年度诺贝尔化学奖授予美国哥伦比亚大学的弗兰克（Joachim Frank）、英国剑桥大学的亨德森（Richard Henderson）和瑞士洛桑大学的迪波什（Jacques Dubochet）三位教授，以表彰“他们在冷冻电子显微术领域上的贡献。该技术可用来确定溶液中生物分子的高清晰度结构”。

　　（图片来自诺贝尔奖官网）

　　向三位大佬发贺电

　　冷冻电镜术

　　牛逼的人生只需仰慕

　　约阿基姆·弗兰克

　　德裔生物物理学家，现为哥伦比亚大学教授。他因发明单粒子冷冻电镜而闻名，此外他对细菌和真核生物的核糖体结构和功能研究做出重要贡献。弗兰克 2006 年入选为美国艺术与科学、美国国家科学院两院院士。2014 年获得本杰明·富兰克林生命科学奖。

　　理查德·亨德森

　　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开创者之一。近年来，亨德森将注意力集中在单粒子电子显微镜上，即用冷冻电镜确定蛋白质的原子分辨率模型。

　　雅克·迪波什

　　1942 年生于瑞士，1973 年博士毕业于日内瓦大学和瑞士巴塞尔大学，瑞士洛桑大学生物物理学荣誉教授。领导的小组开发出真正成熟可用的快速投入冷冻制样技术制作不形成冰晶体的玻璃态冰包埋样品，随着冷台技术的开发，冷冻电镜技术正式推广开来。

　　正文开始~

　　冷冻电镜术

　　到底是何方神圣？

　　刘长卿曾写道“水声冰下咽，沙路雪中平”，在冰下，一贯湍急的水流趋缓了，流动的声音阻塞了。

　　冷冻电镜术就是在瞬间（几毫秒）的时间里将温度降到极低，使得水分子玻璃化。

　　如此，水中的样品便被定在了那真实的一瞬，“云昏无复影,冰合不闻湍”。而后，我们从各个方向给样品照片。

　　但是问题来了

　　电镜照的是二维照片，而且大分子在冷冻时候各种姿势都有，有的头朝前，有的屁股朝前……这么多二维照片，该怎么处理呢？

　　这时我们需要一个软件，把这几十万张照片综合起来，生成一个三维结构。

　　出来的成品是这样滴：

　　冷冻电镜术

　　有何优势？

　　过去50年里，在解析生物大分子结构方面占据统治地位的一直是X射线解析法，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物分子结构，在很大程度上取代并且大大超越了X射线晶体学方法。

　　而且虽然理论上来说X射线晶体衍射最全能，任何蛋白都能看，而冷冻电镜术只能看很大的蛋白复合物（转折点的出现）但是X-ray解结构，需要高质量的蛋白晶体，而大部分蛋白及其复合物不！结！晶！或者结晶出来的不！衍！射!

　　2013年以前，冷冻电镜术的“像素”不够，看不了小的东西，广大科研人员只好耐着性子、反反复复地搞结晶（全靠天，心诚则灵）

　　然后，冷冻电镜术取得了突破，分辨率突破了2 Å，很多解析再也不用苦逼地制晶体了

　　最后，X射线的设备比冷冻电镜术贵……

　　冷冻电镜术

　　有何功力？

　　冷冻电镜术可以帮助我们清楚地看到生物分子的结构，而生物分子的功能很大程度上取决于他们的结构，因此冷冻电镜术可以帮助我们深入了解生物分子的功能，促进对生物化学的理解，促进医药产业的发展。君不见，Nature上组队到达的结构生物学论文，背后都有着冷冻电镜术的辅助。毫不夸张地说，冷冻电镜术让每一个放入显微镜的分子都变成了黄金。

　　当然，冷冻电镜术的仪器比黄金贵多了......