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电子显微镜可以为你做什么?

核膜的透射电子显微镜

电子显微镜(EM) - 电子,而不是光子,使图像变得掉落一段时间,但它已经回来了刷新。现代电子显微镜成本较少,使用较少的电力,通常比旧型号更容易维护,因此您可能会握住手。阅读以了解有关此技术的更多信息,以及如何在您的研究中实现它。

电子显微镜:它有什么好处?

两种主要类型的新兴市场- 传输EM(TEM)和扫描EM(SEM)。如果您需要了解样本的表面或组成,您将选择SEM。但是,如果您对样本的内部结构更感兴趣(思考:横截面),那么您将选择TEM。

TEM具有50 PM分辨率,放大率高达约50,000,000。[1]您应该印象深刻:大多数光学显微镜限制在2000×由于衍射而低于2000×以下的大约200nm的分辨率和有用的放大率。SEM也能够近似原子分辨率(约3800-4500mP),这足以区分病毒蛋白中的α-螺旋和β-薄片。[2]但是,SEM的最大放大水平仅达到2,000,000。

虽然一些生物学家可能只认为电子显微镜在细菌鞭毛等微观结构成像方面有用,但我在这里要告诉你们的是,它可以做更多的事情。例如,对于你们这些崭露头角的动物学家来说,电子显微镜可以成功地用于成像微小结构,比如昆虫的甲壳、羽毛和眼睛的最细微的细节。

他们修改

在比例的另一侧,用于将称为Cryo-EM的修改用于解析大分子复合物的结构,该结构与靠近X射线晶体学的分辨率。这很重要,因为它可以节省时间优化晶体生长条件。而且你知道一些晶体顽固地拒绝成长,有些拒绝衍射。

由于卓越的分辨率,如果您使用病毒,EM是必不可少的。记住来自人类细胞的冠状病毒萌芽的照片吗?相同的原理适用于接近光学显微镜的分辨率极限的细菌。

SARS-COV的透射电子显微镜显微镜

图1所示。SARS-Cov-2的透射电镜观察。图片来源:Adobe的股票。

大肠杆菌的透射电镜

图2。大肠杆菌的透射电镜。图片来源:Adobe股票

较小的真核细胞如酵母也受益于EM的使用,而大型哺乳动物细胞,你可以集中在亚细胞结构。此外,你可以使用与电子致密物质结合的抗体精确定位你感兴趣的蛋白质。用金纳米颗粒装饰你的蛋白质会有多酷?

如何对待您的样本

EM的电子束在真空中工作,这意味着你不能与“活的”甚至“湿的”标本一起工作。你的标本需要固定,通常由训练有素的技术专家来做,他也会帮助进行EM成像。

如果你仔细想想,EM图片总是黑白的。为什么?与光波不同,电子没有波长,因此没有颜色。你看到的彩色电子照片有时是由软件造成的不同明暗的假颜色。

电子显微镜的样品制备有几种方法,选择哪种方法取决于你的样品。但请考虑以下可能性:

  • 经典的“金属阴影”——重金属如铂从头顶的电极金属蒸发到生物样本的表面。在电子显微镜图像中,金属厚度的变化被视为亮度和对比度的变化。
  • 金属染色-使用铅或钨散射成像电子,提供不同结构之间的对比。
  • “化学固定”-通过与醛类(如甲醛)和四氧化锇类脂类的化学交联来稳定标本的大分子结构。
  • “脱水和包埋”-样品被脱水并埋入丙酮和环氧树脂等溶剂的混合物中。可以对嵌入的样品进行切片,允许对每个切片进行em成像重建3D样本结构。
  • “负染色” - 诸如病毒和细菌等小生物物体的悬浮液与电子不透明溶液如钼酸铵,乙酸铀醇。将混合物施加到适当的涂覆的EM栅格,呈吹塑,使其干燥,并立即使用。这是一种相对快速的方法。
  • “超低温保存”-样品被快速冷冻,这使得它可以保留其天然结构的大分子复合物。冷冻样品的电镜(低温电子显微镜)从主要使用金属染色和阴影的“经典电镜”中分支出来,成为一门独立的学科。找到我们的文章冷冻电子显微镜为更多的细节。

如果你能找到一个电子显微镜,我建议安排一个会议的负责人。他们通常很乐于助人,也很愿意合作。请描述一下你的研究对象,并问一下电子显微镜能为你做什么。我敢打赌,无论你学习什么,你都可以从这个经典的方法中得到新的令人兴奋的结果。

来源:

  1. 厄尔尼R,。(2009)。用子50-PM电子探针的原子分辨率成像物理评论快报。102 (9): 096101. doi: 10.1103 / PhysRevLett.102.096101。
  2. 周H. Z.(2008)通过单颗粒冷冻电子显微镜地朝原子分辨率结构测定。回顾当前的观点结构生物学。18(2): 218 - 28。doi: 10.1016 / j.sbi.2008.03.004。
  3. 迪拉德,RD,。(2018)冷冻电子显微镜切削刃的生物应用Microsc Microanal。24(4): 406 - 419。doi: 10.1017 / S1431927618012382。
核膜的透射电子显微镜

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