冷冻电镜的相关股票
冷冻电镜是什么？为什么能够斩获今年诺贝尔化学奖
冷冻电镜并不是这两年才建立的。
在蛋白质X射线晶体学诞生大约10多年以后的1968年， 作为里程碑式的电镜三维重构方法，同样在剑桥MRC分子生物学实验室诞生，Aron Klug教授因此获得了1982年的诺贝尔化学奖。
另一些突破性的技术在上世纪70年代和80年代中叶诞生，主要是冷冻成像和蛋白快速冷冻技术。
快速冷冻可以使蛋白质和所在的水溶液环境迅速从溶液态转变为玻璃态，玻璃态能使蛋白质结构保持其天然结构状态，如果以缓慢温和的方式冷冻，这个过程会形成晶体冰，生物分子的结构将被晶格力彻底损坏。
低剂量冷冻成像能够保存样品的高分辨率结构信息，确保了从电镜图形中解析蛋白质结构的可能性。
与此同时，2017诺贝尔化学奖得主Joachim Frank等，则在电镜图像处理算法方面奠定和发展了这项技术的理论基础。
由此冷冻电镜的雏形基本建立，总的思路为：样品冷冻（保持蛋白溶液态结构）——冷冻成像（获取二维投影图像）——三维重构（从二维图像通过计算得到三维密度图）。
根据诺贝尔奖评委会的说法，这项技术使生物分子成像变得更加简单，将生物化学带入了一个新纪元。
中国在冷冻电镜上大有希望吗？
北京时间10月4日17时45分，2017年诺贝尔化学奖公布。
瑞士洛桑大学雅克·杜波切特（Jacques Dubochet）、美国哥伦比亚大学乔基姆·弗兰克（Joachim Frank）和英国剑桥大学理查德·亨德森（Richard Henderson）凭借“研发出能确定溶液中生物分子高分辨率结构的冷冻电子显微镜”获此殊荣。
听得消息后，清华大学生命科学学院院长王宏伟和中国科学院生物物理研究所孙飞研究员都表示——“不意外”。
1、获诺奖并不等于很完美“前两年就觉得这项技术可以获诺贝尔奖。
”孙飞长期从事生物电镜方法学研究，他也是中国生物物理学学会冷冻电镜分会副理事长。
孙飞与三位诺奖获得者虽没有直接合作，但都有过接触。
他在接受采访时介绍，雅克·杜波切特、乔基姆·弗兰克和理查德·亨德森开创的冷冻电子显微成像技术，能让科学家看到生物大分子复合体的高分辨率三维结构，极大地推进了分子生物学研究和对生物奥秘的理解。
值得注意的是，三位科学家的主要工作都是在上世纪七十年代到八十年代做出来的。
时间证明了他们的远见。
资料图图为质多角体病毒CPV的冷冻电镜图像（左上）和质型多角体病毒衣壳三维重构（中）。
重构结果中彩色部分为组成该病毒的最基本的非对称结构单元。
右图展示该非对称单元的放大图（右上）以及构建的原子模型（右下）。
左下图展示的是部分氨基酸的三维重构电子密度图以及构建的原子模型，可以很清楚地看见氨基酸侧链。
孙飞告诉记者，结构生物学领域科学家在大量使用冷冻电子显微成像这项技术。
目前该领域最前沿研究方向是进一步改进技术方法，特别是冷冻样品制备方面，进一步提高冷冻电子显微镜的分辨率和技术流程通量。
这些方面取得突破后，将使该技术广泛应用于医药开发领域。
“获得诺奖并不表示这项技术已经非常完善。
”王宏伟也表示，未来冷冻电子显微成像技术还需要很长的路要走。
王宏伟认为，它需要生物学家、物理学家、计算机学家在方法学上进一步创新，尤其在解析细胞内精细结构和生物大分子的结构变化方面进一步提升。
“虽然是物理学的技术，但给生物物理学打开了新的天地，影响不可估量。
”孙飞评价。
耐人寻味的是，这并不是显微成像技术第一次获此殊荣。
超分辨率荧光显微技术就曾摘得2014年诺贝尔化学奖。
2、国内应用并不落后令人欣慰的是，我国在冷冻电子显微镜领域并不落后。
王宏伟介绍，国内最早做冷冻电镜是从上世纪九十年代中期开始。
当时清华大学隋森芳院士、中山大学张景强教授、中科院生物物理所徐伟研究员等都在做这方面研究。
到二十一世纪初，冷冻电子显微镜技术逐渐成熟，中国一些科研单位开始布局。
王宏伟告诉记者，2008年清华大学施一公教授购置了亚洲第一台高端冷冻电子显微镜，北京大学医学院、中科院生物物理所也开始采购该设备。
此外，国内还从国际上招聘年轻科学家开始这方面研究。
图为施一公教授。
“从2007到2009年，国内开始在此领域有较大投入并加强人才队伍建设。
国内大部分从事该领域研究的年轻人与此次三位获奖者有一定的师承关系。
” 王宏伟认为，中国那时候开始布局冷冻电子显微镜技术正当其时，因为2013年软硬件的成熟使该技术开始显现出优势。
孙飞告诉记者，施一公教授关于剪切复合体的大量研究都是利用这一技术，中国科学院生物物理所关于植物捕光复合体的高分辨率结构也是利用该技术来完成。
“所以这项技术会促成一大批突出研究成果出现。
”孙飞说。
目前，中国在解析大生物分子结构领域的研究非常出色，冷冻电子显微镜技术应用方面在国际上也很有影响力。
但在王宏伟看来，国内在该技术方法学开发方面还需加大力气，今年的诺贝尔化学奖获得者就是在方法学开发上作出了原创性成果。
众所周知，X射线晶体学技术带来的重要发现曾多次获诺奖，冷冻电子显微镜技术是否有同样可能？“这次诺奖是奖励冷冻电子显微镜方法学上的创新，将来利用这个技术解析出重要分子结构，破解重要生物学问题，完全有可能再得诺奖，中国在这方面也大有希望。
”王宏伟说。
中国技术不落后于别国，相信会越来越强大！
“冷冻电镜技术”是什么？竟让研究它的物理学家,摘得诺贝尔化学奖...
描电镜只能对样品表面进行成像，即使是液相，也只能是液体表面，这个在环境扫描电镜中已经成功试验过，可能造成乳液中的悬浮物凝聚或者变形，所以你没法用提取的悬浊物的法来实现SEM观察。
解决方案只有扫描电镜配冷冻台来进行观察，一般液体快速冷冻然后割断观察断口，观察水蒸气在玻璃板上的凝聚和蒸发过程，液滴的表面形貌清晰可见。
无论传统扫描电镜还是环境真空扫描电镜都必须把悬浊液中物质表面从液体中暴露出来，否则都无法观察到悬浊物的形态。
由于制样原因，使用的穿透光，而不是反射光，会看到您想看的相。
显微镜通过载玻片制样后，乳液中的疏水物质在液体中清晰可见...
为什么冷冻电镜 去年突然火了？是有什么技术突破吗
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。
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（温度可至-185℃）即可进行观察。
其中，快速冷冻技术可使水在低温状态下呈玻璃态，减少冰晶的产生，从而不影响样品本身结构，冷冻传输系统保证在低温状态下对样品进行电镜观察。
过去，冷冻电镜虽然有以上优势，不过高能电子束打在样品上也会使其局部融化，影响拍摄。
近期，随着高效探测器的研发成功和在电镜方面成功应用，提高了拍摄效率，电子束打在样品上，极短时间内就完成信号收集，完成拍摄，解决了冷冻电镜的发展瓶颈问题
涨知识丨冷冻电镜是什么？为什么能够斩获今年诺贝尔化学奖
施一公博士、杨茂君博士。
二维晶体最大问题在于很难长出二维晶体，因而应用范围很窄，随着冷台技术的开发，然后三维重构。
Henderson 博士凭借他深厚的物理学及电子显微学功底，以及非凡的洞察力，提出实现原子分辨率CryoEM技术的可行性，然后脱水干燥制作适合真空成像的样品。
因此，在这场电镜分辨率的革命中，震惊世界。
这场冷冻电镜革命的特点是。
另外，三维重构新算法的突破也有Henderson 博士的独具慧眼有关，Sjors Scheres博士在没有很强论文情况下被他看中招募到MRC后因为开发经典的Relion 三维重构算法大放异彩。
传统的重金属负染技术，可以让重金属包被蛋白表面，他也是物理学背景。
Frank 博士是单颗粒分析鼻祖，单颗粒三维重构算法及软件Spider的作者，实现高分辨率成像的新思路，这就是冷冻电镜（CryoEM）的雏形，但这会导致样品分辨率降低（至多保存1.5纳米），随后应用该技术技术解析了第一个膜蛋白细菌视觉紫红质蛋白的三维结构，1990达到3.5埃，即可迅速解析大型蛋白复合体原子分辨率三维结构。
这场电子显微学分辨率革命的突破有两个关键技术。
尤其在核糖体三维重构方面有一系列的重要开创性工作，可惜当年核糖体结构诺贝尔奖没有给他。
现在给他在cryoEM单颗粒三维重构的一个诺贝尔奖，实至名归，纷纷强势占领顶级期刊和各大媒体版面，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。
1968年。
最后，我们再介绍一下发展冷冻电镜单颗粒三维重构技术的Joachim Frank博士，发展了一系列算法并编写软件（SPIDER）实现无需结晶的蛋白质三维结构解析技术、柳正峰博士所解析的原子分辨率重要复合体结构。
引领这些技术突破的背后离不开三位冷冻电镜领域的开拓者：理查德·亨德森（Richard Henderson），迅速席卷了结构生物学领域，传统X射线、传统晶体学长期无法解决的许多重要大型复合体及膜蛋白的原子分辨率结构，一个个被迅速解决，英国剑桥大学MRC实验室的Klug博士和他的学生DeRosier开创了基于负染的噬菌体病毒的电镜三维重构技术（Klug 博士获1982年诺贝尔化学奖），可以有效降低辐照损伤对高分辨率结构破坏和维持高真空，Dubochet 博士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，这是一个非常了不起的工作，但是第一个类似的膜蛋白结构的诺贝尔奖还是被X射线晶体学家米歇尔于1988年夺走了，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、约阿希姆·弗兰克（Joachim Frank）和 Jacques Dubochet分别在基本理论、重构算法和实验方面的早期重要贡献，然后三维重构获得蛋白的三维结构。
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，且容易被X射线晶体学家抢了饭碗（本人刚入行第一个薄三维晶体项目就被抢了）。
上世纪90年代，Henderson博士转向了刚兴起的另一项CryoEM三维重构技术，即Joachim Frank 博士发展的单颗粒分析重构技术，无需结晶就可以对一系列蛋白或复合体颗粒直接成像，对位平均分类。
但如何保持生物样品原子分辨率结构又适合电镜成像呢？加州大学伯克利分校的Robert Glaeser博士和他学生Ken Taylor 于1974年首次提出并测试了冷冻含水生物样品的电镜成像：直接电子相机（其中算法方面程亦凡博士和李雪明博士有重要贡献）和三维重构软件，后来的电子断层三维重构及cryoEM三维重构技术都与他的早期思想有关。
Frank博士提出基于各个分散的全同颗粒（蛋白）的二维投影照片，经过分类对位平均：不需要结晶且需要样品量极少，在理论上做了一系列超前的预见，比如电子束引起的样品漂移必须解决才能实现原子分辨率，为后期直接电子相机的突破指明了方向，他本人也投身于直接电子相机的开发，比如程亦凡博士。
Frank 师从德国著名的电子显微学家Hoppe博士，Hoppe学派主张对任意形状样品直接三维重构，Henderson博士是个不折不扣的发起者。
我本人与这三位科学家都有曾过面对面的交流，也是读他们的文章进入这个领域的，下面简要谈谈他们的贡献。
电子显微镜于1931年发明，但在生物学领域的应用滞后于材料科学，原因在于生物样品含水分才会稳定，而电子显微镜必须在高真空下才能工作，因此如何制作高分辨率生物电镜样品是个技术瓶颈，冷冻电镜技术正式推广开来。
在Klug博士提出的三维重构技术基础上，MRC实验室的Richard Henderson博士（物理学及X射线晶体学背景）跟同事Unwin 博士1975年开创了二维电子晶体学三维重构技术。
1982年冷冻电镜 展开
冷冻电镜能催生更多诺奖级成果吗？
北京时间10月4日17时45分，2017年诺贝尔化学奖公布。
瑞士洛桑大学雅克·杜波切特（Jacques Dubochet）、美国哥伦比亚大学乔基姆·弗兰克（Joachim Frank）和英国剑桥大学理查德·亨德森（Richard Henderson）凭借“研发出能确定溶液中生物分子高分辨率结构的冷冻电子显微镜”获此殊荣。
听得消息后，清华大学生命科学学院院长王宏伟和中国科学院生物物理研究所孙飞研究员都表示——“不意外”。
获诺奖并不等于很完美 “前两年就觉得这项技术可以获诺贝尔奖。
”孙飞长期从事生物电镜方法学研究，他也是中国生物物理学学会冷冻电镜分会副理事长。
孙飞与三位诺奖获得者虽没有直接合作，但都有过接触。
他在接受采访时介绍，雅克·杜波切特、乔基姆·弗兰克和理查德·亨德森开创的冷冻电子显微成像技术，能让科学家看到生物大分子复合体的高分辨率三维结构，极大地推进了分子生物学研究和对生物奥秘的理解。
值得注意的是，三位科学家的主要工作都是在上世纪七十年代到八十年代做出来的。
时间证明了他们的远见。
图为质多角体病毒CPV的冷冻电镜图像（左上）和质型多角体病毒衣壳三维重构（中）。
重构结果中彩色部分为组成该病毒的最基本的非对称结构单元。
右图展示该非对称单元的放大图（右上）以及构建的原子模型（右下）。
左下图展示的是部分氨基酸的三维重构电子密度图以及构建的原子模型，可以很清楚地看见氨基酸侧链。
孙飞告诉科技日报记者，结构生物学领域科学家在大量使用冷冻电子显微成像这项技术。
目前该领域最前沿研究方向是进一步改进技术方法，特别是冷冻样品制备方面，进一步提高冷冻电子显微镜的分辨率和技术流程通量。
这些方面取得突破后，将使该技术广泛应用于医药开发领域。
“获得诺奖并不表示这项技术已经非常完善。
”王宏伟也表示，未来冷冻电子显微成像技术还需要很长的路要走。
王宏伟认为，它需要生物学家、物理学家、计算机学家在方法学上进一步创新，尤其在解析细胞内精细结构和生物大分子的结构变化方面进一步提升。
“虽然是物理学的技术，但给生物物理学打开了新的天地，影响不可估量。
”孙飞评价。
耐人寻味的是，这并不是显微成像技术第一次获此殊荣。
超分辨率荧光显微技术就曾摘得2014年诺贝尔化学奖。
国内应用并不落后 令人欣慰的是，我国在冷冻电子显微镜领域并不落后。
王宏伟介绍，国内最早做冷冻电镜是从上世纪九十年代中期开始。
当时清华大学隋森芳院士、中山大学张景强教授、中科院生物物理所徐伟研究员等都在做这方面研究。
到二十一世纪初，冷冻电子显微镜技术逐渐成熟，中国一些科研单位开始布局。
王宏伟告诉记者，2008年清华大学施一公教授购置了亚洲第一台高端冷冻电子显微镜，北京大学医学院、中科院生物物理所也开始采购该设备。
此外，国内还从国际上招聘年轻科学家开始这方面研究。
“从2007到2009年，国内开始在此领域有较大投入并加强人才队伍建设。
国内大部分从事该领域研究的年轻人与此次三位获奖者有一定的师承关系。
” 王宏伟认为，中国那时候开始布局冷冻电子显微镜技术正当其时，因为2013年软硬件的成熟使该技术开始显现出优势。
孙飞告诉科技日报记者，施一公教授关于剪切复合体的大量研究都是利用这一技术，中国科学院生物物理所关于植物捕光复合体的高分辨率结构也是利用该技术来完成。
“所以这项技术会促成一大批突出研究成果出现。
”孙飞说。
目前，中国在解析大生物分子结构领域的研究非常出色，冷冻电子显微镜技术应用方面在国际上也很有影响力。
但在王宏伟看来，国内在该技术方法学开发方面还需加大力气，今年的诺贝尔化学奖获得者就是在方法学开发上作出了原创性成果。
众所周知，X射线晶体学技术带来的重要发现曾多次获诺奖，冷冻电子显微镜技术是否有同样可能？ “这次诺奖是奖励冷冻电子显微镜方法学上的创新，将来利用这个技术解析出重要分子结构，破解重要生物学问题，完全有可能再得诺奖，中国在这方面也大有希望。
”王宏伟说。