揭秘现实中的“冰系魔法师”，原来如此神奇......

主要观点总结

本文主要介绍了冷冻电镜技术如何瞬间冰封物质，包括冷冻电镜的核心奥秘、为什么要冷冻生物大分子、冷冻电镜成像原理、为什么要将样本冷冻到如此极寒的程度以及如何利用计算机还原生物分子的三维结构等关键点。

关键观点总结

关键观点1: 冷冻电镜技术的核心在于利用极低的温度将生物大分子“定格”在电镜之下，从而捕捉其本真状态，为解析生命活动的奥秘提供了可能。

冷冻电镜技术是利用极低的温度瞬间冻结物质，从而观察生物大分子的天然状态。通过将样本冷冻至极寒环境，使生物大分子瞬间冻结在天然状态，然后在电镜下观察其结构。这项技术为解析生命活动的奥秘提供了前所未有的可能性。

关键观点2: 为什么要冷冻生物大分子？

为了观察生物大分子的天然、完整且具有生命活性的状态，必须在接近生理状态的水溶液环境下进行。冷冻电镜技术通过冷冻的方式，使样本保持天然状态，避免在透射电镜中的高真空环境下，水环境丧失导致蛋白质结构变形或塌陷。

关键观点3: 冷冻电镜成像原理。

冷冻电镜通过急速冷冻含水的生物大分子溶液样本，在毫秒级时间尺度内，将溶液中的水分子来不及形成破坏性的冰晶，形成一种非晶态的固态冰。这种冰如同完美的“分子铸模”，将包裹在其中的生物大分子瞬间“冻结”在其天然的溶液构象中。

关键观点4: 为什么要将样本冷冻到如此极寒的程度？

为了获得原子级分辨率的清晰结构，需要将含水样本在不破坏其原始形貌的条件下冻至接近宇宙极限的极寒环境。这样可以将瞬息万变、脆弱无比的生物大分子“冻结”在最接近天然活动的状态。

关键观点5:

通过电镜自动采集大量不同角度的蛋白质显微照片，计算机程序从这些海量模糊照片中自动识别、挑选出结构状态较好的目标分子，将这些单颗粒图像按照相似的角度进行分类，并将同一类别的图像进行精确的对齐叠加。然后基于电子断层扫描技术和复杂的数学计算，计算机能够重建出生物大分子的三维结构模型。

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