有机狗眼里的诺贝尔理综奖

每年国庆假期，科学界都要发生一些大事，比如诺贝尔奖的颁发

而作为一只有机狗，我最关心的当然是诺贝尔化学奖啦

2017 年诺贝尔化学奖获得者：瑞士洛桑大学 Jacques Dubochet、美国哥伦比亚大学 Joachim Frank 和英国剑桥 MRC 分子生物学实验室 Richard Henderson

然而

这是一个发给了物理学家的诺贝尔化学奖，奖励他们帮助了生物学家

确实，三位获奖者中有两位物理学家，剩下的一位是生物学家，似乎真的没有化学什么事了

有机狗的无奈

不过，言归正传，作为一只专业的有机狗，当然要聊点正事了。

接下来我们就从“冷冻”和“电镜”两个方面来聊聊所谓冷冻电镜到底是怎么回事吧

首先是冷冻

说到冷冻，就必然涉及到为什么要冷冻，以及怎么冷冻了

为什么要冷冻

冷冻电镜又名低温电子显微镜，而显微镜就是用来观察那些极其微小的物质的

那什么学科最需要观察微小物质呢？当然是生物学了，尤其需要观察蛋白质的结构，毕竟结构决定性质嘛，生物学家想知道的是蛋白质在生物体内的结构从而研究其功能

蛋白质的分子结构

虽说蛋白质号称是大分子，分子量也动不动就成千上万，但即便这样，传统的显微镜也是很难观察到蛋白质的结构的

因为蛋白质作为功能物质，在生物体内是不断运动，不断变换形态的，等到我们把它取出体外时，早已不是我们需要的结构了。

怎么冷冻

这时候就需要冷冻，而且是快速冷冻技术了，5毫秒内把蛋白质冻住，而且还不破坏蛋白质结构，具体操作如下

首先把蛋白质配成溶液
将配置好的溶液加入电镜样品板（电镜微栅）上，按照电镜的要求进行样品制备 将上述微栅迅速浸入用液氮冷却的液态乙烷中

冷冻过程就完成啦

然后是电镜

电是电子的电，镜是显微镜的镜，电镜就是电子显微镜啦。

之所以叫电子显微镜，是因为它是通过电子来工作的

我们常见的光学显微镜通过光来工作，但是我们能看到的最小尺寸是探测波的二分之一波长，然而奈何蛋白质结构太精细，普通的波波长都太长了

看到这里你应该想到了，普通的波不行，那就用电子啊

我们将超低温冷冻的样品放入电子显微镜，用高度相干的电子照射样品，电子穿透样品和附近冰层并被散射，探测器将散射信号转化为放大图像并记录下来

电子照射

然而，作为使用过显微镜的人，我们都知道，显微镜下的图像都是二维的，而科学家分析结构需要的是三维立体图像，怎么办呢？

我们可以先获得各个方向上的上千张二维图像，再经过强大的计算机软件来将这上千张二维图像还原成三维

三维还原

这样就能得到蛋白质的三维结构啦，是不是很厉害呢？

冷冻电镜的重大意义

我们都知道，现代物理学发展有两个极端的方向——把尺度放得很大很大，即天体物理学；把尺度缩到很小很小，即量子物理学。

其实今年的诺贝尔化学奖和物理学奖正好对应了这两个方面

引力波探测器是一个用来看巨大质量物体的望远镜
冷冻电镜是一个用来看超级小物体的显微镜

说来说去，一直在说生物学和物理学，果然是诺贝尔理综奖

写在最后的话

在理综的三个科目中，化学其实算是物理学和生物学的连接学科

研究化学，总要有点实际应用吧，把化学知识运用到药物分子的研发上，就很自然地跨界到了医学领域，于是就有很多医生和生物学家获得了诺贝尔化学奖。

而当我们深入去探究物质反应的原理，就跨界到了物理学领域，于是又有许多物理学家获得了诺贝尔化学奖。

如今科学的边界正变得越来越模糊，就像演员们纷纷跨界当导演一样，社会越来越需要跨界人才。

有机狗眼里的诺贝尔理综奖

如果在一群技术水平差不多的程序员中，有一个擅长演讲，那他几乎铁定就是这群程序员的领导了。