简单的科学:什么是生物分子成像?

Enoyl-CoA羧化酶/还原酶

生物分子成像揭示了一种叫做烯酰辅酶a羧化酶/还原酶的结构。这些酶与光合作用有关,在固定二氧化碳并将其从大气中清除方面非常有效。来源:Stoffel等人,2019年美国国家科学院院刊,https://doi.org/10.1073/pnas.1901471116

就像汽车修理工或汽车工程师需要了解各种车辆中每个系统的组成部分一样,科学研究人员也需要了解生物有机体的组成部分,比如动物、植物和微生物。生物系统的许多层,包括分子组成,支撑着生物体的生存和行为。

了解它的样子可以帮助我们理解它是如何工作的,包括在分子水平上。由于分子太小,科学家们无法直接看到或操纵它们,科学家们使用一系列方法来间接研究它们。科学家可以利用可见的“常规”光,用特殊的染料拍摄分子的图像。另一种方法是用高倍显微镜成像,比如那些使用人眼看不到的光波的显微镜,比如x射线或红外线。这些生物分子成像技术,连同其他间接理解分子的方法,对于科学家们理解复杂的生物系统是至关重要的。

生物分子成像的事实

美国能源部科学与生物分子表征和成像科学办公室

生物分子表征与成像科学(BCIS)支持两个主要领域。其中一个领域是开发先进的技术来拍摄活的植物和微生物系统的图像生物能源研究.这些系统使用可见光和激光,并结合多种成像方法,使活动的功能系统的图像。

BCIS的另一个领域是利用特殊类型的光(包括x射线和紫外线)成像技术,开发生物分子和系统的特征。这些技术大多位于由能源部基础能源科学支持的设施程序。这些技术使科学家们能够使用一系列间接表征方法来理解系统的组成和结构,并按比例缩小到单个原子。

其他的进展使得科学家可以使用电子显微镜(EM)来描述生物分子和系统。一项新技术,“cryo - em”,允许科学家创建冷冻保存的分子、分子系统和细胞的图像,以了解它们的三维结构,比旧技术更容易准备。

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