Cellmembran består av fosfolipider och fästa eller inbäddade proteiner. Membranproteiner spelar viktiga roller i cellens ämnesomsättning och livslängd. Du kan inte använda vanlig mikroskopi för att visualisera eller karakterisera vidhäftningsproteiner, transportproteiner och proteinkanaler i cellmembranet. Genom att använda elektronmikroskopi och en teknik som kallas "frysfraktur", som skiljer frysta cellmembran från varandra, möjliggör visualisering av membranstrukturen och organisering av proteiner i havet av fosfolipider. Att kombinera andra metoder med fryst frakturering hjälper oss inte bara att förstå strukturen hos olika cellmembran och membranproteiner, men möjliggör visualisering och detaljerad analys av funktionen hos specifika proteiner, bakterier och virus.
Grundläggande steg i frysfraktur

Med flytande kväve fryses biologiska vävnadsprover eller celler snabbt för att immobilisera cellkomponenter. Cellmembran är sammansatta av två lager av fosfolipider, som kallas ett dubbellager, där de hydrofoba eller vattenhärdande lipidstängerna pekar mot membranets inre och de hydrofila eller vattenälskande ändarna av lipidmolekylen pekar utåt och mot cellens insida. Det frusna provet är knäckt eller sprickat med en mikrotom, vilket är ett knivliknande instrument för skärning av tunna vävnadsskivor. Detta medför att cellmembranet delas ut exakt mellan de två skikten, eftersom attraktionen mellan de hydrofoba lipidhalerna representerar den svagaste punkten. Efter frakturering genomgår provet ett vakuumförfarande, kallat "frysnings-etsning". Ytan på det sprungade provet skuggas med kol och platinånga för att göra en stabil replika, som följer konturerna i sprickplanet. Syra används för att smälta organiskt material som vidhäftar till repliket, vilket lämnar ett tunt platinskal av den frakturerade membranytan. Detta skal analyseras sedan med elektronmikroskopi.
Frysning av etsningar

Frysning av etsning är vakuumtorkning av ett fiksat, fruset och fryst fraktat biologiskt prov. Vakuumtorkningsförfarandet liknar frystorkning av frukter och grönsaker som förpackas och säljs i livsmedelsbutiker. Utan frysta etsning döljs många detaljer av cellulär struktur av iskristaller. Djup- eller frystestningstrinnet förbättrar och utökar den ursprungliga frusningsfrakturmetoden, vilket möjliggör observation av cellmembran under olika aktiviteter. Det möjliggör analys av inte bara membranstrukturen utan även av intracellulära komponenter och ger detaljerad strukturinformation om bakterier, virus och stora cellulära proteinkomplex.
Sciencing Video Vault
Skapa den (nästan) perfekta konsolen: Här är Hur
Skapa den (nästan) perfekta konsolen: Här är hur
elektronmikroskopi

Elektronmikroskopi kan avslöja och förstora mer än en miljon gånger de minsta organismerna eller strukturerna, såsom bakterier, virus, intracellulära komponenter och till och med proteiner. Visualisering skapas genom att bombardera ett ultratunt prov med en stråle av elektroner. De två elektronmikroskopi-metoderna är avsökningselektronmikroskopi, eller SEM, och transmissionselektronmikroskopi eller TEM. Frysfrakturprover analyseras rutinmässigt med TEM. TEM har bättre upplösning än SEM och erbjuder strukturell information ned till 3 nanometer replikor.
Återgivning av cellmembranstruktur

Utveckling och användning av frysfrakturelektronmikroskopi visade att cellplasmemembran består av lipid-bilayers och klargjorde hur proteiner organiseras i cellmembran. Frysfraktur ger ett unikt utseende på det inre av cellemembran, eftersom det splittrar och separerar membranfosfolipider i två motsatta och komplementära ark eller ytor. Under mer än 50 år sedan introduktionen av den första frysfrakturen, är det fortfarande det enda sättet att få en strukturell information om cellmembranet att göra en platina replika. Tekniken visar huruvida specifika proteiner flyter eller förankras i cellmembranet, och huruvida och hur vissa proteiner aggregeras. En nyare metod - med hjälp av antikroppar som riktar sig mot specifika proteiner - kombineras med fryst fraktur för att identifiera proteiner och deras funktion i cellmembranet.