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[闲聊] 【混乱档案室】美丽的病毒

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宏新家具11 发表于 2020-11-24 20:33:33 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
​​我们在顶级期刊上看到的病毒，往往充满了对称与规则性的美感。
【混乱档案室】美丽的病毒 第1张图片 人乳头瘤16型病毒 艺术家：Eleanor Lutz


【混乱档案室】美丽的病毒 第2张图片 登革热病毒 艺术家：Eleanor Lutz


【混乱档案室】美丽的病毒 第3张图片 绿藻病毒 艺术家：Eleanor Lutz
如果注意观察，这种图的标注一般是病毒结晶。
病毒结晶？病毒也可以结晶？
答案是：可以。病毒当然能结晶，蛋白质也能结晶，很多有机物都能结晶。比如说在我国广泛宣传的人工合成牛胰岛素结晶。从定义讲，结晶就是指在一个天然或人工的工程中形成固体的过程。如果这种固体中的分子或者原子具有高度的组织性和结构性，就可以称为晶体。
【混乱档案室】美丽的病毒 第4张图片 人工合成牛胰岛素结晶
人类费这么大力气提纯制造病毒的结晶，其实是为了看清楚它们。
受限于可见光的波长限制，传统的光学显微镜对于病毒这样尺度（100纳米级别）的目标是无能为力的。好在基于X射线晶体学的结构解析拓展到了有机分子，由此发展出的结构化学，才使得人们对于各种原子间的化学键的键长、键角、二面角有了翔实的了解。受限于X射线衍射法的限制，样品必须是干燥粉末且有晶体结构能够衍射X射线。
【混乱档案室】美丽的病毒 第5张图片 某种病毒性关节炎的病毒粉末
1935年，Stanley 实现了病毒的提纯结晶（TMV：Tobacco MosAIc Virus 烟草花叶病毒)。 利用复数个晶体结构对衍射信号进行强化，从而使得信号能够从背景中分离出来，这就是XRD的基本原理。
【混乱档案室】美丽的病毒 第6张图片 XRD原理示意图


【混乱档案室】美丽的病毒 第7张图片 蛋白质晶体
XRD与电镜EM（扫描电镜SEM或者透射电镜TEM）的观测结果相结合，就可以得到近似的病毒立体结构和表面特征，为了满足观测的条件，对被观测的对象是有一定要求的，并不是所有的有机物都能被这种方法观测到，比如要能溶于水，能够结晶且单晶大小合适等。
不过最新的冷冻电镜（cryo-EM)，适用范围更广，可以在液体环境中获得目标活性结构的扫描图。因而我们得以看到更加真实的微观世界。
【混乱档案室】美丽的病毒 第8张图片 噬菌体电镜图


【混乱档案室】美丽的病毒 第9张图片 噬菌体电镜染色图


【混乱档案室】美丽的病毒 第10张图片 噬菌体三维模拟图


【混乱档案室】美丽的病毒 第11张图片 疱疹病毒电镜图


【混乱档案室】美丽的病毒 第12张图片 疱疹病毒三维模拟图


【混乱档案室】美丽的病毒 第13张图片 Zika病毒电镜图


【混乱档案室】美丽的病毒 第14张图片 Zika病毒三维模拟图


【混乱档案室】美丽的病毒 第15张图片 Zika病毒三维模拟剖面图
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