Celmembranen bestaan ​​uit fosfolipiden en aangehechte of ingesloten eiwitten. Membraaneiwitten spelen een vitale rol in het metabolisme en het leven van de cel. Je kunt gewone microscopie niet gebruiken om adhesie-eiwitten, transporteiwitten en eiwitkanalen in het celmembraan te visualiseren of te karakteriseren. Met behulp van elektronenmicroscopie en een techniek genaamd "freeze fracture", die bevroren celmembranen van elkaar scheidt, kunnen visualisatie van de membraanstructuur en de organisatie van eiwitten in de zee van fosfolipiden worden gemaakt. Het combineren van andere methoden met freeze fracturing helpt ons niet alleen de structuur van verschillende celmembranen en membraaneiwitten te begrijpen, maar maakt ook de visualisatie en gedetailleerde analyse mogelijk van de functie van specifieke eiwitten, bacteriën en virussen.
Basisstappen in Freeze Fracture < Met behulp van vloeibare stikstof worden biologische weefselmonsters of cellen snel ingevroren om celbestanddelen te immobiliseren. Celmembranen zijn samengesteld uit twee lagen fosfolipiden, een dubbellaag genaamd, waarbij de hydrofobe of waterafstotende lipidestaarten naar de binnenkant van het membraan wijzen en de hydrofiele of waterminnende einden van het lipidemolecuul naar buiten wijzen en naar de binnenkant van de cel. Het bevroren monster is gebarsten of gebroken met een microtoom, een mesachtig instrument voor het snijden van dunne plakjes weefsel. Dit zorgt ervoor dat het celmembraan precies uiteenvalt tussen de twee lagen omdat de aantrekking tussen de hydrofobe lipidestaarten het zwakste punt vertegenwoordigt. Na het breken, ondergaat het monster een vacuümprocedure, genaamd "vriesetsen". Het oppervlak van het gebroken monster wordt overschaduwd met koolstof en platina-damp om een ​​stabiele replica te maken, die de contouren van het breukvlak volgt. Zuur wordt gebruikt om organisch materiaal te verteren dat aan de replica hecht, waardoor een dunne platinaschaal van het gebroken membraanoppervlak achterblijft. Deze schaal wordt vervolgens geanalyseerd met behulp van elektronenmicroscopie.
Freeze Etching

Freeze etching is het vacuümdrogen van een niet-gefixeerd, bevroren en bevroren biologisch monster. De vacuümdroogprocedure is vergelijkbaar met vriesdrogen van fruit en groenten die worden verpakt en verkocht in supermarkten. Zonder vriesetsen worden veel details van de cellulaire structuur verdoezeld door ijskristallen. De diep- of vries-etsende stap verbetert en breidt de oorspronkelijke vriesfractiemethode uit, waardoor de celmembranen gedurende verschillende activiteiten kunnen worden waargenomen. Het maakt de analyse mogelijk van niet alleen de membraanstructuur, maar ook van intracellulaire componenten en biedt gedetailleerde structurele informatie over bacteriën, virussen en grote cellulaire eiwitcomplexen.
Sciencing Video Vault
Maak de (bijna) perfecte bracket: Hier is Hoe maak je de (bijna) perfecte beugel: Hier is hoe
elektronenmicroscopie

Elektronenmicroscopie kan meer dan een miljoen keer de kleinste organismen of structuren onthullen en vergroten, zoals bacteriën, virussen, intracellulaire componenten en zelfs eiwitten. Visualisatie wordt gecreëerd door een ultradun monster met een bundel elektronen te bombarderen. De twee elektronenmicroscopische werkwijzen zijn scanning-elektronenmicroscopie of SEM en transmissie-elektronenmicroscopie of TEM. Freeze fractuurmonsters worden routinematig geanalyseerd met TEM. TEM heeft een betere resolutie dan SEM en biedt structurele informatie tot 3 nanometer replica's.
Onthullende celmembraanstructuur

De ontwikkeling en het gebruik van vriesfracturenelektronenmicroscopie hebben aangetoond dat celplasmamembranen bestaan ​​uit lipide dubbellagen en verduidelijkt hoe eiwitten georganiseerd zijn in celmembranen. Freeze fracture geeft een unieke kijk op het binnenste van de celmembranen, omdat het membraanfosfolipiden splitst en scheidt in twee tegenovergestelde en complementaire vellen of gezichten. In de meer dan 50 jaar sinds de introductie van de eerste vriesbreekmachine is het maken van een platina-replica nog steeds de enige manier om structurele informatie over het celmembraan te verkrijgen. De techniek laat zien of specifieke eiwitten zweven of verankerd zijn in het celmembraan en of en hoe sommige eiwitten aggregeren. Een nieuwere methode - met behulp van antilichamen die zich op specifieke eiwitten richten - wordt gecombineerd met een vriesbreuk om eiwitten en hun functie in het celmembraan te identificeren.