廈門原位冷凍電鏡技術應用

冷凍電鏡技術原理之電子斷層掃描成像技術：通過在顯微鏡內傾轉樣品從而收集樣品多角度的電子顯微圖像并對這些電子顯微圖像根據傾轉幾何關系進行重構的方法稱為電子斷層掃描成像技術。該方法主要應用于細胞及亞細胞器，以及沒有固定結構的生物大分子復合物(分子量范圍為800kD)，Zgao分辨率約2nm。冷凍電鏡的分類：目前我們討論的冷凍電鏡基本上指的都是冷凍透射電鏡，但是如果我們以使用冷凍技術的角度定義冷凍電鏡的話，冷凍電鏡主要可以分為冷凍透射電鏡、冷凍掃描電鏡、冷凍蝕刻電子顯微鏡。冷凍電鏡技術使生物分子成像，變得更加簡單，把生物化學帶入了一個新紀元。廈門原位冷凍電鏡技術應用

冷凍電子顯微鏡技術步驟之圖像采集：冷凍的樣品通過專門的設備一冷凍輸送器轉移到電鏡的樣品室。在照相之前，必須觀察樣品中的水是否處于玻璃態(tài)，如果不是則應重新制備樣品。由于生物樣品對高能電子的輻射敏感，照相時必須使用較小曝光技術。經過透射電子顯微鏡中一系列復雜的過程，較終在記錄介質上會形成樣品放大幾千倍至幾十萬倍的圖像。利用計算機對這些放大的圖像進行處理分析即可獲得樣品的精細結構。近年來，一個技術上的重大突破是高分辨率圖像采集設備的開發(fā)與應用。基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術開發(fā)的直接探測電子成像的裝置使電子顯微放大圖像的信噪比相對過去所使用的底片或電荷耦合元件(CCD)有了很大提高、進而提高了成像的質量?；茨侠鋬鲭婄R技術哪家好冷凍電鏡技術可以通過揭示細胞里發(fā)生的生命過程細節(jié)，幫助人們了解很多有意思的生物學現象。

冷凍電鏡技術原理之單顆粒技術：對分散分布的生物大分子分別成像，基于分子結構同一性的假設，對多個圖像進行統(tǒng)計分析，并通過對正、加和平均等圖像操作手段提高信噪比，進一步確認二維圖像之間的空間投影關系后經過三維重構獲得生物大分子的三維結構方法。其適合的樣品分子量范圍為80~50MD，Zgao分辨率約0.3nm。利用單顆粒技術獲得三維重構的方法主要包括等價線方法、隨機圓錐重構法、隨機初始模型迭代收斂重構等方法，其基本目標是獲得二維圖像之間正確的空間投影關系，從而進行三維重構。

冷凍電子顯微鏡技術具有研究對象普遍、樣品需求量少、更接近生理狀態(tài)等獨特優(yōu)勢，隨著電子顯微鏡的硬件設備和結構解析的軟件算法等方面不斷取得的重要突破，冷凍電鏡技術必將在研究對象、分辨率水平和研究方法等各個方面取得重大進展。當然，冷凍電鏡技術也面臨著許多技術上的挑戰(zhàn)，怎樣改進樣品的制備技術，如何如何客觀地對三維重構的結果進行檢驗、明確結構解析的分辨率以及對生物大分子構象不均一性的分析等仍然是冷凍電鏡研究中有待解決的重要問題。但是，挑戰(zhàn)越多，機遇也就越多。相信有關的研究者們，一定能夠冷靜抓住機遇，勇敢迎接挑戰(zhàn)，讓冷凍電鏡技術在結構生物學、細胞生物學等領域發(fā)揮更大的作用，幫助我們更加深入、透徹地研究各種生命現象。冷凍電鏡技術之冷凍透射電鏡優(yōu)點：透鏡多，光學性能好。

冷凍電子顯微技術的發(fā)展與完善經歷了復雜而艱辛的探索，下面，我們將深入解析冷凍電子顯微鏡的工作原理、流程與儀器結構，揭開它的廬山真面目。樣品制備：樣品快速冷凍技術：樣品的原位冷凍固定處理是低溫電子顯微鏡標本制備的開始。冷凍電鏡采用的快速冷凍技術關鍵在于“快速”。這是由于：采用常規(guī)冷凍手段，水分子會在氫鍵作用下形成冰晶，一來會改變樣品結構，二來在成像過程中，冰晶體會產生強烈的電子衍射掩蓋樣品信號。而當冷凍速率足夠快時，水分子在形成晶體之前就會凝固成無定形的玻璃態(tài)冰，具有非晶態(tài)特性，保證了在電子束探測成像的過程中不會對樣品成像造成干擾。冷凍固定時，樣品首先放置在由液氮冷卻的容器中，隨后被快速浸入液態(tài)乙烷中。采用液態(tài)乙烷作為冷凍劑的目的是為了使冷凍速率足夠快，在冷凍過程中，樣品將以每秒104至106K的速度被快速冷卻。生物樣品中的水被玻璃化冷凍后，樣品結構就得到了保持和固定，同時玻璃化冰也不會在真空環(huán)境中揮發(fā)，在一定程度上保護了樣品免受電子輻射的損傷。冷凍電鏡技術，是一種重要的結構生物學研究方法。杭州生物冷凍透射電子顯微鏡技術平臺

冷凍電鏡技術之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點：樣品通過冷凍，可使其微細結構接近于活的狀態(tài)。廈門原位冷凍電鏡技術應用

冷凍電鏡技術原理之電子晶體學：利用電子顯微鏡對生物大分子在一維、二維以致三維空間形成的高度有序重復排列的結構(晶體)成像或者收集衍射圖樣，進而解析這些生物大分子的結構，這種方法稱為電子晶體學。其適合的樣品分子量范圍為10~500kD，Zgao分辨率約0.19nm。該方法與X射線晶體學的類似之處在于均需獲得高度均一的生物大分子的周期性排列，不同之處是利用電子顯微鏡除了可以獲得晶體的電子衍射外還可以通過獲得晶體的圖像來進行結構解析。廈門原位冷凍電鏡技術應用