湖州生物冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用

冷凍電子顯微鏡技術(shù)中電子斷層掃描重構(gòu)技術(shù)：電子斷層掃描技術(shù)是從一個(gè)物體的投影圖像重構(gòu)獲得物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的技術(shù)，通過(guò)獲取同一物體的多個(gè)連續(xù)角度下的二維投影圖來(lái)反向重構(gòu)它的三維結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，電子斷層掃描技術(shù)就是將一個(gè)物體(樣品)沿著一個(gè)與電子束垂直的軸旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，采集這個(gè)物體在相對(duì)應(yīng)方向上的二維投影像，通過(guò)對(duì)這些二維投影圖的處理(相互配準(zhǔn))，將不同角度的二維投影圖反向重構(gòu)(如加權(quán)背投影等方法)，獲得樣品整體三維結(jié)構(gòu)的技術(shù)。電子斷層成像適合于在納米級(jí)尺度上研究不具有結(jié)構(gòu)均一性的蛋白、病毒、細(xì)胞器以及它們之間組成的復(fù)合體的三維結(jié)構(gòu)。與電子晶體學(xué)和單顆粒技術(shù)相比，這種技術(shù)無(wú)需樣品顆粒具有結(jié)構(gòu)同一性，也不強(qiáng)調(diào)樣品具有一定的對(duì)稱(chēng)性。因此，雖然目前電子斷層成像所獲得的結(jié)構(gòu)的分辨率(約4~10納米)不能與以上兩種技術(shù)相比，但其在研究非定形、不對(duì)稱(chēng)和不具全同性的生物樣品的三維結(jié)構(gòu)和功能中有著不可替代的作用。冷凍電鏡技術(shù)中單顆粒分析法優(yōu)點(diǎn)：樣品受總輻射值??；對(duì)稱(chēng)顆粒的解析分辨率更高。湖州生物冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用

冷凍電子顯微鏡技術(shù)中單顆粒重構(gòu)技術(shù)：該技術(shù)也叫做單顆粒分析，主要適用于結(jié)構(gòu)具有全同性的生物大分子的結(jié)構(gòu)解析，蛋白質(zhì)的分子量通常要求在100KD以上，在顆粒數(shù)目足夠多的情況下，理論上其分辨率可以達(dá)到原子水平。該方法的圖像處理和三維重構(gòu)計(jì)算過(guò)程如下:從原始的電鏡照片中將顆粒圖像挑選出來(lái)，對(duì)其進(jìn)行二維圖像對(duì)中、分類(lèi)和平均，然后通過(guò)計(jì)算等價(jià)線(xiàn)的方法推算各分類(lèi)圖的取向，利用傅里葉重構(gòu)法建立始三維結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)對(duì)原始圖片或分類(lèi)平均圖與結(jié)構(gòu)模型投影的匹配，優(yōu)化取向參數(shù)，進(jìn)而得到更準(zhǔn)確的三維結(jié)構(gòu)模型，如此反復(fù)對(duì)初始結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行修正，直到收斂獲得較終的結(jié)果。單顆粒重構(gòu)技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速，應(yīng)用普遍，不斷有文章報(bào)道利用此技術(shù)所獲得的大分子復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)。武漢單顆粒冷凍電鏡技術(shù)用途冷凍電鏡技術(shù)能夠揭示生物分子細(xì)節(jié)。

冷凍電鏡技術(shù)未來(lái)之路在何方?除了蛋白等生物大分子外，生物樣品還有很重要的一面是細(xì)胞和組織。即使是目前有很多重要的蛋白結(jié)構(gòu)都得到了埃米級(jí)別的解析，但由于它們都是純化出來(lái)的，已經(jīng)脫離了原來(lái)位置，就如同一片樹(shù)葉脫離了大樹(shù)，研究的再深刻，目前也只是一葉遮目，不要說(shuō)推測(cè)這片樹(shù)葉在森林里的位置，即使是在哪顆特定大樹(shù)上的生長(zhǎng)部位和結(jié)構(gòu)都很難說(shuō)。因此解析細(xì)胞或組織這樣大尺度的高分辨精細(xì)結(jié)構(gòu)具有更普遍的生物學(xué)意義。

冷凍電鏡技術(shù)近年來(lái)獲得了迅猛的發(fā)展，取得了許多具有重大意義的成果。冷凍電鏡將生物分子進(jìn)行冷凍便可進(jìn)行高分辨率成像，還具有分辨率高、更接近天然狀態(tài)、適用研究對(duì)象普遍等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，系統(tǒng)地綜述了冷凍電鏡技術(shù)在科學(xué)研究中的應(yīng)用，并展望冷凍電鏡技術(shù)未來(lái)的發(fā)展。冷凍電鏡（cryo-electronmicroscopy，cryo-EM）技術(shù)，是在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術(shù)，即把樣品冷凍并保持低溫放進(jìn)顯微鏡里面，用高度相干的電子作為光源從上面照射，透過(guò)樣品和附近的冰層，受到散射，再利用探測(cè)器和透鏡系統(tǒng)把散射信號(hào)成像記錄下來(lái)，較后進(jìn)行信號(hào)處理，得到樣品的結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)采用的快速冷凍技術(shù)關(guān)鍵在于“快速”。

冷凍電鏡技術(shù)：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和人類(lèi)對(duì)于生命科學(xué)領(lǐng)域知識(shí)的不斷積累，藥物研發(fā)越來(lái)越走向理性化，包括法規(guī)體系的建立和優(yōu)化、藥品質(zhì)量控制模式的變遷走向QbD階段。基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸成為藥物開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的主流，與此同時(shí)冷凍電鏡技術(shù)也在蓬勃發(fā)展。冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)和微晶電子衍射技術(shù)不只能解析近原子分辨率的結(jié)構(gòu)，而且能解析傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)生物學(xué)無(wú)法解析的結(jié)構(gòu)，幫助確認(rèn)藥物靶點(diǎn)，拓展可用藥物靶點(diǎn)的研究范圍和完善基于靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)。冷凍電子斷層掃描技術(shù)在不久的未來(lái)可能提供細(xì)胞原位觀察藥物與靶點(diǎn)的作用。冷凍電鏡技術(shù)測(cè)定結(jié)構(gòu)的幾種方法：X射線(xiàn)晶體學(xué)、NMR、和冷凍電鏡技術(shù)。汕頭原位冷凍電鏡技術(shù)哪家好

冷凍電鏡技術(shù)之冷凍透射電鏡通過(guò)對(duì)樣品的冷凍，降低電子束對(duì)樣品的損傷，從而得到更加真實(shí)的樣品形貌。湖州生物冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用

冷凍電子顯微鏡技術(shù)步驟之圖像采集：冷凍的樣品通過(guò)專(zhuān)門(mén)的設(shè)備一冷凍輸送器轉(zhuǎn)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(yīng)重新制備樣品。由于生物樣品對(duì)高能電子的輻射敏感，照相時(shí)必須使用較小曝光技術(shù)。經(jīng)過(guò)透射電子顯微鏡中一系列復(fù)雜的過(guò)程，較終在記錄介質(zhì)上會(huì)形成樣品放大幾千倍至幾十萬(wàn)倍的圖像。利用計(jì)算機(jī)對(duì)這些放大的圖像進(jìn)行處理分析即可獲得樣品的精細(xì)結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，一個(gè)技術(shù)上的重大突破是高分辨率圖像采集設(shè)備的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)開(kāi)發(fā)的直接探測(cè)電子成像的裝置使電子顯微放大圖像的信噪比相對(duì)過(guò)去所使用的底片或電荷耦合元件(CCD)有了很大提高、進(jìn)而提高了成像的質(zhì)量。湖州生物冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用