冷凍電鏡技術(shù)原理之電子斷層掃描成像技術(shù):通過在顯微鏡內(nèi)傾轉(zhuǎn)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(jù)傾轉(zhuǎn)幾何關(guān)系進(jìn)行重構(gòu)的方法稱為電子斷層掃描成像技術(shù)。該方法主要應(yīng)用于細(xì)胞及亞細(xì)胞器,以及沒有固定結(jié)構(gòu)的生物大分子復(fù)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(shù)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(shù)主要研究組織、細(xì)胞和微生物中的超微結(jié)構(gòu)。福州單顆粒冷凍電鏡技術(shù)特點(diǎn)
冷凍電鏡技術(shù)未來之路在何方?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)都得到了埃米級別的解析,但由于它們都是純化出來的,已經(jīng)脫離了原來位置,就如同一片樹葉脫離了大樹,研究的再深刻,目前也只是一葉遮目,不要說推測這片樹葉在森林里的位置,即使是在哪顆特定大樹上的生長部位和結(jié)構(gòu)都很難說。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。南通生物冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)冷凍電鏡技術(shù)之冷凍透射電鏡優(yōu)點(diǎn):樣品臺穩(wěn)定;第四是全自動,自動換液氮,自動換樣品,自動維持清潔。
冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細(xì)節(jié):在透射電子顯微鏡下,高能電子束穿透每一個(gè)分子,如同X光穿過人的身體一樣,可以拍攝到分子的形貌和它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息??茖W(xué)家們利用計(jì)算機(jī)將樣本里的每一個(gè)分子提取出來,把相似的分子予以歸類,然后疊加、平均獲得其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為精細(xì)的圖像,由此得到分子不同方向的二維結(jié)構(gòu),較后經(jīng)過計(jì)算機(jī)三維重構(gòu)算法,可以得到分子的三維模型。這一過程被稱為冷凍電鏡三維重構(gòu)解析。冷凍電鏡技術(shù)的發(fā)展,使得現(xiàn)在的人類可以對細(xì)胞內(nèi)的生命活動有更多了解。未來,科學(xué)家將借助冷凍電鏡技術(shù)繼續(xù)對復(fù)雜生命體的解讀。
冷凍電鏡技術(shù)中的電子斷層掃描技術(shù)與單顆粒分析法的比較:單顆粒分析法:它的優(yōu)點(diǎn):解析生物大分子的理論分辨率可達(dá)原子級;樣品受總輻射值小;對稱顆粒的解析分辨率更高;分子量越大,結(jié)果越好;電子斷層掃描技術(shù):優(yōu)點(diǎn):簡單直接;對樣品的要求較低;常用于對細(xì)胞或者生物組織結(jié)構(gòu)的三維重構(gòu);但是,對同一樣品位置多次拍照時(shí),電子束對樣品的輻照損傷就會成為了比較嚴(yán)重的問題;當(dāng)樣品旋轉(zhuǎn)角度受到電子束透過樣品厚度能力的限制。冷凍電鏡技術(shù)中單顆粒分析法優(yōu)點(diǎn):解析生物大分子的理論分辨率可達(dá)原子級。
冷凍電鏡技術(shù)之冷凍透射電鏡:冷凍透射電鏡(Cryo-TEM)通常是在普通透射電鏡上加裝樣品冷凍設(shè)備,將樣品冷卻到液氮溫度(77K),用于觀測蛋白、生物切片等對溫度敏感的樣品。通過對樣品的冷凍,可以降低電子束對樣品的損傷,減小樣品的形變,從而得到更加真實(shí)的樣品形貌。它的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:首先是加速電壓高,電子能穿透厚樣品;第二是透鏡多,光學(xué)性能好;第三是樣品臺穩(wěn)定;第四是全自動,自動換液氮,自動換樣品,自動維持清潔。冷凍電鏡技術(shù)的基本原理是將生物大分子溶液置于電鏡載網(wǎng)上形成一層非常薄的水膜。黃石冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)服務(wù)電話
冷凍電鏡技術(shù)助力快速、高效的新藥研發(fā)。福州單顆粒冷凍電鏡技術(shù)特點(diǎn)
冷凍電子顯微技術(shù)學(xué)解析生物大分子及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的中心是透射電子顯微鏡成像,包括樣品制備、圖像采集、圖像處理及三維重構(gòu)等幾個(gè)基本步驟。三維重構(gòu):數(shù)據(jù)處理的較終目的是為了獲得生物樣品的三維質(zhì)量密度圖,由二維圖像推知三維結(jié)構(gòu)的方法即三維重構(gòu)。其理論原理是在1968年由DeRosier和Klug提出的中心截面定理:一個(gè)函數(shù)沿某方向投影函數(shù)的傅里葉變換等于此函數(shù)的傅里葉變換通過原點(diǎn)且垂直于此投影方向的截面函數(shù)。由于樣品性質(zhì)的不同,圖像分析的方法也有差異。福州單顆粒冷凍電鏡技術(shù)特點(diǎn)