冷凍電子顯微技術(shù)主要包括單顆粒冷凍電鏡技術(shù)和冷凍電子斷層掃描技術(shù)。單顆粒冷凍電鏡技術(shù)首先捕獲大量隨機分布的同一種生物樣品的二維圖像，然后通過圖像處理算法解析其三維結(jié)構(gòu)。近年來，隨著冷凍電鏡設(shè)備和計算機軟硬件的快速發(fā)展，特別是隨著直接電子探測器在冷凍電鏡中的應(yīng)用，單顆粒冷凍電鏡技術(shù)邁進了原子分辨率水平，在生物學、醫(yī)學和新藥研發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。冷凍電鏡通過記錄單個生物樣品在傾斜旋轉(zhuǎn)過程中投影的一系列二維圖像，采用特殊的算法計算，將二維圖像重構(gòu)為三維斷層圖像。冷凍電鏡主要研究組織、細胞和微生物中的超微結(jié)構(gòu)，它能夠提供生理環(huán)境下大分子復(fù)合物納米、亞納米甚至近原子尺度的原位結(jié)構(gòu)信息以及其與其它大分子的相互作用信息。冷凍電鏡技術(shù)中單顆粒分析法優(yōu)點：樣品受總輻射值小；對稱顆粒的解析分辨率更高。珠海冷凍透射電鏡技術(shù)原理

冷凍電鏡技術(shù)之冷凍掃描電鏡：掃描電鏡工作者都面臨著一個不能回避的事實，就是所有生命科學以及許多材料科學的樣品都含有液體成分。很多動植物組織的含水量達到98%，這是掃描電鏡工作者比較難對付的樣品問題。冷凍掃描電鏡(Cryo-SEM)技術(shù)是克服樣品含水問題的一個快速、可靠和有效的方法。這種技術(shù)還被普遍地用于觀察一些“困難”樣品，如那些對電子束敏感的具有不穩(wěn)定性的樣品。各種高壓模式如VP、LVESEM的出現(xiàn)，已允許掃描電鏡觀察未經(jīng)冷凍和干燥的樣品。但是，冷凍掃描電鏡仍然是防止樣品丟失水分的Z有效方法，它能應(yīng)用于任何真空狀態(tài)，包括裝于掃描電鏡的Peltier臺以及向樣品室內(nèi)沖以水汽的裝置。冷凍掃描電鏡還有一些其他優(yōu)點，如具有冷凍斷裂的能力以及可以通過控制樣品升華刻蝕來選擇性地去除表面水分(冰)等。湖州Cryo-TEM技術(shù)平臺冷凍電鏡技術(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。

冷凍電鏡技術(shù)中的單顆粒分析法（Singleparticleanalysis,SPA）：單顆粒技術(shù)獲得投影的具體方法：制備很多具有同樣結(jié)構(gòu)的大分子樣品，將其進行分散冷凍后進行隨機的投影拍照，再通過計算模擬測定角度，對具有相同角度的粒子進行組合，突出其中更特殊、更容易解釋的特征。單顆粒冷凍電鏡是針對單個粒子進行重構(gòu)的技術(shù)，但我們的研究對象往往是多構(gòu)象或結(jié)構(gòu)異質(zhì)的蛋白，顆粒之間存在細微差別，這是一些蛋白質(zhì)無法獲得高分辨結(jié)構(gòu)的重要原因之一。對于結(jié)構(gòu)異質(zhì)性樣品的分析，我們需要首先將樣品分成幾個同質(zhì)的子集，然后分別進行三維重建。由于單顆粒分析法理論成像分辨率更高，尤其在分析具有同質(zhì)性結(jié)構(gòu)的樣品時表現(xiàn)出更方便、更優(yōu)異的成像能力，因此得到了更普遍的應(yīng)用。單顆粒分析法的研究對象可以是具有某種對稱性的顆粒，也可是不具有任何對稱性的蛋白分子或復(fù)合體，尤其是針對核糖體的表征。

冷凍電子顯微鏡技術(shù)步驟之圖像采集：冷凍的樣品通過專門的設(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。由于生物樣品對高能電子的輻射敏感，照相時必須使用較小曝光技術(shù)。經(jīng)過透射電子顯微鏡中一系列復(fù)雜的過程，較終在記錄介質(zhì)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(jié)構(gòu)。近年來，一個技術(shù)上的重大突破是高分辨率圖像采集設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用?；诨パa金屬氧化物半導體(CMOS)技術(shù)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(zhì)量。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點：樣品經(jīng)冷凍斷裂蝕刻后，能夠觀察到不同劈裂面的微細結(jié)構(gòu)。

冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細節(jié)：在透射電子顯微鏡下，高能電子束穿透每一個分子，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家們利用計算機將樣本里的每一個分子提取出來，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)過計算機三維重構(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)在的人類可以對細胞內(nèi)的生命活動有更多了解。未來，科學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)的獨特優(yōu)勢：更接近天然狀態(tài)，不需要蛋白質(zhì)結(jié)晶。武漢低溫透射電鏡技術(shù)

冷凍電鏡技術(shù)，是一種重要的結(jié)構(gòu)生物學研究方法。珠海冷凍透射電鏡技術(shù)原理

冷凍電鏡技術(shù)總結(jié)：電子斷層成像技術(shù)則可用來研究一定厚度的亞細胞器在天然狀態(tài)下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由于樣品厚度的限制，能看到500-1000nm左右厚度的結(jié)構(gòu)，的也可以了解整個細胞不同層面的內(nèi)部結(jié)構(gòu).盡管，我們能夠預(yù)言按目前電子冷凍斷層成像技術(shù)的發(fā)展會得到許多更誘人的信息。細胞內(nèi)存在大量分子機器和生物大分子復(fù)合物，并且與單個超分子相比要大，更容易對其進行識別。這樣的事實使斷層技術(shù)的目標變得簡單了。在不久的將來關(guān)于細胞骨架，核孔復(fù)合體和核纖層，囊泡聚集和運輸復(fù)合物以及其他一些細胞成分的一些基本問題會得到更清晰的闡釋。這兩種方法都不需要對樣品進行結(jié)晶，快速含水冰凍的制樣過程既不復(fù)雜，又保存了樣品的瞬時天然結(jié)構(gòu)，有利于對復(fù)合物的功能進行研究，圖像自動化篩選過程將是今后提高分辨率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而電子晶體學則對具有對稱結(jié)構(gòu)的樣品進行三維重構(gòu)具有很大的優(yōu)勢，比如二十面體病毒，螺旋對稱結(jié)構(gòu)等，尤其適合膜蛋白的三維結(jié)構(gòu)，并且是電子顯微術(shù)中目前只一能達到原子分辨率水平的方法。珠海冷凍透射電鏡技術(shù)原理

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