冷凍電鏡技術(shù)基本原理之電鏡三維重構(gòu)理論：D.DeRosier和A.Klug提出三維重構(gòu)理論是借助一系列沿不同方向投影的電子顯微像來(lái)重構(gòu)被測(cè)物體的立體構(gòu)型，利用計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行電子顯微像三維重構(gòu)測(cè)定生物大分子結(jié)構(gòu)的概念和方法。透射電子顯微鏡成像過(guò)程中，電子束穿透樣品，將樣品的三維電勢(shì)密度分布函數(shù)沿著電子束的傳播方向投影至與傳播方向垂直的二維平面上。運(yùn)用中心截面定理，從而可以通過(guò)三維物體不同角度的二維投影在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行三維重構(gòu)來(lái)解析獲得物體的三維結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點(diǎn)：能耐受電子束轟擊和長(zhǎng)期保存。常州冷凍電子顯微鏡技術(shù)原理

冷凍電鏡技術(shù)原理之電子晶體學(xué)：利用電子顯微鏡對(duì)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(fù)排列的結(jié)構(gòu)(晶體)成像或者收集衍射圖樣，進(jìn)而解析這些生物大分子的結(jié)構(gòu)，這種方法稱為電子晶體學(xué)。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(xué)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(guò)獲得晶體的圖像來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析。南京Cryo-TEM技術(shù)方案冷凍電鏡技術(shù)測(cè)定結(jié)構(gòu)的幾種方法：X射線晶體學(xué)、NMR、和冷凍電鏡技術(shù)。

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(guò)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。

冷凍電鏡技術(shù)工作流程：首先是樣品制備。高純度、高濃度的蛋白樣品溶液被滴在一個(gè)特制的樣品載網(wǎng)上面。載網(wǎng)由一張布滿小孔的超薄非晶碳薄膜和金屬支撐框架組成，在表面張力的作用下，微孔上會(huì)形成一層跨孔的薄水膜。將多余溶液吸走后，把載有蛋白溶液超薄膜的載網(wǎng)迅速投入到液態(tài)乙烷冷凍劑中使其快速冷凍，從而使蛋白質(zhì)分散固定在玻璃態(tài)的冰膜中。然后電鏡圖像采集。選擇較有可能產(chǎn)生較佳圖像的較佳顆粒密度和玻璃態(tài)冰厚度的樣品。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍透射電鏡優(yōu)點(diǎn)：透鏡多，光學(xué)性能好。

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)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：適合于研究結(jié)構(gòu)不規(guī)則的大分子復(fù)合物，對(duì)于分子量的上限沒(méi)有限制。珠海低溫電子顯微鏡技術(shù)方案

冷凍電子顯微鏡技術(shù)之樣品成像：低劑量輻照成像，普通樣品材料在進(jìn)行表征時(shí)，電子劑量越高成像質(zhì)量越好。常州冷凍電子顯微鏡技術(shù)原理

冷凍電子顯微技術(shù)的發(fā)展與完善經(jīng)歷了復(fù)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(jié)構(gòu)，揭開(kāi)它的廬山真面目。樣品制備：樣品快速冷凍技術(shù)：樣品的原位冷凍固定處理是低溫電子顯微鏡標(biāo)本制備的開(kāi)始。冷凍電鏡采用的快速冷凍技術(shù)關(guān)鍵在于“快速”。這是由于：采用常規(guī)冷凍手段，水分子會(huì)在氫鍵作用下形成冰晶，一來(lái)會(huì)改變樣品結(jié)構(gòu)，二來(lái)在成像過(guò)程中，冰晶體會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電子衍射掩蓋樣品信號(hào)。而當(dāng)冷凍速率足夠快時(shí)，水分子在形成晶體之前就會(huì)凝固成無(wú)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(cè)成像的過(guò)程中不會(huì)對(duì)樣品成像造成干擾。冷凍固定時(shí)，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(guò)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(jié)構(gòu)就得到了保持和固定，同時(shí)玻璃化冰也不會(huì)在真空環(huán)境中揮發(fā)，在一定程度上保護(hù)了樣品免受電子輻射的損傷。常州冷凍電子顯微鏡技術(shù)原理