冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細(xì)節(jié):科學(xué)家在透射電子顯微鏡之上發(fā)明了冷凍電鏡,實(shí)現(xiàn)了生物分子“近原子級(jí)”的分辨率,讓人類終于可以一窺究竟生物分子是如何執(zhí)行其功能。在過(guò)去幾年里,冷凍電子顯微鏡技術(shù)逐漸成為結(jié)構(gòu)生物學(xué)的重要研究工具。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,然后利用快速冷凍技術(shù)將其瞬間冷凍至液氮溫度下。冷凍速度非??欤灾劣谒o(wú)法形成晶體,而是形成一層玻璃態(tài)的冰。生物大分子就被固定在這層薄冰里。將這樣的冷凍樣品保持低溫放置在透射電子顯微鏡下觀察,從而獲得生物大分子的結(jié)構(gòu),被稱為冷凍電鏡技術(shù)。冷凍電鏡技術(shù)的研究,主要是冷凍成像和蛋白快速冷凍技術(shù)。東莞透射...
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(cè)蛋白、生物切片等對(duì)溫度敏感的樣品。通過(guò)對(duì)樣品的冷凍,可以降低電子束對(duì)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(tái)穩(wěn)定;第四是全自動(dòng),自動(dòng)換液氮,自動(dòng)換樣品,自動(dòng)維持清潔。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點(diǎn):冷凍蝕刻的樣品,經(jīng)鉑、碳噴鍍而制備的復(fù)型膜具有很強(qiáng)的立體感。宜昌冷凍電鏡單顆粒技術(shù)服務(wù)單顆粒冷凍電鏡技術(shù)二維圖像分析——顆粒圖像的匹配...
冷凍電鏡技術(shù)也正在成為助力醫(yī)藥研發(fā)的有力手段。依托對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的理解,科學(xué)家正在開發(fā)更有效的治Ca藥、打菌素、止痛藥、麻醉劑等。中國(guó)過(guò)去10多年里,建成了世界上較大的冷凍電鏡設(shè)施。中國(guó)的科學(xué)家,也在冷凍電鏡領(lǐng)域取得了很多舉世矚目的成就,引起了世界的普遍關(guān)注。比如清華大學(xué)的施一公團(tuán)隊(duì),對(duì)老年癡呆癥相關(guān)的重要蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析,對(duì)于我們理解它的發(fā)病機(jī)理甚至開發(fā)重要治療方法有重要意義。他們對(duì)剪接體復(fù)合體一系列結(jié)構(gòu)的研究幫助我們理解細(xì)胞的演化、細(xì)胞的基因調(diào)控和其他一些相關(guān)疾病有著重要意義。2019年,中國(guó)科學(xué)家利用冷凍電鏡技術(shù)解析到世界上目前分辨率較高的豬瘟病毒結(jié)構(gòu),這對(duì)我們了解該病毒的發(fā)病機(jī)理,以...
冷凍電鏡技術(shù)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)中的應(yīng)用:冷凍電鏡技術(shù)主要應(yīng)用在單個(gè)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的分析方面。此外,冷凍電子顯微鏡技術(shù)還將普遍應(yīng)用于細(xì)胞組織的超微結(jié)構(gòu)解析,對(duì)解開生命活動(dòng)的規(guī)律和機(jī)制等奧秘會(huì)產(chǎn)生更大影響。有人創(chuàng)造了利用冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)解析至近原子分辨率的分子量較小的生物大分子的記錄。施一公研究組解析了γ-secretase蛋白質(zhì)和RyR-1蛋白質(zhì)。研究組解析了Mammalianrespirasome蛋白質(zhì)。隨著越來(lái)越多蛋白質(zhì)神秘面紗的揭開,我們可以更好地解釋各種各樣的生命活動(dòng)發(fā)生的原因和機(jī)理。利用冷凍電鏡技術(shù)觀察到的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),我們可以定向改造或構(gòu)建新的蛋白質(zhì)用于科研或醫(yī)療領(lǐng)域。冷凍電鏡技術(shù)能夠...
單顆粒冷凍電鏡技術(shù)二維圖像分析——顆粒圖像的匹配與分類:二維顆粒圖像的分類是獲取三維結(jié)構(gòu)過(guò)程的第一步。對(duì)二維圖像的分析包括兩部分:顆粒圖像的匹配和顆粒圖像的分類。匹配的過(guò)程通常會(huì)對(duì)顆粒圖像應(yīng)用一些變換操作,通過(guò)關(guān)聯(lián)函數(shù)去判斷不同顆粒圖像之間的相似程度。圖像匹配的算法主要分為兩種,即不依賴模型的方法和基于模型的方法,取決于是否存在利用樣本先驗(yàn)信息得到的模板。隨著圖像匹配的完成,顆粒圖像需要進(jìn)行分類。主要利用多元統(tǒng)計(jì)分析和主成分分析方法等算法,其他流行的二維顆粒分類技術(shù)還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類,將圖像在二維空間自組織映射(self-organisingmapping,SOM)再進(jìn)行分類和排序。二維圖像分析...
低溫冷凍透射電鏡技術(shù)的特點(diǎn):相對(duì)于常溫透射電鏡,低溫透射電鏡的優(yōu)勢(shì)有:①快速冷凍制樣技術(shù)將樣品固定在玻璃態(tài)的冰層中,避免了水或溶劑結(jié)晶對(duì)樣品結(jié)構(gòu)的破壞,能夠保持液相中有機(jī)分子自組裝體和化學(xué)反應(yīng)中間體的微觀結(jié)構(gòu),避免了樣品干燥引起的結(jié)構(gòu)變化;②高分子及化學(xué)反應(yīng)體系常常具有非平衡態(tài)結(jié)構(gòu),快速冷凍制樣技術(shù)能夠保持住非平衡態(tài)結(jié)構(gòu),進(jìn)而得以觀察;③低溫條件能夠盡可能保持有機(jī)和高分子等軟物質(zhì)材料的微觀結(jié)構(gòu),明顯減少電子束對(duì)樣品的損傷。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍透射電鏡通常是在普通透射電鏡上加裝樣品冷凍設(shè)備。南京冷凍電鏡單顆粒技術(shù)特點(diǎn)冷凍電鏡技術(shù)解析結(jié)構(gòu)的一般流程是怎樣的?對(duì)樣品的要求是什么?冷凍電鏡解析蛋白結(jié)構(gòu)一...
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。冷凍電子顯微鏡技術(shù)還將普遍應(yīng)用于細(xì)胞組織的超微結(jié)構(gòu)解析,對(duì)解開生命活動(dòng)的規(guī)律和機(jī)制等產(chǎn)生更大影響。淮南透射電子顯微鏡技術(shù)用途冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細(xì)節(jié):科學(xué)家在透射電子顯微鏡之上發(fā)明了冷凍電鏡,實(shí)現(xiàn)...
冷凍電鏡技術(shù)的原理:冷凍電子顯微學(xué)解析生物大分子及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的中心是透射電鏡成像,其基本過(guò)程包括樣品制備、透射電鏡成像、圖像處理及結(jié)構(gòu)解析等幾個(gè)基本步驟。在透射電鏡成像中,電子槍產(chǎn)生的電子在高壓電場(chǎng)中被加速至亞光速并在高真空的顯微鏡內(nèi)部運(yùn)動(dòng),根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理,透射電鏡中的一系列電磁透鏡對(duì)電子進(jìn)行匯聚,并對(duì)穿透樣品過(guò)程中與樣品發(fā)生相互作用的電子進(jìn)行聚焦成像以及放大,Z后在記錄介質(zhì)上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)。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)。韶關(guān)原位冷凍電鏡技術(shù)特點(diǎn)冷凍電鏡...
單顆粒冷凍電鏡技術(shù)的顆粒挑選:接下來(lái)需要從原始數(shù)據(jù)中篩選出顆粒投影,也被稱為“顆粒挑選”,顆粒挑選的好壞也將影響所有后續(xù)的分析和處理過(guò)程,是一個(gè)重要并且繁瑣的步驟。顆粒挑選方式可以分為手動(dòng)挑選、半自動(dòng)挑選和完全自動(dòng)挑選這幾種。在早期的分析中,對(duì)于結(jié)構(gòu)的了解還非常少,優(yōu)先考慮的都是人工挑選。但是自動(dòng)的顆粒圖像獲取方法的出現(xiàn)使得在很短時(shí)間內(nèi)可以收集數(shù)十萬(wàn)張顆粒圖像,人工挑選大量的顆粒圖像不太現(xiàn)實(shí),并且人工的挑選通常會(huì)過(guò)于集中于某一類顆粒圖像,導(dǎo)致遺漏和偏差。半自動(dòng)和全自動(dòng)的方法主要有以下三類:(1)通過(guò)例如降噪、反襯增強(qiáng)、邊緣算子等圖像形態(tài)學(xué)方法搜索區(qū)域,基于數(shù)字圖像處理學(xué)的原理,將顆粒圖像與背景...
冷凍電鏡是什么?冷凍電鏡技術(shù)的應(yīng)用:冷凍電鏡主要用于掃描電鏡的很低溫冷凍制樣和傳輸技術(shù),英文名Cryo-SEM,利用冷凍電鏡技術(shù)可實(shí)現(xiàn)直接觀察液體和半液體及對(duì)電子束敏感的樣品,如生物、高分子材料等。尤其是在戴口罩戴口罩中,利用冷凍電鏡技術(shù)可解析病毒結(jié)構(gòu)、推測(cè)其侵染人體細(xì)胞的路徑等傳播原理發(fā)揮了重要作用,為人類攻堅(jiān)戴口罩防護(hù)、研發(fā)疫苗提供了重要的理論依據(jù)。冷凍電鏡是什么?樣品經(jīng)過(guò)很低溫冷凍、斷裂、鍍膜制樣(噴金/噴碳)等處理后,通過(guò)冷凍傳輸系統(tǒng)放入電鏡內(nèi)的冷臺(tái)(溫度可至-185℃)即可進(jìn)行觀察。其中,快速冷凍技術(shù)可使水在低溫狀態(tài)下呈玻璃態(tài),減少冰晶的產(chǎn)生,從而不影響樣品本身結(jié)構(gòu),冷凍傳輸系統(tǒng)保證...
冷凍電鏡技術(shù):隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和人類對(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?;诮Y(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸成為藥物開發(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。主要使用的幾種冷凍電子顯微學(xué)技術(shù)結(jié)構(gòu)解析方法包括:電子晶體學(xué)、單顆粒重構(gòu)技術(shù)、電子斷層掃描等。徐州Cr...
冷凍電鏡技術(shù)的儀器結(jié)構(gòu):(1)圖像記錄系統(tǒng):收集來(lái)自樣品的電子信號(hào),在熒光屏上形成圖像。(2)電子槍:產(chǎn)生電子束的部分,聚光鏡系統(tǒng)負(fù)責(zé)將電子束聚焦到樣本樣品上。(3)圖像生成系統(tǒng):由物鏡,中間和投影儀鏡頭以及可移動(dòng)平臺(tái)組成。冷凍電鏡已經(jīng)能解析出生物大分子的原子級(jí)分辨率(0.2-0.3nm)結(jié)構(gòu),但是這一結(jié)果離物理極限還有較大距離。長(zhǎng)久以來(lái),冷凍電鏡在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域取得了巨大成功,目前,多構(gòu)象蛋白的三維分類問(wèn)題和生物大分子的動(dòng)力學(xué)分析依然是充滿挑戰(zhàn)的研究方向,新型的算法發(fā)展也將主要圍繞這些問(wèn)題展開。而作為一種低信號(hào)源激發(fā)測(cè)試技術(shù),冷凍電鏡技術(shù)在一些對(duì)電子束、熱敏感材料,如鈣鈦礦材料、某些高分子材...
冷凍電鏡技術(shù)究竟是什么呢?一直以來(lái),科學(xué)家們不斷進(jìn)行基礎(chǔ)生命科學(xué)的探究,探究細(xì)胞內(nèi)的生命規(guī)律,為人類健康及其他學(xué)科提供借鑒。而分子是生命體中行使功能的較小單元,生命科學(xué)研究也逐步發(fā)展到了微觀生物分子的結(jié)構(gòu)與功能研究階段,以期逐步加深對(duì)生命過(guò)程的認(rèn)知。充分的基礎(chǔ)研究不只能幫助我們深刻認(rèn)識(shí)生命過(guò)程,并且能夠幫助改善人類健康和提高人類生活質(zhì)量??茖W(xué)家們能夠通過(guò)生命科學(xué)研究幫助確定新的藥物靶點(diǎn),并進(jìn)行基于靶點(diǎn)的藥物篩選,提高藥物研究的成功率、安全性和有效性。并且隨著生物制品尤其抗體大分子藥物的發(fā)展,冷凍電鏡技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于活性生物分子結(jié)構(gòu)的解析中。冷凍電鏡技術(shù)助力快速、高效的新藥研發(fā)。無(wú)錫透射電鏡...
冷凍電鏡技術(shù)原理之電子斷層掃描成像技術(shù):通過(guò)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(duì)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(lái)之路在何方?除了蛋白等生物大分子外...
冷凍電鏡技術(shù)原理之單顆粒技術(shù):對(duì)分散分布的生物大分子分別成像,基于分子結(jié)構(gòu)同一性的假設(shè),對(duì)多個(gè)圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并通過(guò)對(duì)正、加和平均等圖像操作手段提高信噪比,進(jìn)一步確認(rèn)二維圖像之間的空間投影關(guān)系后經(jīng)過(guò)三維重構(gòu)獲得生物大分子的三維結(jié)構(gòu)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(shù)獲得三維重構(gòu)的方法主要包括等價(jià)線方法、隨機(jī)圓錐重構(gòu)法、隨機(jī)初始模型迭代收斂重構(gòu)等方法,其基本目標(biāo)是獲得二維圖像之間正確的空間投影關(guān)系,從而進(jìn)行三維重構(gòu)。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。東莞冷凍透射電鏡技術(shù)服務(wù)冷凍電...
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(gè)不能回避的事實(shí),就是所有生命科學(xué)以及許多材料科學(xué)的樣品都含有液體成分。很多動(dòng)植物組織的含水量達(dá)到98%,這是掃描電鏡工作者比較難對(duì)付的樣品問(wèn)題。冷凍掃描電鏡(Cryo-SEM)技術(shù)是克服樣品含水問(wèn)題的一個(gè)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(duì)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(tái)以及向樣品室內(nèi)沖以水汽的裝置。冷凍掃描電鏡...
單顆粒冷凍電鏡技術(shù)二維圖像分析——顆粒圖像的匹配與分類:二維顆粒圖像的分類是獲取三維結(jié)構(gòu)過(guò)程的第一步。對(duì)二維圖像的分析包括兩部分:顆粒圖像的匹配和顆粒圖像的分類。匹配的過(guò)程通常會(huì)對(duì)顆粒圖像應(yīng)用一些變換操作,通過(guò)關(guān)聯(lián)函數(shù)去判斷不同顆粒圖像之間的相似程度。圖像匹配的算法主要分為兩種,即不依賴模型的方法和基于模型的方法,取決于是否存在利用樣本先驗(yàn)信息得到的模板。隨著圖像匹配的完成,顆粒圖像需要進(jìn)行分類。主要利用多元統(tǒng)計(jì)分析和主成分分析方法等算法,其他流行的二維顆粒分類技術(shù)還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類,將圖像在二維空間自組織映射(self-organisingmapping,SOM)再進(jìn)行分類和排序。二維圖像分析...
冷凍電鏡技術(shù)是什么呢?冷凍電鏡用于生物樣品三維結(jié)構(gòu)解析,包含單顆粒分析、微晶電子衍射和冷凍電子斷層掃描3種技術(shù)。冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)(cryo-EMSPA)是一種以單顆粒形式分析生物分子組裝的新方法,通過(guò)將負(fù)染電鏡篩選獲得的合適濃度的生物分子樣品快速冷凍,使生物大分子以近天然狀態(tài)存在于無(wú)定形冰中,然后進(jìn)行冷凍樣品的篩選、數(shù)據(jù)收集和三維結(jié)構(gòu)解析,從而獲得高分辨率的生物分子結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)能夠從分子層面進(jìn)行詳細(xì)的研究,解析基于結(jié)構(gòu)的藥物研發(fā)的分子基礎(chǔ),而冷凍電子斷層掃描能夠從亞細(xì)胞水平觀察目標(biāo)分子在原位細(xì)胞環(huán)境中的作用位點(diǎn)和作用機(jī)制,相信在不久的將來(lái)能夠用于進(jìn)一步確認(rèn)基于結(jié)構(gòu)的藥物研...
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)。雖然冷凍電鏡技術(shù)屬于前沿技術(shù),但目前...
冷凍電鏡技術(shù)是什么呢?冷凍電鏡用于生物樣品三維結(jié)構(gòu)解析,包含單顆粒分析、微晶電子衍射和冷凍電子斷層掃描3種技術(shù)。冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)(cryo-EMSPA)是一種以單顆粒形式分析生物分子組裝的新方法,通過(guò)將負(fù)染電鏡篩選獲得的合適濃度的生物分子樣品快速冷凍,使生物大分子以近天然狀態(tài)存在于無(wú)定形冰中,然后進(jìn)行冷凍樣品的篩選、數(shù)據(jù)收集和三維結(jié)構(gòu)解析,從而獲得高分辨率的生物分子結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)能夠從分子層面進(jìn)行詳細(xì)的研究,解析基于結(jié)構(gòu)的藥物研發(fā)的分子基礎(chǔ),而冷凍電子斷層掃描能夠從亞細(xì)胞水平觀察目標(biāo)分子在原位細(xì)胞環(huán)境中的作用位點(diǎn)和作用機(jī)制,相信在不久的將來(lái)能夠用于進(jìn)一步確認(rèn)基于結(jié)構(gòu)的藥物研...
冷凍電子顯微鏡技術(shù)具有研究對(duì)象普遍、樣品需求量少、更接近生理狀態(tài)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),隨著電子顯微鏡的硬件設(shè)備和結(jié)構(gòu)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(shù)必將在研究對(duì)象、分辨率水平和研究方法等各個(gè)方面取得重大進(jìn)展。當(dāng)然,冷凍電鏡技術(shù)也面臨著許多技術(shù)上的挑戰(zhàn),怎樣改進(jìn)樣品的制備技術(shù),如何如何客觀地對(duì)三維重構(gòu)的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)、明確結(jié)構(gòu)解析的分辨率以及對(duì)生物大分子構(gòu)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(wèn)題。但是,挑戰(zhàn)越多,機(jī)遇也就越多。相信有關(guān)的研究者們,一定能夠冷靜抓住機(jī)遇,勇敢迎接挑戰(zhàn),讓冷凍電鏡技術(shù)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用,幫助我們更加深入、透徹地研究各種...
冷凍電鏡技術(shù)基本原理之三維冷凍電鏡技術(shù):樣品經(jīng)過(guò)在液氮中的冷凍固定,使得生物大分子中的H2O分子以玻璃態(tài)的形式存在,保持低溫,將樣品放入顯微鏡,高度相干的電子作為光源從上面照射下來(lái),透過(guò)樣品和附近的冰層,受到散射,利用探測(cè)器和透鏡系統(tǒng)把散射的信號(hào)成像記錄下來(lái),再進(jìn)行信號(hào)處理,較后利用三維重構(gòu)的技術(shù)得到樣品的三維結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)分辨率高:光學(xué)顯微鏡的分辨率為0.2μm,透射電子顯微鏡的分辨率為0.2nm,透射電子顯微鏡在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上放大了1000倍。冷凍電鏡技術(shù)的研究,主要是冷凍成像和蛋白快速冷凍技術(shù)。韶關(guān)低溫冷凍透射電鏡技術(shù)平臺(tái)冷凍電鏡是什么?冷凍電鏡技術(shù)的應(yīng)用:冷凍電鏡主要...
冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細(xì)節(jié):科學(xué)家在透射電子顯微鏡之上發(fā)明了冷凍電鏡,實(shí)現(xiàn)了生物分子“近原子級(jí)”的分辨率,讓人類終于可以一窺究竟生物分子是如何執(zhí)行其功能。在過(guò)去幾年里,冷凍電子顯微鏡技術(shù)逐漸成為結(jié)構(gòu)生物學(xué)的重要研究工具。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,然后利用快速冷凍技術(shù)將其瞬間冷凍至液氮溫度下。冷凍速度非???,以至于水膜無(wú)法形成晶體,而是形成一層玻璃態(tài)的冰。生物大分子就被固定在這層薄冰里。將這樣的冷凍樣品保持低溫放置在透射電子顯微鏡下觀察,從而獲得生物大分子的結(jié)構(gòu),被稱為冷凍電鏡技術(shù)。冷凍電鏡技術(shù)也正在成為助力醫(yī)藥研發(fā)的有力手段。荊州冷凍電鏡技術(shù)...
冷凍電鏡技術(shù)的原理:冷凍電子顯微學(xué)解析生物大分子及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的中心是透射電鏡成像,其基本過(guò)程包括樣品制備、透射電鏡成像、圖像處理及結(jié)構(gòu)解析等幾個(gè)基本步驟。在透射電鏡成像中,電子槍產(chǎn)生的電子在高壓電場(chǎng)中被加速至亞光速并在高真空的顯微鏡內(nèi)部運(yùn)動(dòng),根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理,透射電鏡中的一系列電磁透鏡對(duì)電子進(jìn)行匯聚,并對(duì)穿透樣品過(guò)程中與樣品發(fā)生相互作用的電子進(jìn)行聚焦成像以及放大,Z后在記錄介質(zhì)上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)。冷凍電鏡技術(shù)中的單顆粒分析法:是針對(duì)單個(gè)粒子進(jìn)行重構(gòu)的技術(shù)。莆田TEM技術(shù)服務(wù)中心冷凍電鏡技術(shù)的儀...
冷凍電鏡技術(shù)的儀器結(jié)構(gòu):(1)圖像記錄系統(tǒng):收集來(lái)自樣品的電子信號(hào),在熒光屏上形成圖像。(2)電子槍:產(chǎn)生電子束的部分,聚光鏡系統(tǒng)負(fù)責(zé)將電子束聚焦到樣本樣品上。(3)圖像生成系統(tǒng):由物鏡,中間和投影儀鏡頭以及可移動(dòng)平臺(tái)組成。冷凍電鏡已經(jīng)能解析出生物大分子的原子級(jí)分辨率(0.2-0.3nm)結(jié)構(gòu),但是這一結(jié)果離物理極限還有較大距離。長(zhǎng)久以來(lái),冷凍電鏡在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域取得了巨大成功,目前,多構(gòu)象蛋白的三維分類問(wèn)題和生物大分子的動(dòng)力學(xué)分析依然是充滿挑戰(zhàn)的研究方向,新型的算法發(fā)展也將主要圍繞這些問(wèn)題展開。而作為一種低信號(hào)源激發(fā)測(cè)試技術(shù),冷凍電鏡技術(shù)在一些對(duì)電子束、熱敏感材料,如鈣鈦礦材料、某些高分子材...
冷凍電鏡技術(shù)原理之電子斷層掃描成像技術(shù):通過(guò)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(duì)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)使生物分子成像,變得更加簡(jiǎn)單,把生物化學(xué)帶入了一個(gè)新紀(jì)元。廈門原位冷凍電鏡技術(shù)應(yīng)用冷凍電子顯微鏡技術(shù)步驟之圖像采集:...
冷凍電鏡技術(shù)原理之電子斷層掃描成像技術(shù):通過(guò)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(duì)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)就是在傳統(tǒng)透射電子顯微鏡之上,加上了低溫傳輸系統(tǒng)和冷凍防污染系統(tǒng)。武漢低溫冷凍透射電鏡技術(shù)品牌冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分...
冷凍電鏡技術(shù)工作流程:做好前面的工作就需要設(shè)定較佳的參數(shù)(比如:欠焦值、放大倍數(shù)和電子劑量等),記錄這些樣品區(qū)域的大量圖像,用手工或半自動(dòng)程序框取那些離散的分子形成的投影圖。然后就是三維結(jié)構(gòu)搭建。由于電子可能對(duì)非常敏感的樣品造成輻射損傷,所以單顆粒冷凍電鏡只能采用非常低的電子量,而這種電鏡2D投影圖像有非常大的背景噪聲。為提高圖像分辨率,研究人員首先需要提出一個(gè)初始的3D模型,然后對(duì)捕獲的單顆粒2D圖像進(jìn)行分選。冷凍電鏡技術(shù)能夠揭示生物分子細(xì)節(jié)。莆田透射電子顯微鏡技術(shù)服務(wù)中心冷凍電鏡技術(shù)解析結(jié)構(gòu)主要風(fēng)險(xiǎn)在:A.樣品很不穩(wěn)定,樣品寄送過(guò)來(lái)的時(shí)候,已經(jīng)降解或者聚集,無(wú)法進(jìn)行后續(xù)處理;B.樣品在冷凍...
冷凍電鏡技術(shù)原理之單顆粒技術(shù):對(duì)分散分布的生物大分子分別成像,基于分子結(jié)構(gòu)同一性的假設(shè),對(duì)多個(gè)圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并通過(guò)對(duì)正、加和平均等圖像操作手段提高信噪比,進(jìn)一步確認(rèn)二維圖像之間的空間投影關(guān)系后經(jīng)過(guò)三維重構(gòu)獲得生物大分子的三維結(jié)構(gòu)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(shù)獲得三維重構(gòu)的方法主要包括等價(jià)線方法、隨機(jī)圓錐重構(gòu)法、隨機(jī)初始模型迭代收斂重構(gòu)等方法,其基本目標(biāo)是獲得二維圖像之間正確的空間投影關(guān)系,從而進(jìn)行三維重構(gòu)。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。汕頭冷凍電鏡技術(shù)應(yīng)用冷凍電鏡技術(shù):隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和人類...
冷凍電鏡技術(shù)助力快速、高效的新藥研發(fā):分子生物學(xué)興起后,基于靶點(diǎn)的藥物發(fā)現(xiàn)逐漸成為主流新藥研發(fā)模式。通常通過(guò)結(jié)構(gòu)生物學(xué)方法獲得靶點(diǎn)及靶點(diǎn)-受體相互作用的結(jié)合位點(diǎn)。將靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)作為模型進(jìn)行虛擬篩選,并通過(guò)高通量的方法獲得可能結(jié)合的潛在分子,并進(jìn)一步通過(guò)結(jié)構(gòu)生物學(xué)方法直接解析靶點(diǎn)-潛在分子的高分辨率結(jié)構(gòu),進(jìn)行潛在分子的確認(rèn)。冷凍電鏡“分辨率改變”使其成為獲得優(yōu)于3?結(jié)構(gòu)的常規(guī)技術(shù)。高分辨率的結(jié)構(gòu)能夠清晰地描繪靶點(diǎn)與潛在分子相互作用的信息,包括結(jié)合表位、配體手性等,為潛在化合物的結(jié)構(gòu)改造提供了指導(dǎo)。新的疾病或者突發(fā)流行病需要進(jìn)行從頭藥物設(shè)計(jì)研究,這些應(yīng)對(duì)性的藥物研發(fā)需要有大量基礎(chǔ)研究的積累。...