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)用于細胞及亞細胞器，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)之冷凍掃描電鏡是防止樣品丟失水分的特別有效方法，它能應(yīng)用于任何真空狀態(tài)。汕頭透射電子顯微鏡技術(shù)特點

冷凍電鏡技術(shù)是在20世紀70年代提出的，早在20世紀70年代科學(xué)家們就利用冷凍電鏡研究病毒分子的結(jié)構(gòu)，頭次提出了冷凍電鏡技術(shù)的原理、方法以及流程的概念。冷凍電鏡的發(fā)展：冷凍電鏡到底是什么?從上世紀70年代興起至今，冷凍電子顯微技術(shù)(cryo-EM)已經(jīng)跨越了40多年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了冷凍制樣、單顆粒圖像分析和三維重構(gòu)算法等關(guān)鍵性技術(shù)的突破。通俗而言，冷凍電鏡就是在傳統(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)。低溫冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用冷凍電鏡技術(shù)能夠從分子層面進行詳細的研究，解析基于結(jié)構(gòu)的藥物研發(fā)的分子基礎(chǔ)。

單顆粒冷凍電鏡技術(shù)：生物大分子快速冷凍后，在低溫下利用透射電子顯微鏡對結(jié)構(gòu)均一、分散的全同樣品顆粒進行成像，再經(jīng)圖像處理及重構(gòu)計算獲得樣品的三維結(jié)構(gòu)?？裳芯可锎蠓肿釉谌芤褐械慕Y(jié)構(gòu)及構(gòu)象變化、無需結(jié)晶、所需樣品量相對較少，適合于蛋白質(zhì)、病毒等生物大分子及其復(fù)合物的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究。樣品制備：可以根據(jù)樣品、電鏡載網(wǎng)和其他使用條件，摸索合適的單顆粒樣品制備條件，純化、收集濃度范圍從幾微升50nM至5uM濃度的蛋白溶液來制備單顆粒電鏡樣品。在-196℃時，組織中的生物大分子能夠長期保持穩(wěn)定性、細胞活性及組織微觀結(jié)構(gòu)，同時，在低溫下，生物樣品耐受電子輻照劑量增強，且其在電鏡鏡筒的高真空環(huán)境中脫水變形的問題也得以解決。Vitrobot和EMGP2均能夠提供快速、簡單、可重復(fù)的安自動化樣品玻璃化制備過程，其在恒定的物理和機械條件下（如溫度、相對濕度、吸濕條件和冷凍速度）對樣品進行冷凍固定確保生物樣品在低溫狀態(tài)下仍保持天然構(gòu)象。

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(xué)、醫(yī)學(xué)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)的基本原理利用快速冷凍技術(shù)將其瞬間冷凍至液氮溫度下。

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，從而得到更加真實的樣品形貌。它的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：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)既完美契合了結(jié)構(gòu)生物學(xué)的基礎(chǔ)研究，又能夠助力加速基于結(jié)構(gòu)的藥物研發(fā)。襄陽TEM技術(shù)方案

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。汕頭透射電子顯微鏡技術(shù)特點

冷凍電子顯微鏡技術(shù)具有研究對象普遍、樣品需求量少、更接近生理狀態(tài)等獨特優(yōu)勢，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)必將在研究對象、分辨率水平和研究方法等各個方面取得重大進展。當(dāng)然，冷凍電鏡技術(shù)也面臨著許多技術(shù)上的挑戰(zhàn)，怎樣改進樣品的制備技術(shù)，如何如何客觀地對三維重構(gòu)的結(jié)果進行檢驗、明確結(jié)構(gòu)解析的分辨率以及對生物大分子構(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題。但是，挑戰(zhàn)越多，機遇也就越多。相信有關(guān)的研究者們，一定能夠冷靜抓住機遇，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、透徹地研究各種生命現(xiàn)象。汕頭透射電子顯微鏡技術(shù)特點

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