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南通冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理

來源: 發(fā)布時間:2023-09-02

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:解析生物大分子的理論分辨率可達原子級;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:簡單直接;對樣品的要求較低;常用于對細胞或者生物組織結(jié)構(gòu)的三維重構(gòu);但是,對同一樣品位置多次拍照時,電子束對樣品的輻照損傷就會成為了比較嚴重的問題;當樣品旋轉(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)可實現(xiàn)直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品,如生物、高分子材料等。南通冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理

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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)可實現(xiàn)直接觀察液體和半液體及對電子束敏感的樣品,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)、推測其侵染人體細胞的路徑等傳播原理發(fā)揮了重要作用,為人類攻堅戴口罩防護、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)過很低溫冷凍、斷裂、鍍膜制樣(噴金/噴碳)等處理后,通過冷凍傳輸系統(tǒng)放入電鏡內(nèi)的冷臺(溫度可至-185℃)即可進行觀察。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)保證在低溫狀態(tài)下對樣品進行電鏡觀察。無錫冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)用途冷凍電鏡技術(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。

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冷凍電子顯微技術(shù)學(xué)解析生物大分子及細胞結(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。

冷凍電子顯微鏡技術(shù)步驟之樣品制備:用于冷凍電鏡研究的生物樣品必須非常純凈。生物樣品是在高真空的條件下成像的,所以樣品的制備既要能夠保持本身的結(jié)構(gòu)又能抗脫水、電子輻射?,F(xiàn)在普遍采用的方法是通過快速冷凍使含水樣品中的水處于玻璃態(tài),也就是在親水的支持膜上將含水樣品包埋在一層較樣品略高的薄冰內(nèi)。冰的結(jié)構(gòu)多種多樣,包括六角形冰、立方體冰等,其物理狀態(tài)與冷凍速率有關(guān)。若要形成玻璃態(tài)(即無定形態(tài))的冰,需要冷凍速率達到每秒鐘104攝氏度。此時,冰的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)各向同性,不會因成像角度不同而導(dǎo)致圖像產(chǎn)生偏差。該方法有兩個步驟:一是將樣品在載網(wǎng)上形成一薄層水膜:二是將第步獲得的含水薄膜樣品快速冷凍。在多數(shù)情況下,用手工將載網(wǎng)迅速浸入液氮內(nèi)可使水冷凍成為玻璃態(tài)。其優(yōu)點在于將樣品保持在接近生活狀態(tài),不會因脫水而變形,同時可以減少輻射損傷。冷凍電鏡技術(shù)的獨特優(yōu)勢:適合于研究結(jié)構(gòu)不規(guī)則的大分子復(fù)合物,對于分子量的上限沒有限制。

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什么是冷凍電鏡技術(shù)?冷凍電鏡技術(shù),全稱是冷凍電子顯微鏡技術(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)。冷凍電鏡技術(shù),是一種重要的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究方法,它與X射線晶體學(xué)、核磁共振一起構(gòu)成了高分辨率結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的基礎(chǔ)。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)。根據(jù)諾貝爾獎評委會的說法,冷凍電鏡技術(shù)使生物分子成像,變得更加簡單,把生物化學(xué)帶入了一個新紀元。這項技術(shù)可以用來確定,溶液中生物分子的高清晰度結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)其實比較抽象,一直以來它主要的問題是其圖像噪音極高、信號極低,研究的目標是從中提取近原子分辨率的結(jié)構(gòu)信息。可以形象的比喻為在一個機器轟鳴的工廠,監(jiān)測一只螞蟻爬行的聲音。冷凍電鏡的目標,就是要完成這項艱巨的任務(wù)。因此,可見這項技術(shù)成果的科學(xué)價值。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍透射電鏡優(yōu)點:加速電壓高,電子能穿透厚樣品。南通冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理

冷凍電子顯微鏡技術(shù)步驟樣品制備注意:用于冷凍電鏡研究的生物樣品必須非常純凈。南通冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理

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