冷冻电镜技术之冷冻蚀刻电子显微镜:冷冻蚀刻电镜技术是从50年代开始发展起来的一种将断裂和复型相结合的制备透射电镜样品技术,亦称冷冻断裂或冷冻复型,用于细胞生物学等领域的显微结构研究。冷冻蚀刻电镜的优点:①样品通过冷冻,可使其微细结构接近于活的状态;②样品经冷冻断裂蚀刻后,能够观察到不同劈裂面的微细结构,进而可研究细胞内的膜性结构及内含物结构;③冷冻蚀刻的样品,经铂、碳喷镀而制备的复型膜,具有很强的立体感且能耐受电子束轰击和长期保存。主要使用的几种冷冻电子显微学技术结构解析方法包括:电子晶体学、单颗粒重构技术、电子断层扫描等。宜昌低温冷冻透射电子显微镜技术用途
冷冻电镜技术原理之电子晶体学:利用电子显微镜对生物大分子在一维、二维以致三维空间形成的高度有序重复排列的结构(晶体)成像或者收集衍射图样,进而解析这些生物大分子的结构,这种方法称为电子晶体学。其适合的样品分子量范围为10~500kD,Zgao分辨率约0.19nm。该方法与X射线晶体学的类似之处在于均需获得高度均一的生物大分子的周期性排列,不同之处是利用电子显微镜除了可以获得晶体的电子衍射外还可以通过获得晶体的图像来进行结构解析。韶关低温冷冻透射电镜技术特点冷冻电镜技术之冷冻扫描电镜是克服样品含水问题的一个快速、可靠和有效的方法。
什么是冷冻电镜技术?冷冻电镜技术,全称是冷冻电子显微镜技术,是在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术。冷冻电镜技术,是一种重要的结构生物学研究方法,它与X射线晶体学、核磁共振一起构成了高分辨率结构生物学研究的基础。冷冻电镜技术的研究,主要是冷冻成像和蛋白快速冷冻技术。根据诺贝尔奖评委会的说法,冷冻电镜技术使生物分子成像,变得更加简单,把生物化学带入了一个新纪元。这项技术可以用来确定,溶液中生物分子的高清晰度结构。冷冻电镜技术其实比较抽象,一直以来它主要的问题是其图像噪音极高、信号极低,研究的目标是从中提取近原子分辨率的结构信息。可以形象的比喻为在一个机器轰鸣的工厂,监测一只蚂蚁爬行的声音。冷冻电镜的目标,就是要完成这项艰巨的任务。因此,可见这项技术成果的科学价值。
冷冻电镜技术测定结构的几种方法:X射线晶体学、NMR、和冷冻电镜技术各有优缺点,将这几种方法结合共同研究结构与功能将使结构生物学家对所研究的分子有更为全部的理解,而这些信息是单用任何一个方法所无法获得的。将X射线晶体模型与经电镜获得的密度图重合可以对电镜三维重构的结构作更详尽的解释,例如将牛的水通道(AQP1,与人的有90%同源性)的高分辨率的晶体结构与先前用冷冻电镜技术重构出来的人的中等分辨率水通道的三维结构进行比较,可以进一步确定冷冻电镜获得的中等分辨率的结构,同时也显示出了冷冻电镜技术的优势和局限性。另一方面,较低分辨率的电镜三维重构模型可以用来解释病毒或大分子的晶体结构。而且,将X射线晶体的精细结构与冷冻电镜的重构模型结合构建生物大分子复合物在发挥功生物学功能过程中出现的构像变化模型。这很大程度增加了我们对于复杂分子的活动机制的理解。电子显微技术,成像技术,计算机技术,生物信息技术等不同学科的结合,将为我们提供研究生命现象与本质的强有力的手段。冷冻电镜技术主要研究组织、细胞和微生物中的超微结构。
冷冻电镜是什么?冷冻电镜技术的应用:冷冻电镜主要用于扫描电镜的很低温冷冻制样和传输技术,英文名Cryo-SEM,利用冷冻电镜技术可实现直接观察液体和半液体及对电子束敏感的样品,如生物、高分子材料等。尤其是在戴口罩戴口罩中,利用冷冻电镜技术可解析病毒结构、推测其侵染人体细胞的路径等传播原理发挥了重要作用,为人类攻坚戴口罩防护、研发疫苗提供了重要的理论依据。冷冻电镜是什么?样品经过很低温冷冻、断裂、镀膜制样(喷金/喷碳)等处理后,通过冷冻传输系统放入电镜内的冷台(温度可至-185℃)即可进行观察。其中,快速冷冻技术可使水在低温状态下呈玻璃态,减少冰晶的产生,从而不影响样品本身结构,冷冻传输系统保证在低温状态下对样品进行电镜观察。单颗粒冷冻电镜技术首先捕获大量随机分布的同一种生物样品的二维图像,通过图像处理算法解析其三维结构。宜昌Cryo-TEM技术特点
冷冻电镜技术之冷冻透射电镜优点:透镜多,光学性能好。宜昌低温冷冻透射电子显微镜技术用途
单颗粒冷冻电镜技术二维图像分析——颗粒图像的匹配与分类:二维颗粒图像的分类是获取三维结构过程的第一步。对二维图像的分析包括两部分:颗粒图像的匹配和颗粒图像的分类。匹配的过程通常会对颗粒图像应用一些变换操作,通过关联函数去判断不同颗粒图像之间的相似程度。图像匹配的算法主要分为两种,即不依赖模型的方法和基于模型的方法,取决于是否存在利用样本先验信息得到的模板。随着图像匹配的完成,颗粒图像需要进行分类。主要利用多元统计分析和主成分分析方法等算法,其他流行的二维颗粒分类技术还有神经网络分类,将图像在二维空间自组织映射(self-organisingmapping,SOM)再进行分类和排序。二维图像分析的目的是,首先通过图像匹配消除旋转和平移的误差,利用类内紧致、类间离散的原则进行图像分类,较终可以对类内颗粒图像进行平均,提高信噪比,从而实现对高分辨率三维结构的构建。宜昌低温冷冻透射电子显微镜技术用途
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