廣州冷凍電鏡技術(shù)應(yīng)用

冷凍電子顯微鏡技術(shù)中單顆粒重構(gòu)技術(shù)：該技術(shù)也叫做單顆粒分析，主要適用于結(jié)構(gòu)具有全同性的生物大分子的結(jié)構(gòu)解析，蛋白質(zhì)的分子量通常要求在100KD以上，在顆粒數(shù)目足夠多的情況下，理論上其分辨率可以達(dá)到原子水平。該方法的圖像處理和三維重構(gòu)計(jì)算過程如下:從原始的電鏡照片中將顆粒圖像挑選出來，對(duì)其進(jìn)行二維圖像對(duì)中、分類和平均，然后通過計(jì)算等價(jià)線的方法推算各分類圖的取向，利用傅里葉重構(gòu)法建立始三維結(jié)構(gòu)模型，通過對(duì)原始圖片或分類平均圖與結(jié)構(gòu)模型投影的匹配，優(yōu)化取向參數(shù)，進(jìn)而得到更準(zhǔn)確的三維結(jié)構(gòu)模型，如此反復(fù)對(duì)初始結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行修正，直到收斂獲得較終的結(jié)果。單顆粒重構(gòu)技術(shù)近年來發(fā)展迅速，應(yīng)用普遍，不斷有文章報(bào)道利用此技術(shù)所獲得的大分子復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)。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)。廣州冷凍電鏡技術(shù)應(yīng)用

冷凍電鏡技術(shù)近年來獲得了迅猛的發(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，較后進(jìn)行信號(hào)處理，得到樣品的結(jié)構(gòu)。嘉興TEM技術(shù)哪里有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)。

冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細(xì)節(jié)：冷凍電鏡可以通過揭示細(xì)胞里發(fā)生的生命過程細(xì)節(jié)，幫助人們了解很多有意思的生物學(xué)現(xiàn)象。比如，我們吃辣椒會(huì)覺得辣，是因?yàn)槔苯防镉幸环N叫做辣椒素的小分子。辣椒素與位于舌頭神經(jīng)末梢的膜蛋白TPRV1結(jié)合，打開膜蛋白上的一個(gè)通道，讓細(xì)胞膜外面的離子向細(xì)胞膜內(nèi)部流動(dòng)，這樣微小的流動(dòng)產(chǎn)生的電流通過神經(jīng)纖維較終傳遞到我們的大腦，讓我們感受到辣的感覺。2013年，科學(xué)家利用冷凍電鏡技術(shù)，以近原子分辨率解析了膜蛋白TRPV1的通道結(jié)構(gòu)，以及它與辣椒素相互結(jié)合的結(jié)構(gòu)。人們由此了解到，實(shí)際上是由于辣椒素結(jié)合到4個(gè)亞基所組成的通道膜蛋白上把孔道撐開，才使得離子可以穿透。

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(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。單顆粒冷凍電鏡技術(shù)首先捕獲大量隨機(jī)分布的同一種生物樣品的二維圖像，通過圖像處理算法解析其三維結(jié)構(gòu)。

冷凍電子顯微鏡技術(shù)：目前使用的幾種主要的結(jié)構(gòu)解析方法包括:電子晶體學(xué)單顆粒重構(gòu)技術(shù)和電子斷層掃描重構(gòu)技術(shù)等。電子晶體學(xué)：電子晶體學(xué)技術(shù)利用電子顯微鏡的成像和電子衍射的功能，從生物大分子的二維晶體獲取結(jié)構(gòu)信息，解析其三維結(jié)構(gòu)。生物大分子在空間中有序排列，可以形成三維晶體，也可以形成二維晶體對(duì)于二維晶體來說，其只在X-Y平面內(nèi)具有平移對(duì)稱性，電子波照射到二維晶體上時(shí)能夠發(fā)生衍射。根據(jù)電子顯微鏡記錄的二維圖像來確定相位，利用二維晶體的衍射圖譜來確定振幅，從而通過反傅里葉變換計(jì)算出大分子的密度投影，之后再利用三維重構(gòu)技術(shù)獲得大分子的三維結(jié)構(gòu)圖，從而解析出生物大分子的三維結(jié)構(gòu)。該方法的特點(diǎn)是解析分辨率較高，可達(dá)到近原子分辨率。但獲得蛋白的二維晶體來作為樣品，仍然是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的工作。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。廣州冷凍電鏡技術(shù)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。廣州冷凍電鏡技術(shù)應(yīng)用

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)。廣州冷凍電鏡技術(shù)應(yīng)用

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