單顆粒冷凍電鏡技術的圖像處理技術:經(jīng)過多年的發(fā)展,目前冷凍電鏡的數(shù)據(jù)處理部分主要包含了以下的流程:(1)襯度傳遞函數(shù)的修正(CTFcorrection);(2)樣品分子投影數(shù)據(jù)的篩選(particleselection);(3)二維投影數(shù)據(jù)的分類和降噪(2Danalysis);(4)三維模型的重構(gòu)和優(yōu)化(3Dreconstructionandrefinement);(5)多重構(gòu)象的結(jié)構(gòu)分析(heterogeneityanalysis);(6)對重建結(jié)構(gòu)分辨率的分析(structureresolutionassessment);(7)結(jié)合生物化學原理和實驗數(shù)據(jù)對三維結(jié)構(gòu)的解讀(modelinterpretationandvalidation)。冷凍電鏡技術之冷凍透射電鏡是將樣品冷卻到液氮溫度,用于觀測蛋白、生物切片等對溫度敏感的樣品。深圳生物冷凍透射電子顯微鏡技術哪里有
冷凍電鏡技術解析結(jié)構(gòu)的一般流程是怎樣的?對樣品的要求是什么?冷凍電鏡解析蛋白結(jié)構(gòu)一般流程為:蛋白表達純化;負染樣品準備:約2小時完成;負染樣品的數(shù)據(jù)收集:約8小時完成;冷凍樣品的準備:約4小時完成;冷凍樣品的數(shù)據(jù)收集:48-120小時完成。三維結(jié)構(gòu)重建。冷凍電鏡解析蛋白結(jié)構(gòu)對蛋白質(zhì)的要求:分子量:一般需要樣品的分子量在200kD以上。緩沖液:緩沖液中不能含有多糖,DMSO,甘油等有機物質(zhì),這些會降低樣品的襯度,難以獲得高分辨的三維結(jié)構(gòu)。一般而言,緩沖液為20mMHepes,150mMNaCl。濃度:一般而言,可溶性蛋白濃度應在1mg/ml左右,膜蛋白應保證濃度在5mg/ml左右。體積:20ul足夠(前提是需要蛋白濃度達標,做一個樣品3ul左右)。均一性:分子篩行為表現(xiàn)為單一的峰,均一性大于90%。合肥低溫冷凍透射電子顯微鏡技術服務冷凍電鏡技術之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點:可研究細胞內(nèi)的膜性結(jié)構(gòu)及內(nèi)含物結(jié)構(gòu)。
冷凍電子顯微鏡技術步驟之樣品制備: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。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。
冷凍電鏡技術的應用場景:冷凍電鏡主要應用在結(jié)構(gòu)生物學和材料科學當中,如在2020戴口罩戴口罩中研究人員通過冷凍電鏡技術在解析病毒結(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,研究人員將戴口罩的結(jié)構(gòu)與其他幾種冠狀病毒進行了比較,發(fā)現(xiàn)2019-nCoV的S蛋白整體結(jié)構(gòu)與SARS病毒S蛋白的整體結(jié)構(gòu)相似,各個結(jié)構(gòu)之間具有高度同源性。在材料科學的應用中,冷凍電鏡技術在一些對電子束、熱敏感材料,如鈣鈦礦材料、某些高分子材料、水凝膠、量子點等精細結(jié)構(gòu)的物理表征與機理研究中也具有巨大的應用潛力。冷凍電鏡技術測定結(jié)構(gòu)的幾種方法:X射線晶體學、NMR、和冷凍電鏡技術。
冷凍電鏡技術揭示生物分子細節(jié):科學家在透射電子顯微鏡之上發(fā)明了冷凍電鏡,實現(xiàn)了生物分子“近原子級”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。在過去幾年里,冷凍電子顯微鏡技術逐漸成為結(jié)構(gòu)生物學的重要研究工具。冷凍電鏡技術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將其瞬間冷凍至液氮溫度下。冷凍速度非??欤灾劣谒o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。冷凍電鏡技術可實現(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。徐州快速冷凍顯微鏡技術哪家好
冷凍電鏡技術中的單顆粒分析法理論成像分辨率更高。深圳生物冷凍透射電子顯微鏡技術哪里有
冷凍電子顯微鏡技術中電子斷層掃描重構(gòu)技術:電子斷層掃描技術是從一個物體的投影圖像重構(gòu)獲得物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的技術,通過獲取同一物體的多個連續(xù)角度下的二維投影圖來反向重構(gòu)它的三維結(jié)構(gòu)。簡單地說,電子斷層掃描技術就是將一個物體(樣品)沿著一個與電子束垂直的軸旋轉(zhuǎn),每旋轉(zhuǎn)一個角度,采集這個物體在相對應方向上的二維投影像,通過對這些二維投影圖的處理(相互配準),將不同角度的二維投影圖反向重構(gòu)(如加權背投影等方法),獲得樣品整體三維結(jié)構(gòu)的技術。電子斷層成像適合于在納米級尺度上研究不具有結(jié)構(gòu)均一性的蛋白、病毒、細胞器以及它們之間組成的復合體的三維結(jié)構(gòu)。與電子晶體學和單顆粒技術相比,這種技術無需樣品顆粒具有結(jié)構(gòu)同一性,也不強調(diào)樣品具有一定的對稱性。因此,雖然目前電子斷層成像所獲得的結(jié)構(gòu)的分辨率(約4~10納米)不能與以上兩種技術相比,但其在研究非定形、不對稱和不具全同性的生物樣品的三維結(jié)構(gòu)和功能中有著不可替代的作用。深圳生物冷凍透射電子顯微鏡技術哪里有