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(guò)程如下:從原始的電鏡照片中將顆粒圖像挑選出來(lái)，對(duì)其進(jìn)行二維圖像對(duì)中、分類(lèi)和平均，然后通過(guò)計(jì)算等價(jià)線的方法推算各分類(lèi)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(guò)對(duì)原始圖片或分類(lèi)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(lái)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)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。常州冷凍電鏡技術(shù)哪里有

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(jī)分布的同一種生物樣品的二維圖像，然后通過(guò)圖像處理算法解析其三維結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，隨著冷凍電鏡設(shè)備和計(jì)算機(jī)軟硬件的快速發(fā)展，特別是隨著直接電子探測(cè)器在冷凍電鏡中的應(yīng)用，單顆粒冷凍電鏡技術(shù)邁進(jìn)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(lái)越重要的作用。冷凍電鏡通過(guò)記錄單個(gè)生物樣品在傾斜旋轉(zhuǎn)過(guò)程中投影的一系列二維圖像，采用特殊的算法計(jì)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(xì)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。南京低溫冷凍透射電鏡技術(shù)方案冷凍電鏡技術(shù)中的單顆粒分析法在分析具有同質(zhì)性結(jié)構(gòu)的樣品時(shí)表現(xiàn)出更方便、更優(yōu)異的成像能力。

冷凍電鏡技術(shù)原理之電子斷層掃描成像技術(shù)：通過(guò)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(chēng)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(méi)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(lèi)：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)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(guò)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(chǎng)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(chǎng)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(guò)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(wàn)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)。冷凍電鏡技術(shù)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)究竟是什么呢？一直以來(lái)，科學(xué)家們不斷進(jìn)行基礎(chǔ)生命科學(xué)的探究，探究細(xì)胞內(nèi)的生命規(guī)律，為人類(lèi)健康及其他學(xué)科提供借鑒。而分子是生命體中行使功能的較小單元，生命科學(xué)研究也逐步發(fā)展到了微觀生物分子的結(jié)構(gòu)與功能研究階段，以期逐步加深對(duì)生命過(guò)程的認(rèn)知。充分的基礎(chǔ)研究不只能幫助我們深刻認(rèn)識(shí)生命過(guò)程，并且能夠幫助改善人類(lèi)健康和提高人類(lèi)生活質(zhì)量。科學(xué)家們能夠通過(guò)生命科學(xué)研究幫助確定新的藥物靶點(diǎn)，并進(jìn)行基于靶點(diǎn)的藥物篩選，提高藥物研究的成功率、安全性和有效性。并且隨著生物制品尤其抗體大分子藥物的發(fā)展，冷凍電鏡技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于活性生物分子結(jié)構(gòu)的解析中。冷凍電鏡技術(shù)用于生物樣品三維結(jié)構(gòu)解析，包含單顆粒分析、微晶電子衍射和冷凍電子斷層掃描3種技術(shù)。常州冷凍電鏡技術(shù)哪里有

冷凍電鏡技術(shù)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。常州冷凍電鏡技術(shù)哪里有

單顆粒冷凍電鏡技術(shù)二維圖像分析——顆粒圖像的匹配與分類(lèi)：二維顆粒圖像的分類(lèi)是獲取三維結(jié)構(gòu)過(guò)程的第一步。對(duì)二維圖像的分析包括兩部分：顆粒圖像的匹配和顆粒圖像的分類(lèi)。匹配的過(guò)程通常會(huì)對(duì)顆粒圖像應(yīng)用一些變換操作，通過(guò)關(guān)聯(lián)函數(shù)去判斷不同顆粒圖像之間的相似程度。圖像匹配的算法主要分為兩種，即不依賴(lài)模型的方法和基于模型的方法，取決于是否存在利用樣本先驗(yàn)信息得到的模板。隨著圖像匹配的完成，顆粒圖像需要進(jìn)行分類(lèi)。主要利用多元統(tǒng)計(jì)分析和主成分分析方法等算法，其他流行的二維顆粒分類(lèi)技術(shù)還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)，將圖像在二維空間自組織映射(self-organisingmapping，SOM)再進(jìn)行分類(lèi)和排序。二維圖像分析的目的是，首先通過(guò)圖像匹配消除旋轉(zhuǎn)和平移的誤差，利用類(lèi)內(nèi)緊致、類(lèi)間離散的原則進(jìn)行圖像分類(lèi)，較終可以對(duì)類(lèi)內(nèi)顆粒圖像進(jìn)行平均，提高信噪比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高分辨率三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。常州冷凍電鏡技術(shù)哪里有