冷凍電子顯微技術主要包括單顆粒冷凍電鏡技術和冷凍電子斷層掃描技術。單顆粒冷凍電鏡技術首先捕獲大量隨機分布的同一種生物樣品的二維圖像，然后通過圖像處理算法解析其三維結構。近年來，隨著冷凍電鏡設備和計算機軟硬件的快速發展，特別是隨著直接電子探測器在冷凍電鏡中的應用，單顆粒冷凍電鏡技術邁進了原子分辨率水平，在生物學、醫學和新藥研發等領域發揮著越來越重要的作用。冷凍電鏡通過記錄單個生物樣品在傾斜旋轉過程中投影的一系列二維圖像，采用特殊的算法計算，將二維圖像重構為三維斷層圖像。冷凍電鏡主要研究組織、細胞和微生物中的超微結構，它能夠提供生理環境下大分子復合物納米、亞納米甚至近原子尺度的原位結構信息以及其與其它大分子的相互作用信息。冷凍電鏡技術采用的快速冷凍技術關鍵在于“快速”。蘇州原位冷凍電鏡技術哪家好

低溫冷凍透射電鏡技術的特點：相對于常溫透射電鏡，低溫透射電鏡的優勢有：①快速冷凍制樣技術將樣品固定在玻璃態的冰層中，避免了水或溶劑結晶對樣品結構的破壞，能夠保持液相中有機分子自組裝體和化學反應中間體的微觀結構，避免了樣品干燥引起的結構變化;②高分子及化學反應體系常常具有非平衡態結構，快速冷凍制樣技術能夠保持住非平衡態結構，進而得以觀察;③低溫條件能夠盡可能保持有機和高分子等軟物質材料的微觀結構，明顯減少電子束對樣品的損傷。蘇州原位冷凍電鏡技術哪家好冷凍電子顯微鏡技術之樣品成像：低劑量輻照成像，普通樣品材料在進行表征時，電子劑量越高成像質量越好。

冷凍電子顯微鏡技術步驟之圖像采集：冷凍的樣品通過專門的設備一冷凍輸送器轉移到電鏡的樣品室。在照相之前，必須觀察樣品中的水是否處于玻璃態，如果不是則應重新制備樣品。由于生物樣品對高能電子的輻射敏感，照相時必須使用較小曝光技術。經過透射電子顯微鏡中一系列復雜的過程，較終在記錄介質上會形成樣品放大幾千倍至幾十萬倍的圖像。利用計算機對這些放大的圖像進行處理分析即可獲得樣品的精細結構。近年來，一個技術上的重大突破是高分辨率圖像采集設備的開發與應用。基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術開發的直接探測電子成像的裝置使電子顯微放大圖像的信噪比相對過去所使用的底片或電荷耦合元件(CCD)有了很大提高、進而提高了成像的質量。

冷凍電鏡技術的原理：透射電鏡成像過程中，電子束穿透樣品，將樣品的三維電勢密度分布函數沿著電子束的傳播方向投影至與傳播方向垂直的二維平面上。1968年，AronKlug發現ZX截面定理，提出可以通過三維物體不同角度的二維投影在計算機內進行三維重構來解析獲得物體的三維結構。根據這一原理，利用透射電鏡獲得生物樣品多個角度的放大電子顯微圖像，即有可能在計算機里重構出它的三維空間結構。在冷凍電子顯微學結構解析的具體實踐中，依據不同生物樣品的性質及特點，可以采取不同的顯微鏡成像及三維重構方法。目前主要使用的幾種冷凍電子顯微學結構解析方法包括：電子晶體學、單顆粒重構技術、電子斷層掃描重構技術等，它們分別針對不同的生物大分子復合體及亞細胞結構進行解析。基于結構的藥物設計已經逐漸成為藥物開發設計的主流，與此同時冷凍電鏡技術也在蓬勃發展。

冷凍電子顯微鏡技術中單顆粒重構技術：該技術也叫做單顆粒分析，主要適用于結構具有全同性的生物大分子的結構解析，蛋白質的分子量通常要求在100KD以上，在顆粒數目足夠多的情況下，理論上其分辨率可以達到原子水平。該方法的圖像處理和三維重構計算過程如下:從原始的電鏡照片中將顆粒圖像挑選出來，對其進行二維圖像對中、分類和平均，然后通過計算等價線的方法推算各分類圖的取向，利用傅里葉重構法建立始三維結構模型，通過對原始圖片或分類平均圖與結構模型投影的匹配，優化取向參數，進而得到更準確的三維結構模型，如此反復對初始結構模型進行修正，直到收斂獲得較終的結果。單顆粒重構技術近年來發展迅速，應用普遍，不斷有文章報道利用此技術所獲得的大分子復合物的三維結構。冷凍電鏡技術可實現直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品，如生物、高分子材料等。蘇州原位冷凍電鏡技術哪家好

冷凍電鏡技術可以通過揭示細胞里發生的生命過程細節，幫助人們了解很多有意思的生物學現象。蘇州原位冷凍電鏡技術哪家好

冷凍電鏡技術未來之路在何方?除了蛋白等生物大分子外，生物樣品還有很重要的一面是細胞和組織。即使是目前有很多重要的蛋白結構都得到了埃米級別的解析，但由于它們都是純化出來的，已經脫離了原來位置，就如同一片樹葉脫離了大樹，研究的再深刻，目前也只是一葉遮目，不要說推測這片樹葉在森林里的位置，即使是在哪顆特定大樹上的生長部位和結構都很難說。因此解析細胞或組織這樣大尺度的高分辨精細結構具有更普遍的生物學意義。蘇州原位冷凍電鏡技術哪家好

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