冷凍電子顯微技術學解析生物大分子及細胞結構的中心是透射電子顯微鏡成像,包括樣品制備、圖像采集、圖像處理及三維重構等幾個基本步驟。三維重構：數據處理的較終目的是為了獲得生物樣品的三維質量密度圖，由二維圖像推知三維結構的方法即三維重構。其理論原理是在1968年由DeRosier和Klug提出的中心截面定理:一個函數沿某方向投影函數的傅里葉變換等于此函數的傅里葉變換通過原點且垂直于此投影方向的截面函數。由于樣品性質的不同，圖像分析的方法也有差異。冷凍電鏡技術主要應用在單個蛋白質分子結構的分析方面。珠海低溫透射電鏡技術品牌

冷凍電子顯微鏡技術中電子斷層掃描重構技術：電子斷層掃描技術是從一個物體的投影圖像重構獲得物體內部結構的技術，通過獲取同一物體的多個連續角度下的二維投影圖來反向重構它的三維結構。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，每旋轉一個角度，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(如加權背投影等方法)，獲得樣品整體三維結構的技術。電子斷層成像適合于在納米級尺度上研究不具有結構均一性的蛋白、病毒、細胞器以及它們之間組成的復合體的三維結構。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構同一性，也不強調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構的分辨率(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構和功能中有著不可替代的作用。珠海低溫透射電鏡技術品牌冷凍電鏡技術的獨特優勢：適合于研究結構不規則的大分子復合物，對于分子量的上限沒有限制。

冷凍電鏡技術的儀器結構：冷凍電子顯微鏡的儀器結構與透射電子顯微鏡的基本結構相似，只是在進樣之前搭載了液態乙烷罐與冷凍倉，保證在樣品快速冷凍后能夠即刻轉移至樣品倉內。冷凍室：在實際操作中，向液態乙烷中投入樣品時，乙烷會在樣品周圍快速沸騰，形成絕緣氣態膜，減慢向低溫液體的熱傳遞，稱為萊頓弗羅斯效果好應。因此要使厚度超過幾微米的樣品中的水以足夠高的冷卻速度產生非晶冰非常困難。冷凍室中加入旋轉葉片真空泵將冷凍劑泵入，可以提高冷卻速度。

冷凍電鏡技術測定結構的幾種方法：X射線晶體學、NMR、和冷凍電鏡技術各有優缺點，將這幾種方法結合共同研究結構與功能將使結構生物學家對所研究的分子有更為全部的理解，而這些信息是單用任何一個方法所無法獲得的。將X射線晶體模型與經電鏡獲得的密度圖重合可以對電鏡三維重構的結構作更詳盡的解釋，例如將牛的水通道（AQP1,與人的有90%同源性）的高分辨率的晶體結構與先前用冷凍電鏡技術重構出來的人的中等分辨率水通道的三維結構進行比較，可以進一步確定冷凍電鏡獲得的中等分辨率的結構，同時也顯示出了冷凍電鏡技術的優勢和局限性。另一方面，較低分辨率的電鏡三維重構模型可以用來解釋病毒或大分子的晶體結構。而且，將X射線晶體的精細結構與冷凍電鏡的重構模型結合構建生物大分子復合物在發揮功生物學功能過程中出現的構像變化模型。這很大程度增加了我們對于復雜分子的活動機制的理解。電子顯微技術，成像技術，計算機技術，生物信息技術等不同學科的結合，將為我們提供研究生命現象與本質的強有力的手段。冷凍電鏡技術測定結構的幾種方法：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：科學家在透射電子顯微鏡之上發明了冷凍電鏡，實現了生物分子“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行其功能。在過去幾年里，冷凍電子顯微鏡技術逐漸成為結構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。冷凍速度非常快，以至于水膜無法形成晶體，而是形成一層玻璃態的冰。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構，被稱為冷凍電鏡技術。冷凍電鏡技術也正在成為助力醫藥研發的有力手段。珠海低溫透射電鏡技術品牌

冷凍電鏡技術與X射線晶體學、核磁共振一起構成了高分辨率結構生物學研究的基礎。珠海低溫透射電鏡技術品牌

冷凍電鏡技術基本原理之電鏡三維重構理論：D.DeRosier和A.Klug提出三維重構理論是借助一系列沿不同方向投影的電子顯微像來重構被測物體的立體構型，利用計算機數字圖像處理技術進行電子顯微像三維重構測定生物大分子結構的概念和方法。透射電子顯微鏡成像過程中，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。運用中心截面定理，從而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。珠海低溫透射電鏡技術品牌

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