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杭州透射電鏡技術(shù)平臺(tái)

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2023-05-05

冷凍電子顯微鏡技術(shù)之樣品成像:低劑量輻照成像,普通的樣品材料在進(jìn)行TEM表征時(shí),電子劑量越高,成像質(zhì)量越好。但生物樣品受到的輻照損傷卻是和累積的輻照總劑量相關(guān)的。更詳細(xì)一點(diǎn)說(shuō),隨著輻照劑量的增加,輻照損傷對(duì)高分辨細(xì)節(jié)的破壞更嚴(yán)重。因此,為了盡可能地獲得更多的細(xì)節(jié),就必須要對(duì)樣品采用用低劑量輻照成像。在冷凍電鏡技術(shù)中,常用的低劑量輻照成像法有兩種:冷凍電子斷層掃描法,單顆粒分析成像法。冷凍電鏡技術(shù)中的電子斷層掃描技術(shù)(cryogeniccomputedtomography):進(jìn)行斷層掃描時(shí),樣品被連續(xù)不停地旋轉(zhuǎn),并在每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度上都進(jìn)行一次成像。每一幅電子顯微像是物體在不同投影方向的二維投影像,經(jīng)傅立葉變換會(huì)得到一系列不同取向的截面,當(dāng)截面足夠多時(shí),會(huì)得到傅立葉空間的三維信息,再經(jīng)傅立葉反變換便能得到物體的三維結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)既完美契合了結(jié)構(gòu)生物學(xué)的基礎(chǔ)研究,又能夠助力加速基于結(jié)構(gòu)的藥物研發(fā)。杭州透射電鏡技術(shù)平臺(tái)

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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)。東莞冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)服務(wù)公司冷凍電鏡技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì):冷凍電鏡單粒子法既可以對(duì)具有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的大分子進(jìn)行研究。

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冷凍電鏡技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì):1、更接近天然狀態(tài):電子斷層成像技術(shù)則可用來(lái)研究一定厚度的亞細(xì)胞器在天然狀態(tài)下的內(nèi)部結(jié)構(gòu),不需要蛋白質(zhì)結(jié)晶。2、適用研究對(duì)象普遍:冷凍電鏡單粒子法既可以對(duì)具有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的大分子進(jìn)行研究,也適合于研究結(jié)構(gòu)不規(guī)則的大分子復(fù)合物,對(duì)于分子量的上限沒(méi)有限制,理論上>100kD的分子在成像技術(shù)能夠保證的情況下可以形成足夠的對(duì)比以進(jìn)行圖像校正。冷凍電鏡技術(shù)作為一種重要的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究方法,它與X射線晶體學(xué)、核磁共振一起構(gòu)成了結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的基礎(chǔ)。

冷凍電子顯微鏡技術(shù)中電子斷層掃描重構(gòu)技術(shù):電子斷層掃描技術(shù)是從一個(gè)物體的投影圖像重構(gòu)獲得物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的技術(shù),通過(guò)獲取同一物體的多個(gè)連續(xù)角度下的二維投影圖來(lái)反向重構(gòu)它的三維結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單地說(shuō),電子斷層掃描技術(shù)就是將一個(gè)物體(樣品)沿著一個(gè)與電子束垂直的軸旋轉(zhuǎn),每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,采集這個(gè)物體在相對(duì)應(yīng)方向上的二維投影像,通過(guò)對(duì)這些二維投影圖的處理(相互配準(zhǔn)),將不同角度的二維投影圖反向重構(gòu)(如加權(quán)背投影等方法),獲得樣品整體三維結(jié)構(gòu)的技術(shù)。電子斷層成像適合于在納米級(jí)尺度上研究不具有結(jié)構(gòu)均一性的蛋白、病毒、細(xì)胞器以及它們之間組成的復(fù)合體的三維結(jié)構(gòu)。與電子晶體學(xué)和單顆粒技術(shù)相比,這種技術(shù)無(wú)需樣品顆粒具有結(jié)構(gòu)同一性,也不強(qiáng)調(diào)樣品具有一定的對(duì)稱(chēng)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(shù)相比,但其在研究非定形、不對(duì)稱(chēng)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。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點(diǎn):冷凍蝕刻的樣品,經(jīng)鉑、碳噴鍍而制備的復(fù)型膜具有很強(qiáng)的立體感。

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為什么要做冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)服務(wù)?a.反應(yīng)樣品溶液里結(jié)構(gòu):如有機(jī)分子組裝成的微球、囊泡、膠束、納米管、片層、水凝膠結(jié)構(gòu)等(往往一般透射拍攝到的都是溶液揮發(fā)干了之后的結(jié)構(gòu),但是這樣的結(jié)構(gòu)無(wú)論是形貌和尺寸和溶液里都有一定差別,現(xiàn)在好多文章的審稿意見(jiàn)都會(huì)需要這類(lèi)結(jié)構(gòu)的透射照片在溶液里的真實(shí)形貌,說(shuō)簡(jiǎn)單了就是讓補(bǔ)一個(gè)冷凍透射);b.不穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu):比如經(jīng)不起強(qiáng)電子束照射的樣品(MOF、COF等若相互作用力結(jié)合的材料,如金屬配位、氫鍵相互作用、親疏水作用力、ππ堆疊等)在強(qiáng)電子束照射下結(jié)構(gòu)會(huì)坍塌,冷凍電鏡全程在-160℃下可以做到對(duì)樣品損害較??;c.生物類(lèi)分子好多都需要冷凍,因?yàn)樯锓肿颖旧矶夹枰谒蛘哐旱却婊?,一些生物樣品?gòu)筑的一些納米結(jié)構(gòu),如納米微球、囊泡、膜、多孔材料等等。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍透射電鏡優(yōu)點(diǎn):樣品臺(tái)穩(wěn)定;第四是全自動(dòng),自動(dòng)換液氮,自動(dòng)換樣品,自動(dòng)維持清潔?;茨系蜏赝干潆婄R技術(shù)服務(wù)電話

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)。杭州透射電鏡技術(shù)平臺(tái)

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。杭州透射電鏡技術(shù)平臺(tái)

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