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到原子水平。該方法的圖像處理和三維重構(gòu)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(gòu)法建立始三維結(jié)構(gòu)模型，通過對原始圖片或分類平均圖與結(jié)構(gòu)模型投影的匹配，優(yōu)化取向參數(shù)，進而得到更準確的三維結(jié)構(gòu)模型，如此反復對初始結(jié)構(gòu)模型進行修正，直到收斂獲得較終的結(jié)果。單顆粒重構(gòu)技術(shù)近年來發(fā)展迅速，應(yīng)用普遍，不斷有文章報道利用此技術(shù)所獲得的大分子復合物的三維結(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(jié)構(gòu)。近年來，隨著冷凍電鏡設(shè)備和計算機軟硬件的快速發(fā)展，特別是隨著直接電子探測器在冷凍電鏡中的應(yīng)用，單顆粒冷凍電鏡技術(shù)邁進了原子分辨率水平，在生物學、醫(yī)學和新藥研發(fā)等領(lǐng)域發(fā)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(zhuǎn)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(gòu)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(jié)構(gòu)，它能夠提供生理環(huán)境下大分子復合物納米、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這些電子顯微圖像根據(jù)傾轉(zhuǎn)幾何關(guān)系進行重構(gòu)的方法稱為電子斷層掃描成像技術(shù)。該方法主要應(yīng)用于細胞及亞細胞器，以及沒有固定結(jié)構(gòu)的生物大分子復合物(分子量范圍為800kD)，Zgao分辨率約2nm。冷凍電鏡的分類：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：冷凍電子顯微學解析生物大分子及細胞結(jié)構(gòu)的中心是透射電鏡成像，其基本過程包括樣品制備、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中被加速至亞光速并在高真空的顯微鏡內(nèi)部運動，根據(jù)高速運動的電子在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理，透射電鏡中的一系列電磁透鏡對電子進行匯聚，并對穿透樣品過程中與樣品發(fā)生相互作用的電子進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(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)與X射線晶體學、核磁共振一起構(gòu)成了高分辨率結(jié)構(gòu)生物學研究的基礎(chǔ)。

冷凍電鏡技術(shù)究竟是什么呢？一直以來，科學家們不斷進行基礎(chǔ)生命科學的探究，探究細胞內(nèi)的生命規(guī)律，為人類健康及其他學科提供借鑒。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，以期逐步加深對生命過程的認知。充分的基礎(chǔ)研究不只能幫助我們深刻認識生命過程，并且能夠幫助改善人類健康和提高人類生活質(zhì)量?？茖W家們能夠通過生命科學研究幫助確定新的藥物靶點，并進行基于靶點的藥物篩選，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：二維顆粒圖像的分類是獲取三維結(jié)構(gòu)過程的第一步。對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。匹配的過程通常會對顆粒圖像應(yīng)用一些變換操作，通過關(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信息得到的模板。隨著圖像匹配的完成，顆粒圖像需要進行分類。主要利用多元統(tǒng)計分析和主成分分析方法等算法，其他流行的二維顆粒分類技術(shù)還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類，將圖像在二維空間自組織映射(self-organisingmapping，SOM)再進行分類和排序。二維圖像分析的目的是，首先通過圖像匹配消除旋轉(zhuǎn)和平移的誤差，利用類內(nèi)緊致、類間離散的原則進行圖像分類，較終可以對類內(nèi)顆粒圖像進行平均，提高信噪比，從而實現(xiàn)對高分辨率三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。常州冷凍電鏡技術(shù)哪里有