蕪湖低溫電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用

冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細(xì)節(jié)：冷凍電鏡可以通過(guò)揭示細(xì)胞里發(fā)生的生命過(guò)程細(xì)節(jié)，幫助人們了解很多有意思的生物學(xué)現(xiàn)象。比如，我們吃辣椒會(huì)覺(jué)得辣，是因?yàn)槔苯防镉幸环N叫做辣椒素的小分子。辣椒素與位于舌頭神經(jīng)末梢的膜蛋白TPRV1結(jié)合，打開(kāi)膜蛋白上的一個(gè)通道，讓細(xì)胞膜外面的離子向細(xì)胞膜內(nèi)部流動(dòng)，這樣微小的流動(dòng)產(chǎn)生的電流通過(guò)神經(jīng)纖維較終傳遞到我們的大腦，讓我們感受到辣的感覺(jué)。2013年，科學(xué)家利用冷凍電鏡技術(shù)，以近原子分辨率解析了膜蛋白TRPV1的通道結(jié)構(gòu)，以及它與辣椒素相互結(jié)合的結(jié)構(gòu)。人們由此了解到，實(shí)際上是由于辣椒素結(jié)合到4個(gè)亞基所組成的通道膜蛋白上把孔道撐開(kāi)，才使得離子可以穿透。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，通過(guò)圖像處理算法解析其三維結(jié)構(gòu)。蕪湖低溫電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用

冷凍電子顯微技術(shù)學(xué)解析生物大分子及細(xì)胞結(jié)構(gòu)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(gòu)等幾個(gè)基本步驟。三維重構(gòu)：數(shù)據(jù)處理的較終目的是為了獲得生物樣品的三維質(zhì)量密度圖，由二維圖像推知三維結(jié)構(gòu)的方法即三維重構(gòu)。其理論原理是在1968年由DeRosier和Klug提出的中心截面定理:一個(gè)函數(shù)沿某方向投影函數(shù)的傅里葉變換等于此函數(shù)的傅里葉變換通過(guò)原點(diǎn)且垂直于此投影方向的截面函數(shù)。由于樣品性質(zhì)的不同，圖像分析的方法也有差異。廈門單顆粒冷凍電鏡技術(shù)服務(wù)冷凍電鏡技術(shù)之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點(diǎn)：樣品通過(guò)冷凍，可使其微細(xì)結(jié)構(gòu)接近于活的狀態(tài)。

冷凍電鏡技術(shù)是什么呢？冷凍電鏡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)。冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)（cryo-EMSPA）是一種以單顆粒形式分析生物分子組裝的新方法，通過(guò)將負(fù)染電鏡篩選獲得的合適濃度的生物分子樣品快速冷凍，使生物大分子以近天然狀態(tài)存在于無(wú)定形冰中，然后進(jìn)行冷凍樣品的篩選、數(shù)據(jù)收集和三維結(jié)構(gòu)解析，從而獲得高分辨率的生物分子結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)能夠從分子層面進(jìn)行詳細(xì)的研究，解析基于結(jié)構(gòu)的藥物研發(fā)的分子基礎(chǔ)，而冷凍電子斷層掃描能夠從亞細(xì)胞水平觀察目標(biāo)分子在原位細(xì)胞環(huán)境中的作用位點(diǎn)和作用機(jī)制，相信在不久的將來(lái)能夠用于進(jìn)一步確認(rèn)基于結(jié)構(gòu)的藥物研究的可靠性。微晶電子衍射不只能夠進(jìn)行小分子微晶結(jié)構(gòu)解析，也可與現(xiàn)有技術(shù)互補(bǔ)，進(jìn)行生物大分子及其復(fù)合物的微晶結(jié)構(gòu)解析。

冷凍電鏡技術(shù)基本原理之三維冷凍電鏡技術(shù)：樣品經(jīng)過(guò)在液氮中的冷凍固定，使得生物大分子中的H2O分子以玻璃態(tài)的形式存在，保持低溫，將樣品放入顯微鏡，高度相干的電子作為光源從上面照射下來(lái)，透過(guò)樣品和附近的冰層，受到散射，利用探測(cè)器和透鏡系統(tǒng)把散射的信號(hào)成像記錄下來(lái)，再進(jìn)行信號(hào)處理，較后利用三維重構(gòu)的技術(shù)得到樣品的三維結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)分辨率高：光學(xué)顯微鏡的分辨率為0.2μm，透射電子顯微鏡的分辨率為0.2nm，透射電子顯微鏡在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上放大了1000倍。冷凍電鏡技術(shù)中單顆粒分析法優(yōu)點(diǎn)：解析生物大分子的理論分辨率可達(dá)原子級(jí)。

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?。籧.生物類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)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。廈門單顆粒冷凍電鏡技術(shù)服務(wù)

冷凍電鏡技術(shù)就是在傳統(tǒng)透射電子顯微鏡之上，加上了低溫傳輸系統(tǒng)和冷凍防污染系統(tǒng)。蕪湖低溫電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用

冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細(xì)節(jié)：科學(xué)家在透射電子顯微鏡之上發(fā)明了冷凍電鏡，實(shí)現(xiàn)了生物分子“近原子級(jí)”的分辨率，讓人類終于可以一窺究竟生物分子是如何執(zhí)行其功能。在過(guò)去幾年里，冷凍電子顯微鏡技術(shù)逐漸成為結(jié)構(gòu)生物學(xué)的重要研究工具。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，然后利用快速冷凍技術(shù)將其瞬間冷凍至液氮溫度下。冷凍速度非?？?，以至于水膜無(wú)法形成晶體，而是形成一層玻璃態(tài)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(jié)構(gòu)，被稱為冷凍電鏡技術(shù)。蕪湖低溫電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用

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