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來源: 發(fā)布時間:2023-09-25

低溫冷凍透射電鏡技術(shù)的特點:相對于常溫透射電鏡,低溫透射電鏡的優(yōu)勢有:①快速冷凍制樣技術(shù)將樣品固定在玻璃態(tài)的冰層中,避免了水或溶劑結(jié)晶對樣品結(jié)構(gòu)的破壞,能夠保持液相中有機分子自組裝體和化學(xué)反應(yīng)中間體的微觀結(jié)構(gòu),避免了樣品干燥引起的結(jié)構(gòu)變化;②高分子及化學(xué)反應(yīng)體系常常具有非平衡態(tài)結(jié)構(gòu),快速冷凍制樣技術(shù)能夠保持住非平衡態(tài)結(jié)構(gòu),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(zhì)材料的微觀結(jié)構(gòu),明顯減少電子束對樣品的損傷。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍透射電鏡通過對樣品的冷凍,降低電子束對樣品的損傷,從而得到更加真實的樣品形貌。蕪湖冷凍電鏡技術(shù)服務(wù)電話

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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)存在于無定形冰中,然后進行冷凍樣品的篩選、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)境中的作用位點和作用機制,相信在不久的將來能夠用于進一步確認(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行小分子微晶結(jié)構(gòu)解析,也可與現(xiàn)有技術(shù)互補,進行生物大分子及其復(fù)合物的微晶結(jié)構(gòu)解析。金華冷凍透射電鏡技術(shù)服務(wù)冷凍電鏡技術(shù)之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點:能耐受電子束轟擊和長期保存。

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冷凍電鏡技術(shù)原理之單顆粒技術(shù):對分散分布的生物大分子分別成像,基于分子結(jié)構(gòu)同一性的假設(shè),對多個圖像進行統(tǒng)計分析,并通過對正、加和平均等圖像操作手段提高信噪比,進一步確認(rèn)二維圖像之間的空間投影關(guān)系后經(jīng)過三維重構(gòu)獲得生物大分子的三維結(jié)構(gòu)方法。其適合的樣品分子量范圍為80~50MD,Zgao分辨率約0.3nm。利用單顆粒技術(shù)獲得三維重構(gòu)的方法主要包括等價線方法、隨機圓錐重構(gòu)法、隨機初始模型迭代收斂重構(gòu)等方法,其基本目標(biāo)是獲得二維圖像之間正確的空間投影關(guān)系,從而進行三維重構(gòu)。

冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細(xì)節(jié):在透射電子顯微鏡下,高能電子束穿透每一個分子,如同X光穿過人的身體一樣,可以拍攝到分子的形貌和它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息。科學(xué)家們利用計算機將樣本里的每一個分子提取出來,把相似的分子予以歸類,然后疊加、平均獲得其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為精細(xì)的圖像,由此得到分子不同方向的二維結(jié)構(gòu),較后經(jīng)過計算機三維重構(gòu)算法,可以得到分子的三維模型。這一過程被稱為冷凍電鏡三維重構(gòu)解析。冷凍電鏡技術(shù)的發(fā)展,使得現(xiàn)在的人類可以對細(xì)胞內(nèi)的生命活動有更多了解。未來,科學(xué)家將借助冷凍電鏡技術(shù)繼續(xù)對復(fù)雜生命體的解讀。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,通過圖像處理算法解析其三維結(jié)構(gòu)。

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單顆粒冷凍電鏡技術(shù)的顆粒挑選:接下來需要從原始數(shù)據(jù)中篩選出顆粒投影,也被稱為“顆粒挑選”,顆粒挑選的好壞也將影響所有后續(xù)的分析和處理過程,是一個重要并且繁瑣的步驟。顆粒挑選方式可以分為手動挑選、半自動挑選和完全自動挑選這幾種。在早期的分析中,對于結(jié)構(gòu)的了解還非常少,優(yōu)先考慮的都是人工挑選。但是自動的顆粒圖像獲取方法的出現(xiàn)使得在很短時間內(nèi)可以收集數(shù)十萬張顆粒圖像,人工挑選大量的顆粒圖像不太現(xiàn)實,并且人工的挑選通常會過于集中于某一類顆粒圖像,導(dǎo)致遺漏和偏差。半自動和全自動的方法主要有以下三類:(1)通過例如降噪、反襯增強、邊緣算子等圖像形態(tài)學(xué)方法搜索區(qū)域,基于數(shù)字圖像處理學(xué)的原理,將顆粒圖像與背景分離開來。(2)基于模板的方法,通過掃描數(shù)據(jù)圖像和已知的模板比較來挑選出潛在的顆粒圖像,模板的來源通常為手動選出的數(shù)據(jù)圖像中較為清晰的顆粒圖像,或者是已知結(jié)構(gòu)的投影。(3)結(jié)合無模板和有模板的方法,通過一些有監(jiān)督的機器學(xué)習(xí)算法進行顆粒挑選。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍掃描電鏡是克服樣品含水問題的一個快速、可靠和有效的方法。嘉興原位冷凍電鏡技術(shù)服務(wù)公司

冷凍電鏡技術(shù)中的單顆粒分析法理論成像分辨率更高。蕪湖冷凍電鏡技術(shù)服務(wù)電話

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。蕪湖冷凍電鏡技術(shù)服務(wù)電話