宜昌透射电子显微镜技术原理

时间:2023年05月13日 来源:

冷冻电镜技术的独特优势:1、更接近天然状态:电子断层成像技术则可用来研究一定厚度的亚细胞器在天然状态下的内部结构,不需要蛋白质结晶。2、适用研究对象普遍:冷冻电镜单粒子法既可以对具有对称结构的大分子进行研究,也适合于研究结构不规则的大分子复合物,对于分子量的上限没有限制,理论上>100kD的分子在成像技术能够保证的情况下可以形成足够的对比以进行图像校正。冷冻电镜技术作为一种重要的结构生物学研究方法,它与X射线晶体学、核磁共振一起构成了结构生物学研究的基础。冷冻电镜技术之冷冻蚀刻电子显微镜优点:能耐受电子束轰击和长期保存。宜昌透射电子显微镜技术原理

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冷冻电镜技术的原理:冷冻电子显微学解析生物大分子及细胞结构的中心是透射电镜成像,其基本过程包括样品制备、透射电镜成像、图像处理及结构解析等几个基本步骤。在透射电镜成像中,电子枪产生的电子在高压电场中被加速至亚光速并在高真空的显微镜内部运动,根据高速运动的电子在磁场中发生偏转的原理,透射电镜中的一系列电磁透镜对电子进行汇聚,并对穿透样品过程中与样品发生相互作用的电子进行聚焦成像以及放大,Z后在记录介质上形成样品放大几千倍至几十万倍的图像,利用计算机对这些放大的图像进行处理分析即可获得样品的精细结构。温州TEM技术品牌冷冻电子显微镜技术步骤样品制备注意:用于冷冻电镜研究的生物样品必须非常纯净。

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冷冻电子显微技术主要包括单颗粒冷冻电镜技术和冷冻电子断层扫描技术。单颗粒冷冻电镜技术首先捕获大量随机分布的同一种生物样品的二维图像,然后通过图像处理算法解析其三维结构。近年来,随着冷冻电镜设备和计算机软硬件的快速发展,特别是随着直接电子探测器在冷冻电镜中的应用,单颗粒冷冻电镜技术迈进了原子分辨率水平,在生物学、医学和新药研发等领域发挥着越来越重要的作用。冷冻电镜通过记录单个生物样品在倾斜旋转过程中投影的一系列二维图像,采用特殊的算法计算,将二维图像重构为三维断层图像。冷冻电镜主要研究组织、细胞和微生物中的超微结构,它能够提供生理环境下大分子复合物纳米、亚纳米甚至近原子尺度的原位结构信息以及其与其它大分子的相互作用信息。

单颗粒冷冻电镜技术样品的筛选和数据采集:在开始高分辨数据采集前,可以利用冷冻电镜先对样品质量进行评估,包括但不限于蛋白浓度、稳定性和分布,冰层厚度、质量和载网各处的均一性等的检查。用户可以在120kV电镜或200kV电镜上进行此筛样过程。待到样品通过筛选,用户可以利用300kV或200kV电镜采集更大的数据量来帮助开展2D和3D分析。200kV-TalosArctica透射电镜配备了直接电子探测相机FalconIII,在样品质量较高时,较高可以获得<3Å的数据。目前的300kV-TitianKrios透射电镜有两套,其中一台配备了目前行业前列的K3直接电子探测相机,另一台配备有K2相机和能量过滤器,两套电镜均能够进行全自动、长时间无人照看的数据收集操作,可实现样品的大规模数据采集,并获得极高分辨率的结构信息。收集得到数以万计的单颗粒物照片后,用户可以使用平台集群已安装的常用三维重构计算软件以及相关生物软件对数据集进行计算处理。冷冻电镜技术之冷冻透射电镜优点:样品台稳定;第四是全自动,自动换液氮,自动换样品,自动维持清洁。

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单颗粒冷冻电镜技术二维图像分析——颗粒图像的匹配与分类:二维颗粒图像的分类是获取三维结构过程的第一步。对二维图像的分析包括两部分:颗粒图像的匹配和颗粒图像的分类。匹配的过程通常会对颗粒图像应用一些变换操作,通过关联函数去判断不同颗粒图像之间的相似程度。图像匹配的算法主要分为两种,即不依赖模型的方法和基于模型的方法,取决于是否存在利用样本先验信息得到的模板。随着图像匹配的完成,颗粒图像需要进行分类。主要利用多元统计分析和主成分分析方法等算法,其他流行的二维颗粒分类技术还有神经网络分类,将图像在二维空间自组织映射(self-organisingmapping,SOM)再进行分类和排序。二维图像分析的目的是,首先通过图像匹配消除旋转和平移的误差,利用类内紧致、类间离散的原则进行图像分类,较终可以对类内颗粒图像进行平均,提高信噪比,从而实现对高分辨率三维结构的构建。冷冻电镜技术具有更接近天然状态、适用研究对象普遍等优势。宜昌透射电子显微镜技术原理

冷冻电镜技术的独特优势:更接近天然状态,不需要蛋白质结晶。宜昌透射电子显微镜技术原理

什么是冷冻电镜技术?冷冻电镜技术,全称是冷冻电子显微镜技术,是在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术。冷冻电镜技术,是一种重要的结构生物学研究方法,它与X射线晶体学、核磁共振一起构成了高分辨率结构生物学研究的基础。冷冻电镜技术的研究,主要是冷冻成像和蛋白快速冷冻技术。根据诺贝尔奖评委会的说法,冷冻电镜技术使生物分子成像,变得更加简单,把生物化学带入了一个新纪元。这项技术可以用来确定,溶液中生物分子的高清晰度结构。冷冻电镜技术其实比较抽象,一直以来它主要的问题是其图像噪音极高、信号极低,研究的目标是从中提取近原子分辨率的结构信息。可以形象的比喻为在一个机器轰鸣的工厂,监测一只蚂蚁爬行的声音。冷冻电镜的目标,就是要完成这项艰巨的任务。因此,可见这项技术成果的科学价值。宜昌透射电子显微镜技术原理

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