冷凍電鏡技術揭示生物分子細節(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)構信息,?？茖W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)構更為精細的圖像，由此得到分子不同方向的二維結(jié)構,，較后經(jīng)過計算機三維重構算法,，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解析,。冷凍電鏡技術的發(fā)展,，使得現(xiàn)在的人類可以對細胞內(nèi)的生命活動有更多了解,。未來,，科學家將借助冷凍電鏡技術繼續(xù)對復雜生命體的解讀,。冷凍電鏡技術中的單顆粒分析法理論成像分辨率更高,。十堰低溫冷凍透射電鏡技術服務中心

冷凍電鏡技術基本原理之電鏡三維重構理論：D.DeRosier和A.Klug提出三維重構理論是借助一系列沿不同方向投影的電子顯微像來重構被測物體的立體構型,，利用計算機數(shù)字圖像處理技術進行電子顯微像三維重構測定生物大分子結(jié)構的概念和方法,。透射電子顯微鏡成像過程中，電子束穿透樣品,，將樣品的三維電勢密度分布函數(shù)沿著電子束的傳播方向投影至與傳播方向垂直的二維平面上,。運用中心截面定理，從而可以通過三維物體不同角度的二維投影在計算機內(nèi)進行三維重構來解析獲得物體的三維結(jié)構,。杭州冷凍電鏡技術用途冷凍電鏡技術之冷凍透射電鏡優(yōu)點：透鏡多,，光學性能好。

單顆粒冷凍電鏡技術：生物大分子快速冷凍后,，在低溫下利用透射電子顯微鏡對結(jié)構均一、分散的全同樣品顆粒進行成像,，再經(jīng)圖像處理及重構計算獲得樣品的三維結(jié)構?？裳芯可锎蠓肿釉谌芤褐械慕Y(jié)構及構象變化、無需結(jié)晶,、所需樣品量相對較少，適合于蛋白質(zhì),、病毒等生物大分子及其復合物的結(jié)構生物學研究。樣品制備：可以根據(jù)樣品,、電鏡載網(wǎng)和其他使用條件，摸索合適的單顆粒樣品制備條件,，純化、收集濃度范圍從幾微升50nM至5uM濃度的蛋白溶液來制備單顆粒電鏡樣品,。在-196℃時,，組織中的生物大分子能夠長期保持穩(wěn)定性、細胞活性及組織微觀結(jié)構,，同時，在低溫下,，生物樣品耐受電子輻照劑量增強，且其在電鏡鏡筒的高真空環(huán)境中脫水變形的問題也得以解決,。Vitrobot和EMGP2均能夠提供快速,、簡單、可重復的安自動化樣品玻璃化制備過程,，其在恒定的物理和機械條件下（如溫度,、相對濕度、吸濕條件和冷凍速度）對樣品進行冷凍固定確保生物樣品在低溫狀態(tài)下仍保持天然構象,。

冷凍電鏡技術的應用情況：近年來，冷凍電鏡技術在全球范圍被大眾所熟知,，并且被越來越多的學術界和跨國制藥企業(yè)所采用。在藥物研發(fā)方面,，多個跨國公司已經(jīng)將冷凍電鏡技術用于藥物發(fā)現(xiàn),。雖然冷凍電鏡技術屬于前沿技術,，但目前已經(jīng)有利用冷凍電鏡基于結(jié)構研發(fā)的藥物進入臨床試驗,。冷凍電鏡技術在藥品開發(fā)過程中的應用實例，進一步說明該技術在藥品（生物制品）的質(zhì)量方面有前瞻性的意義,。在回顧技術應用的同時,，也看到了未來冷凍電鏡技術在新藥研發(fā)方面的幾個前瞻方向。我們相信冷凍電鏡在基于結(jié)構的藥物設計,、生物制劑高級結(jié)構表征、冷鏈運輸過程中的質(zhì)量控制中將發(fā)揮越來越重要的作用,。冷凍電鏡“分辨率改變”使其成為獲得優(yōu)于3?結(jié)構的常規(guī)技術,。

冷凍電子顯微鏡技術中單顆粒重構技術：該技術也叫做單顆粒分析,，主要適用于結(jié)構具有全同性的生物大分子的結(jié)構解析，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，利用傅里葉重構法建立始三維結(jié)構模型,，通過對原始圖片或分類平均圖與結(jié)構模型投影的匹配，優(yōu)化取向參數(shù),，進而得到更準確的三維結(jié)構模型，如此反復對初始結(jié)構模型進行修正,，直到收斂獲得較終的結(jié)果。單顆粒重構技術近年來發(fā)展迅速,，應用普遍，不斷有文章報道利用此技術所獲得的大分子復合物的三維結(jié)構,。冷凍電子顯微鏡技術步驟樣品制備注意：用于冷凍電鏡研究的生物樣品必須非常純凈。杭州冷凍電鏡技術用途

冷凍電鏡技術,，是在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術,。十堰低溫冷凍透射電鏡技術服務中心

冷凍電鏡技術究竟是什么呢？一直以來,，科學家們不斷進行基礎生命科學的探究,，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,，冷凍電鏡技術越來越多地應用于活性生物分子結(jié)構的解析中。十堰低溫冷凍透射電鏡技術服務中心