三維冷凍電鏡技術

三維冷凍電鏡技術
冷凍電鏡經過近三十年的發展,。冷凍電鏡技術已成為研究生物大分子結構與功能的強有力的武器。這種方法采用高壓快速液氮冷凍方法使樣品包埋在玻璃態的水環境中，這種環境接近于生理狀態，減少了樣品在制備過程中的結構破壞，使我們能夠觀察到生物大分子在天然狀態下的結構。同時冷凍的速度極快，這就有可能把細胞在其生理活動（例如，肌肉收縮）的某些特定時刻固定下來，并進而顯示此時的結構特點，進而可通過不同功能狀態的瞬時構像變化來研究生物分子的功能。冷凍電鏡獲得的是處于天然狀態下未經染色的分子的二維投影像。將樣品進行不同角度的傾斜所獲得的數據進行綜合分析，并依據樣品的不同特性使用不同的重構技術獲得分子的結構。。由于樣品未經染色，很容易受到電子束的損傷。將樣品快速冷凍（樣品處于玻璃態）并在低溫下觀察樣品，一定程度上可以減少電子束對樣品的損傷，因此稱為冷凍電鏡。為了使樣品能夠在整個成像過程中受到的輻射總劑量損傷最小，而又能產生可分辨的圖像，大約只有10-20e/ 2（液氦溫度下：4.3K）或5e/ 2（液氮溫度下：77K）可以用來成像，這樣低的輻射劑量會導致圖象信躁比（SNR）較低。因此要獲得大量的圖象來進行矯正和平均以增加SNR從而獲得結構信息。場發射槍的應用提高了原始數據的質量，新的計算機軟件的應用使遠距離顯微操做和記錄成為可能。電子晶體學，單粒子法，電子斷層成像技術分別針對較小的對稱結構，較大的不對襯結構和更大的亞細胞結構進行三維重構和功能研。