電子斷層成像技術

電子斷層成像技術可用來研究細胞器或細胞結構，以及一些巨大的超分子復合物。對于電子斷層成像技術，有兩方面很重要，第一，是使用透射電鏡進行斷層成像，獲得三維物體的二維投影像；第二是低溫保存生物樣品的天然狀態。通過對同一樣品每間隔一定角度拍攝一幅照片，通常是在-70°到+70°的角度之間，得到幾十幅代表同一結構不同角度下的二維投影像，然后對這一系列投影像對正，用加權背投影的方法獲得樣品的空間結構。然而獲得足夠的一系列傾斜樣品的斷層圖證明是對技術上的一個挑戰。主要問題是究竟需要多少斷層圖。我們獲得的斷層圖像的分辨率依賴于樣品的厚度和獲得的相應投影圖像的數量。這樣，如果想獲得厚度為0.25μm樣品的分子分辨率（0.5nm）的圖像，大約需要160張相同空間的投影圖。該方法顯示的是完整結構系統的靜態結構信息，而冷凍電鏡單粒子法是從成千上萬的單粒子圖象中重構出超微分子結構，是以生物分子的功能動力學為特點。樣品制備同樣很關鍵。冷凍含水技術雖說日趨成熟，但對電子斷層成像來說仍面臨挑戰：1、樣品的厚度超出了冷凍電鏡的適用范圍，這就要求有特殊的設備，采用高壓冷凍或高速冷凍（slam-freezing）

2、冰凍含水樣品很難制成超薄切片，世界上只有少數幾個實驗室能做到，

3、該技術需要對同一樣品進行重復照射，自組裝斷層成像技術使電子輻射累計量達最低減少對樣品的損傷。

然而，這樣的保護措施（樣品不被固定也不染色）也有一定的弊端：包埋在無定型冰中的生物樣品產生的投影像對比度很低，而且隨著樣品的厚度增加而降低。為此，通過在非常規的欠焦狀態下成像已獲得較高的對比度，也就是10nm或更高。另一種解決的方法就是通過濾掉非彈性散射電子來減少電子束對樣品的損傷，對于較厚的樣品可以使用較高的加速電壓比如300KV以增加其穿透能力。

電子斷層成像術的主要優勢在于解決不具備周期性或全同性的生物大分子復合體系或細胞器的結構 ,如線粒體、高爾基體、細胞等 ,這些不具全同性的粒子結構是無法用其他方法解析的。通過電子斷層成像術得到的細胞結構 ,現在已能到 5ｎｍ左右的分辨率 ,在這個分辨率下分子量大于 400ｋＤ的結構可以精確定位在細胞中。