冷凍電鏡技術，是用于掃描電鏡的很低溫冷凍制樣及傳輸技術(Cryo-SEM)，可實現直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品，如生物、高分子材料等。電鏡觀察：樣品經過很低溫冷凍、斷裂、鍍膜制樣（噴金/噴碳）等處理后，通過冷凍傳輸系統放入電鏡內的冷臺（溫度可至-185℃）即可進行觀察。其中，快速冷凍技術可使水在低溫狀態下呈玻璃態，減少冰晶的產生，從而不影響樣品本身結構，冷凍傳輸系統保證在低溫狀態下對樣品進行電鏡觀察。冷凍電鏡技術之冷凍蝕刻電子顯微鏡優點：樣品通過冷凍，可使其微細結構接近于活的狀態。連云港TEM技術平臺

冷凍電子顯微技術主要包括單顆粒冷凍電鏡技術和冷凍電子斷層掃描技術。單顆粒冷凍電鏡技術首先捕獲大量隨機分布的同一種生物樣品的二維圖像，然后通過圖像處理算法解析其三維結構。近年來，隨著冷凍電鏡設備和計算機軟硬件的快速發展，特別是隨著直接電子探測器在冷凍電鏡中的應用，單顆粒冷凍電鏡技術邁進了原子分辨率水平，在生物學、醫學和新藥研發等領域發揮著越來越重要的作用。冷凍電鏡通過記錄單個生物樣品在傾斜旋轉過程中投影的一系列二維圖像，采用特殊的算法計算，將二維圖像重構為三維斷層圖像。冷凍電鏡主要研究組織、細胞和微生物中的超微結構，它能夠提供生理環境下大分子復合物納米、亞納米甚至近原子尺度的原位結構信息以及其與其它大分子的相互作用信息。連云港TEM技術平臺冷凍電鏡技術主要研究組織、細胞和微生物中的超微結構。

冷凍電鏡技術總結：電子斷層成像技術則可用來研究一定厚度的亞細胞器在天然狀態下的內部結構，由于樣品厚度的限制，能看到500-1000nm左右厚度的結構，的也可以了解整個細胞不同層面的內部結構.盡管，我們能夠預言按目前電子冷凍斷層成像技術的發展會得到許多更誘人的信息。細胞內存在大量分子機器和生物大分子復合物，并且與單個超分子相比要大，更容易對其進行識別。這樣的事實使斷層技術的目標變得簡單了。在不久的將來關于細胞骨架，核孔復合體和核纖層，囊泡聚集和運輸復合物以及其他一些細胞成分的一些基本問題會得到更清晰的闡釋。這兩種方法都不需要對樣品進行結晶，快速含水冰凍的制樣過程既不復雜，又保存了樣品的瞬時天然結構，有利于對復合物的功能進行研究，圖像自動化篩選過程將是今后提高分辨率的關鍵環節。而電子晶體學則對具有對稱結構的樣品進行三維重構具有很大的優勢，比如二十面體病毒，螺旋對稱結構等，尤其適合膜蛋白的三維結構，并且是電子顯微術中目前只一能達到原子分辨率水平的方法。

冷凍電子顯微鏡技術步驟之圖像采集：冷凍的樣品通過專門的設備一冷凍輸送器轉移到電鏡的樣品室。在照相之前，必須觀察樣品中的水是否處于玻璃態，如果不是則應重新制備樣品。由于生物樣品對高能電子的輻射敏感，照相時必須使用較小曝光技術。經過透射電子顯微鏡中一系列復雜的過程，較終在記錄介質上會形成樣品放大幾千倍至幾十萬倍的圖像。利用計算機對這些放大的圖像進行處理分析即可獲得樣品的精細結構。近年來，一個技術上的重大突破是高分辨率圖像采集設備的開發與應用。基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術開發的直接探測電子成像的裝置使電子顯微放大圖像的信噪比相對過去所使用的底片或電荷耦合元件(CCD)有了很大提高、進而提高了成像的質量。冷凍電鏡技術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。

冷凍電子顯微技術學解析生物大分子及細胞結構的中心是透射電子顯微鏡成像,包括樣品制備、圖像采集、圖像處理及三維重構等幾個基本步驟。三維重構：數據處理的較終目的是為了獲得生物樣品的三維質量密度圖，由二維圖像推知三維結構的方法即三維重構。其理論原理是在1968年由DeRosier和Klug提出的中心截面定理:一個函數沿某方向投影函數的傅里葉變換等于此函數的傅里葉變換通過原點且垂直于此投影方向的截面函數。由于樣品性質的不同，圖像分析的方法也有差異。冷凍電鏡技術的研究，主要是冷凍成像和蛋白快速冷凍技術。連云港TEM技術平臺

冷凍電鏡技術用于生物樣品三維結構解析，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。連云港TEM技術平臺

冷凍電子顯微鏡技術：目前使用的幾種主要的結構解析方法包括:電子晶體學單顆粒重構技術和電子斷層掃描重構技術等。電子晶體學：電子晶體學技術利用電子顯微鏡的成像和電子衍射的功能，從生物大分子的二維晶體獲取結構信息，解析其三維結構。生物大分子在空間中有序排列，可以形成三維晶體，也可以形成二維晶體對于二維晶體來說，其只在X-Y平面內具有平移對稱性，電子波照射到二維晶體上時能夠發生衍射。根據電子顯微鏡記錄的二維圖像來確定相位，利用二維晶體的衍射圖譜來確定振幅，從而通過反傅里葉變換計算出大分子的密度投影，之后再利用三維重構技術獲得大分子的三維結構圖，從而解析出生物大分子的三維結構。該方法的特點是解析分辨率較高，可達到近原子分辨率。但獲得蛋白的二維晶體來作為樣品，仍然是一項非常具有挑戰性的工作。連云港TEM技術平臺

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