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三维显微镜|倒置显微镜近年来的展望

发表时间:2017-10-27 16:10:41

  深圳市欧博颢科技有限公司

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  三维显微镜|倒置显微镜近年来的展望

  最近几年来光学显微镜|倒置显微镜方法的进步再一次把电子显微镜方法带回了结构生物学家视野的中心。通过断层成像术研究细胞三维结构为结构细胞生物学开拓了一个新的领域,它的发展将会丰富甚至改变人们对细胞结构和功能关系的现有的认识。这一工作近年来取得的进展主要得益于电镜样品制备和电子显微镜本身的技术进步。目前这一工作有两个方面的发展值得注意。一个是模型建立。现在建模花费的时间太长。为了重组一个三维结构,在电镜下收集资料一般只要几个小时,而建立模型则需要几个月的时间。目前正在尝试把计算机辅助的特征识别与生物学家依靠经验的手工操作结合起来[41]。这方面的成功将会极大的推动细胞图象三维重组工作的进展。另一个是细胞三维图象中大分子的识别。目前的免疫电镜方法还不能使细胞内含有某种大分子的所有结构被标记,即使是包埋后法,所标记的也是切片表层的抗原。在三维的细胞图像中看到那些具有重要功能的大分子的分布将可澄清某些复杂的细胞过程,诸如有丝分裂、分泌、入胞作用等。有些实验室正在这方面进行探索,但还都处在起步阶段。

  单粒子法在生物大分子电镜图象三维重组工作

  中的应用和普及是这一领域的一个重要里程碑。在今后5-10年,这一方法将会进一步得到改进。首先,现在已经有电子显微镜可以将场发射电子枪,高达300kV的加速电压,冷至液氮温度的更为稳定的样品台以及更好的真空结合起来。这样的电镜无疑将会减少由于样品荷电而引起的像差,更有利于样品的冷冻保护,减少或避免样品的污染,从而使图象的质量得到进一步改善。电镜还将配备有CCD照相机和自动资料采集系统,因而将可避免在电镜下拍照,底片显影,将图象输入计算机和粒子采集等一系列烦琐而费时的步骤。图象处理的速度也会随着计算机技术的进步而加快。最后,在粒子分类,对位和重组等方面算法的改进将是进一步提高分辨率的关键。现在已有一些方法可以把亚单位的原子模型对接(docking)到低分辨的电镜图象上。随着原子模型的增加,这些方法将会变得越来越重要,并有可能发展成为一种把X-射线晶体学,核磁共振和电镜方法联系起来的标准技术。另一方面,电镜下得到的低分辨结构也将用于获取X-射线衍射的位相资料。所有这方法的结合将为分析细胞内大分子的结构提供一种强大的工具。

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