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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

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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辟了一个新的领域,它的发展将会丰富甚至转变人们对细胞结构和功效关系的现有的认识。这一工作近年来取得的进展重要得益于电镜样品制备和电子显微镜本身的技巧进步。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。现在建模消费的时间太长。为了重组一个三维结构,在电镜下收集材料一般只要几个小时,而建立模型则需要几个月的时间。目前正在尝试把盘算机赞助的特点辨认与生物学家依附经验的手工操作联合起来[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辨认。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效的大分子的散布将可澄清某些复杂的细胞过程,诸如有丝决裂、分泌、入胞作用等。有些实验室正在这方面进行摸索,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

  中的利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良。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固的样品台以及更好的真空联合起来。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掩护,减少或避免样品的污染,从而使图象的质量得到进一步改良。电镜还将配备有CCD照相机和主动材料采集系统,因而将可避免在电镜下拍照,底片显影,将图象输入盘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盘算机技巧的进步而加快。最后,在粒子分类,对位和重组等方面算法的改良将是进一步进步分辨率的要害。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。随着原子模型的增长,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接洽起来的标准技巧。另一方面,电镜下得到的低分辨结构也将用于获取X-射线衍射的位相材料。所有这方法的联合将为分析细胞内大分子的结构供给一种壮大的工具。

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