冷冻电镜技术
冷冻电镜技术在生物结构研究中的应用
冷冻电镜技术在生物结构研究中的应用一、引言随着生命科学的发展，对于生物分子、细胞和组织结构的解析和认识变得越来越深入。
其中的关键技术之一便是冷冻电镜技术，主要是利用高分辨率电镜技术的原理，在极低的温度下对生物样本进行冷冻和贡献，从而保留了生物体的近自然状态，进而被应用于生物结构研究中。
本文将介绍冷冻电镜技术的基本原理和步骤，并详细探讨其在生物结构研究中的应用。
二、基本原理及步骤1. 基本原理：冷冻电镜技术主要利用了高分辨率电镜技术的原理，在极低的温度下对生物样本进行冷冻和贡献，从而保留了生物体的近自然状态。
当生物分子或组织样本进入冷冻状态后，分子自由运动受到了抑制，从而保留了其在自然环境下的原始状态，同时由于样品处于冷冻状态，分子与电子之间的散射格子也得到了部分抑制，可以得到更高的分辨率。
2. 步骤：冷冻电镜技术的步骤主要包括以下几个方面：（1）制备生物样品：生物样品应先进行预处理，例如去除杂质、溶解、离心、过滤或者纯化等。
（2）冷冻：将制备好的样品放置于圆孔网格上面，并迅速地将样品冷藏到液氮中。
这一步非常重要，因为样品的冷冻速度会直接影响到样品得到的分辨率和散射强度。
（3）电镜成像：将冷冻的样品用电子束进行成像，并记录下来。
（4）数据处理：通过对电镜得到的大量图像进行处理，可以得到样品的三维结构，进而对其进行进一步的研究。
三、应用1. 亚细胞结构研究冷冻电镜技术的分辨率高达0.1纳米，足以观察到亚细胞级别的结构。
例如，研究者可以通过冷冻电镜技术来研究细胞膜的组成和形态。
同时，利用冷冻电镜技术，还可以解析细胞器的三维形态和结构，如线粒体、泡体、内质网等，使得细胞和亚细胞级别的结构得到了更深入的认识。
2. 蛋白质结构研究冷冻电镜技术广泛应用于研究蛋白质的结构。
通过冷冻样品后，得到的蛋白质结构图像可以直接用于三维结构重建，从而解析蛋白质复合物的结构和构成。
例如，科学家使用冷冻电镜技术研究了核下体的结构组成，发现该结构是由多个穿孔的核膜形成，从而对细胞的核内结构有了更深入的认识。
冷冻电镜技术的原理和样品制备方法
冷冻电镜技术的原理和样品制备方法当我们谈论到电子显微镜（electron microscopy）时，多数人会想到传统的高分辨率电镜，然而冷冻电镜（cryo-electron microscopy）技术在近年来却引起了科学界的广泛兴趣。
冷冻电镜技术是一种能够观察生物大分子结构的重要技术手段，主要包括扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）两种主要形式。
本文将会介绍冷冻电镜技术的原理和样品制备方法。
冷冻电镜技术是一项复杂而独特的技术，广泛应用于病毒学、细胞生物学和生物物理学等领域。
其主要原理是将待观察的样品在低温下迅速冷冻，以减小样品中的弥散和聚集现象。
这样可以保持样品在接近生理环境下的原貌，更好地揭示生物分子的结构及其功能。
冷冻电镜技术具有高分辨率、无需染色和易于操作等特点，因此广泛应用于人们对生物体系的研究中。
样品制备是冷冻电镜技术的关键步骤之一。
样品制备的主要挑战是如何在保持样品原貌的同时使其适应电镜观察。
一般来说，样品的制备分为固态样品和溶液样品两种类型。
对于固态样品，首先要将待观察的样品制备成薄片。
这可以通过机械划片、离心切片或冷冻刀片切片等方法实现。
接下来的关键步骤是样品的冷冻。
为了避免样品的溶解和水分的蒸发，科学家们通常会采用高压冷冻法或液氮冷冻法。
高压冷冻法可以原位固化样品，减少水分蒸发；而液氮冷冻法则可以快速冷却样品，保持样品的自然结构。
冷冻后，样品可以通过薄片金箔浇筑、有机玻璃浇筑等方式加固，以提高其稳定性。
对于溶液样品，主要有两种常见的制备方法：投射和冷冻.为了制备冷冻样品，要将待观察的样品溶解在适当的缓冲液中，并通过超速离心来去除残留的颗粒物质。
然后，将样品放置在薄膜上，通常是铜格子膜或碳膜，并在低温下迅速冷冻以固化样品。
这种方法需要使用特殊的冷冻装置，如液氮盒，其可以通过控制温度和湿度，确保样品冷冻过程中的环境条件。
无论是固态样品还是溶液样品，接下来的步骤都是与电镜观察密切相关的。
冷冻电镜的原理及应用
冷冻电镜的原理及应用冷冻电镜（cryo-electron microscopy，简称cryo-EM）是一种利用冷冻技术对生物样品进行成像的高分辨率电镜技术。
它的原理是将生物样品在极低温下快速冷冻，形成冰冻膜，然后在真空环境下进行成像。
冷冻电镜具有成像分辨率高、样品无需染色等优点，因此在生物医学研究领域有着广泛的应用。
首先，冷冻电镜的原理是利用样品在极低温下形成冰冻膜后，通过电子束对样品进行成像。
冷冻膜的形成可以保持生物样品的天然结构，避免了传统电镜中样品染色和固化过程可能导致的伪装效应。
同时，冷冻电镜可以获得纳米级甚至次纳米级的成像分辨率，能够观察到生物样品的细微结构和分子间相互作用，为生物学研究提供了重要的信息。
其次，冷冻电镜在生物医学领域有着广泛的应用。
在细胞生物学研究中，冷冻电镜可以用于观察细胞器的结构和功能，揭示细胞内部的生物过程。
在生物医药研发中，冷冻电镜可以用于药物与蛋白质相互作用的研究，为新药研发提供重要依据。
在病毒学领域，冷冻电镜可以用于观察病毒颗粒的结构，为病毒防治提供重要信息。
此外，冷冻电镜的发展也为生物学研究提供了新的技术手段。
随着成像分辨率的不断提高，冷冻电镜已经成为研究生物分子结构的重要工具，为科学家们解开生命奥秘提供了强有力的支持。
同时，冷冻电镜的技术进步也为药物设计和疾病治疗提供了新的思路和方法。
综上所述，冷冻电镜作为一种高分辨率电镜技术，具有成像分辨率高、样品无需染色等优点，在生物医学研究领域有着广泛的应用。
其原理是利用样品在极低温下形成冰冻膜后，通过电子束对样品进行成像。
冷冻电镜的发展为生物学研究提供了新的技术手段，为科学家们解开生命奥秘提供了强有力的支持。
相信随着技术的不断进步，冷冻电镜在生物医学领域的应用将会更加广泛，为人类健康事业做出更大的贡献。
生物冷冻电镜的技术及应用
生物冷冻电镜的技术及应用随着生物学的发展，现代科学对生物结构和功能的研究已经到达了一个新的高度。
其中，冷冻电镜成为了生物结构研究中不可或缺的重要技术手段。
与传统的电镜技术不同，冷冻电镜技术可以使生物样品在冷冻状态下被固定，不失真和干扰，从而更为准确地观察和研究生物体内各种微观结构，尤其是高分子复合物的结构与互作。
一、冷冻电镜技术的基本原理冷冻电镜技术是通过将生物样品在快速冷冻的状态下迅速固定，避免样品在固化过程中产生化学反应，从而保持了样品在自然状态下的形态结构。
通常，样品的冷冻速度可达到10000-60000℃/s，减少了溶剂结晶对样品的损伤。
电子显微镜可以将冷冻过程的各个环节迅速观察和记录下来，尤其是高分子复合物的高分辨率成像，更好地反映了样品的自然结构。
二、冷冻电镜技术的发展历程冷冻电镜技术自1950年代开始，随着电子显微技术的发展不断完善和改进，鲜明的发展成果已经在现代生物学研究中不可忽视。
1950年代，人们通过旋转模型来模拟生物大分子的三维结构。
60年代初期，Patrick Boyer首次使用冷冻电镜研究鱼的肌肉组织，成功地观察到鱼肌纤维，开创了冷冻电镜领域新的历史篇章。
随后，人们开始使用冷冻技术尝试研究生物样品，1967年，探针技术的出现被认为是冷冻电镜技术具有突破性进展的标志。
1980年代，高分辨率微镜的发明，使得冷冻电镜技术的分辨率被提高到0.2奈米级别。
随着技术的发展，冷冻电镜技术已成为人们研究微生物学、生物医学和生物工程学等领域不可或缺的技术之一。
三、冷冻电镜技术的应用冷冻电镜技术广泛应用于从分子结构到大分子复合物的细胞研究，已经成为各种生物学领域的重要技术手段。
当下，主要的应用领域包括：1、细胞结构研究。
冷冻电镜技术是观察细胞组织和细胞配件的理想手段，可以在非常高的空间解析度下获取细胞超结构的实时图像，增强细胞结构研究的深度和广度。
2、蛋白质与生物大分子的研究。
冷冻电镜技术可直观地观察高级生物大分子的结构，从而使生物高分子结构和功能的研究更加精确和深入。
嗯，这是一篇关于冷冻电镜的干货！
嗯，这是⼀篇关于冷冻电镜的⼲货！1、什么是冷冻电镜冷冻电⼦显微镜技术（cryo-electron microscopy）简称冷冻电镜。
冷冻电镜，是⽤于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术(Cryo-SEM)，可实现直接观察液体、半液体及对电⼦束敏感的样品，如⽣物、⾼分⼦材料等。
样品经过超低温冷冻、断裂、镀膜制样（喷⾦/喷碳）等处理后，通过冷冻传输系统放⼊电镜内的冷台（温度可⾄-185℃）即可进⾏观察。
冷冻电镜中的冷冻技术可以瞬间冷冻样品，并在冷冻状态下保持和转移，使样品最⼤限度保持原来性状，得出的数据更准确，实验成功率才更⾼。
2、冷冻电镜的分类⽬前我们讨论的冷冻电镜基本上指的是冷冻透射电⼦显微镜，但是如果我们可以使⽤冷冻技术的⾓度定义冷冻电镜的话，冷冻电镜主要可以分为冷冻透射电⼦显微镜、冷冻扫描电⼦显微镜、冷冻刻蚀电⼦显微镜。
2.1冷冻透射电⼦显微镜冷冻透射电镜（Cryo-TEM）通常在普通透射电镜上加装样品冷冻台，将样品冷却到液氮温度（77K）。
⽤于观测蛋⽩、⽣物切⽚等对温度敏感的样品。
通过对样品的冷冻，可以降低电⼦束对样品的损伤，减⼩样品的形变，从⽽得到真实的样品形貌。
⼀台冷冻透射电镜的价格在600万美元左右，价格及其昂贵，它的优点主要体现在以下⼏个⽅⾯：第⼀是加速电压⾼，电⼦穿透厚样品；第⼆是透镜多，光学性能好；第三是样品台稳定；第四是全⾃动，⾃动换液氮，⾃动换样品，⾃动维持清洁。
2.2冷冻扫描电⼦显微镜扫描电镜⼯作者都⾯临着⼀个不能回避的事实，就是所有⽣命科学以及许多材料科学的样品都含有液体成分。
很多动植物组织的含⽔量达到98%，这是扫描电镜⼯作者最难对付的样品问题。
冷冻扫描电镜（Cryo-SEM）技术是克服样品含⽔问题的⼀个快速、可靠和有效的⽅法。
这种技术还被⼴泛地⽤于观察⼀些“困难”样品，如那些对电⼦束敏感的具有不稳定性的样品。
各种⾼压模式如VP、LV和ESEM的出现，已允许扫描电镜观察未经冷冻和⼲燥的样品。
生物大分子的冷冻电镜结构分析
生物大分子的冷冻电镜结构分析冷冻电镜是一种现代且先进的生物大分子结构分析技术。
随着分子生物学的迅速发展，科学家们越来越需要了解生物大分子的结构和功能，冷冻电镜技术为此提供了一种可靠的手段。
在本文中，我们将深入了解冷冻电镜技术，探讨其在生物大分子结构分析中的应用。
一、冷冻电镜技术的原理冷冻电镜技术是在凝胶相的水溶液中将生物大分子冷冻，然后使用电子束照射样品并采集图像，最终将图像组合起来通过三维重建算法获得生物大分子的结构。
冷冻电镜技术可以用于分析各种类型的生物分子，如蛋白质、核酸、大分子酶等。
冷冻电镜的样品制备过程非常关键。
首先要将生物大分子溶液放在一张铜网上，并迅速将铜网放在液氮中迅速冷冻，以冻结分子并保持其原始结构。
然后将铜网的样品放到冷冻电镜枪中，通过高压冷冻电镜盒冷冻电镜，进行电子显微镜成像拍摄，拍摄出多个图像。
每个图像的分辨率非常低，但是通过对所有图像进行计算和处理，可以获得高质量的三维结构。
二、冷冻电镜结构分析的应用冷冻电镜技术因其高分辨率和高效性而被广泛应用于生物大分子结构分析领域。
这种技术常被用于研究复杂的蛋白质、大分子酶以及其他高分子化合物的结构。
冷冻电镜技术在药物开发中有广泛的应用。
例如，该技术可以帮助制药公司确定药物分子与其靶标分子之间的结构和相互作用，从而设计更好的药物。
此外，冷冻电镜技术也非常有助于研究蛋白质的折叠过程，这对理解蛋白质的结构和功能以及研究疾病的治疗机制有重要意义。
冷冻电镜技术在生物研究领域的其他方面也非常有用。
例如，这种技术经常用于研究病毒的结构，从而能更好地理解它们如何感染人类以及如何传播疾病。
此外，冷冻电镜技术也可用于研究一些较小的分子，如荷尔蒙样分子和神经递质，这是生物化学和神经科学领域的研究重点。
三、冷冻电镜技术的未来展望随着技术的不断改进和发展，冷冻电镜技术将成为未来生物大分子结构分析领域的主要技术之一。
随着更快速的图像采集设备和更强大的计算机算法的发展，冷冻电镜技术的分辨率和质量将进一步提高。
冷冻电镜技术PPT课件
1 冷冻电镜技术的概述
什么是Cryo-EM
冷冻电镜即冷冻电子显微镜 (cryo-electron microscopy，cryo-EM)，是将生物大分子快速冷 冻后，在低温环境下利用透射电子显微镜对样 品进行成像，再经图像处理和重构计算获得样 品的三维结构。
4
1 冷冻电镜技术的概述
看清楚分子级别的结构必须用电子显微镜
蛋白原子水平的三维结构模型，第一个用冷冻电镜解析出来的
膜蛋白结构。
13
冷冻电镜技术的发展 2
细菌视紫红质3D结构
1975年，Richard Henderson（理查德·亨德森）利用电子显微三 维重构技术首次获得7埃分辨率的细菌视紫红质3D结构的历史性突破。 这是人们首次观测到膜蛋白的跨膜螺旋三维结构。
冷冻电镜技术 Cryo-EM
1
1 冷冻电镜技术的概述
什么是Cryo-EM、冷冻电镜的分类
目
C
O录
N T E N T S
2 冷冻电镜技术的发展
1968—→Now
3 冷冻电镜技术的原理
样品冷冻、冷冻成像、三维重构
4 冷冻电镜技术的应用
结构生物学、医疗、具体应用场景
2
1
PA R T
冷冻电镜技术的概述
3
形成冰晶体的玻璃态冰包埋样品
2013
冷冻电镜三维重构技术确 定蛋白质TRPV1结构，标 志着冷冻电镜跨入“原子
分辨率”时代
1974
Robert Glaeser首次提出并进行 了冷冻含水生物样品的电镜成像。
1981
Joachim Frank完成了单颗粒
三维重构算法及软件Spider。
1990 Ric年hard Henderson利用冷冻电镜技术获得了细菌视紫红质
低温冷冻电镜技术解析结构
低温冷冻电镜技术解析结构低温冷冻电镜技术是一种用于解析生物大分子结构的先进技术。
它的原理是将样品在极低温下快速冷冻，然后在冷冻状态下观察和拍摄样品的电子显微镜图像。
通过这种技术，科学家们能够研究生物分子的三维结构，从而揭示生物分子在细胞功能中的作用。
低温冷冻电镜技术的发展使得我们能够观察到更接近生物体内情况的样品结构。
传统的电镜技术需要对样品进行固化和染色处理，这往往会引入人为的变形和伪装，导致样品的结构信息受到影响。
而低温冷冻电镜技术能够在样品自然状态下进行观察，避免了这些问题。
在低温冷冻电镜技术中，最关键的一步是样品的冷冻过程。
样品需要在极短的时间内被迅速冷冻到液氮温度以下，以避免水分子形成冰晶，从而导致样品的结构变形。
为了实现快速冷冻，科学家们通常使用液氮喷射或液氮浸泡的方法，将样品迅速冷却到液氮温度以下。
冷冻后的样品需要被转移到电镜的真空室中进行观察。
为了保持样品的低温状态，科学家们通常使用液氮来维持样品的温度。
在观察过程中，电子束通过样品并被检测器接收，形成电子显微镜图像。
这些图像经过处理和分析后，科学家们可以重建出样品的三维结构。
低温冷冻电镜技术在生物科学研究中有着广泛的应用。
它可以被用来研究蛋白质、核酸、细胞器和细胞膜等生物分子的结构。
通过观察这些分子的结构，科学家们可以了解它们在细胞功能中的具体作用。
这对于揭示生物分子的功能和疾病机制非常重要。
除了生物科学研究，低温冷冻电镜技术还在药物研发和材料科学领域有着重要的应用。
在药物研发中，科学家们可以利用这种技术来观察药物与靶标分子的相互作用，从而优化药物的设计。
在材料科学中，低温冷冻电镜技术可以帮助科学家们研究材料的微观结构，从而改进材料的性能。
低温冷冻电镜技术是一种非常重要的生物大分子结构解析技术。
它通过快速冷冻样品并在低温下观察样品的电子显微镜图像，揭示了生物分子的三维结构。
这种技术在生物科学、药物研发和材料科学等领域有着广泛的应用前景，将为我们揭示生物体内的奥秘和推动相关领域的发展做出重要贡献。
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冷冻电镜技术或冷冻电子显微学(Cryo-electron microscopy) (Cryo electron microscopy)梁毅(武汉大学生命科学学院)生物分子的结构分析现代生物学仪器分析中的“四大谱”和“三大法”●传统上最有效的方法是“四大谱”：●紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱生物大分子（蛋白质和核酸等）结构测定●的最重要和应用最广泛的三大方法：●X 射线晶体衍射分析、核磁共振波谱分析和冷冻电镜什么是电镜？电子显微镜，简称电镜，是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器●电镜用于生物样品的结构研究是众所周高分辨率的电镜可以达到0.l 知的，目前0l 乃至水平，这是指在特定条件下nm3Å可分辨的两点的距离。
●虽然这已接近原子分辨水平，但由于种种原因要看到构成生物大分子的碳、氢、氧原子的三维排布仍是很困难的。
●首先，构成生物物质的碳、氢、氧、氮等元素对电子的散射能力较弱；●其次高速电子的轰击会对生物样品造成辐射损伤，后者在生物样品的高分辨率结构分析中是最严重的问题。
●损伤机制包括非弹性散射引起的化学键断裂，也包括电子轰击引起离子、自由基和分子碎片扩散，从而造成生物样品的质量损失。
●因此利用电子显微镜对生物大分子进行研究必须首先把观察对象制备成特殊的样品。
●电镜的样品制备方法有许多种，在有关生物大分子结构研究中，负染、葡萄糖包埋以及冰冻含水（正染）等方法是常用的。
电镜载网●电镜观察的样品需要在特制的金属载网上才能送入电镜镜筒中进行观察。
载网的直径通常为4mm，可以用铜、银、铂、镍等金属或铜镍、银镍合金等制成。
最常用的载网为铜制的，所以电镜载网一般又称作电镜铜网。
铜网网孔的形状多样，有圆形的、方形的、单孔形和狭缝形；网●孔的数目有50目、100目、200目、300目和400目等多种规格。
网孔越大，观察的有效面积越大，但同时对样品的支持稳定性也越差。
在电子晶体学电镜观察中最常用的是100目和200目的铜网铜网在使用前要经过预处理，先用丙酮，后用无水乙醇清洗，以●除去铜网上的油污。
清洁后的铜网要真空干燥后才能制备覆盖的支撑膜。
理想中我们希望能够获得一个生物大分子完整的、具负染●有尽可能高分辨率的三维结构，而样品制备技术就是开始的第一步。
●生物大分子大都含水，要将水化的大分子尽可能地稳定保持使它可以在电子显微镜高真空的镜筒中保持原有结构。
●同时，生物大分子样品主要是由碳、氢、氧、氮等轻元素原子组成，对电子散射能力很弱，因此样品本身可以提供的衬度很低，一般很难直接观察到，于是人们发展了一些衬度增强技术来加强样品的衬度。
●负染法是最常用的衬度增强技术。
●负染技术就是用一些重金属盐，如醋酸铀来加强样品的衬度，保护分子结构不被电子束损伤。
当用重金属盐溶液染色生物样品时，重金属盐沉淀在●样品四周，如果样品本身表面有凹凸，溶液还能积存在凹陷的部分。
●在重金属盐沉淀的区域，电子的散射能力强，使样品四周出现暗环，而在有样品的区域，电子的散射能力弱，表现为亮区。
这样就把样品的外形及表面结构衬托出来。
样品包埋随着高分辨率电镜技术的发展，人们可以从衬度很弱的图像中读出分子本身的信息。
但是这种生物学意义上的信息都必须在使用一些特殊的样品支持介质后才能获取。
这些样品支持介质是一些和生物大分子自身水化环境十分接近的包埋物质，如葡萄糖、单宁酸和无序冰。
葡萄糖包埋葡萄糖包埋方法的过程与负染方法十分近似，生物大分子样品包埋在1%的葡萄糖溶液中蒸发。
葡萄糖分子中的羟基可以取代水分子与蛋白质分子形成氢键而保持生物大分子的结构。
除了葡萄糖外，其他的碳水化合物如蔗糖、核糖、环己六醇也具有同样的效应。
单宁酸包埋●与负染和葡萄糖包埋相近似，单宁酸包埋是用0.5%的单宁酸溶液（KOH调节pH6.0）来漂洗05%H60样品铜网。
●单宁酸、葡萄糖和无序冰作为支持介质，在保护样品结构的高分辨率方面并无太大差别，但是单宁酸对于样品晶格稳定性的保护要优于其他两种介质。
样品包埋-冰冻含水方法●水是所有生物大分子的重要组成，生物大分子都是高度水化的，蛋白质体积的50％是水。
当蛋白质脱水时，分子会变性而失去活性，结构也会被破坏。
世纪年代出现的低温电镜技术，使保持生物大分●2080子在含水状态进行电镜观察成为可能，用冰冻含水方法制备样品进行冷冻电镜(低温电镜)观察（Cryo-microscopy or electron cryomicroscopy,冷冻electron cryomicroscopy电子显微镜）代表了电子晶体学的最新潮流，在最近15年取得飞速发展。
生物样品中通常含有生物大分子、水分子以及缓冲溶液中的其他溶质分子。
当水分子低速冷冻时，缓慢结冰形成有序结晶态冰，在结晶冰形成的过程中，溶质会从水中析出而成为悬浮颗粒，溶质的析出导致溶液浓度的改变会严重影响生物大分子的结构。
而当水分子被快速冷冻时，会形成无序态冰，避免溶质析出的方法就是快速冷冻使得水保持在无序状态结冰。
由于水分子对电子散射能力和蛋白质有较大差别，这样在低分辨情况下，样品图像也有较好的衬度。
冰冻含水（正染）是一种最佳的样品包埋方法。
所谓电镜图像的三维重构是指由样品（单颗粒）的一个电镜图像的三维重构或多个投影图得到样品中各组成部分之间的三维关系。
电镜图像的三维重构-傅里叶变换方法●利用电子显微图像进行三维结构重建有若干种不同的计算方法，其中傅里叶变换方法是目前国际上使用最广泛的一种。
●这种方法的理论依据是中心截面定理，即由实空间的投影像的变换逐个平面地得到单颗粒在倒易空间的频率分布，并由反变换来重构单颗粒的实空间三维结构。
中心截面定理是：实空间三维密度分布在一个平面上的投影的傅里叶变换等于垂直于观察方向的三维傅里叶变换的中心截面，截面和投影的关系遵守傅里叶变换。
电镜图像的三维重构：将电子显微图像进行傅里叶变换，一张显微图像的傅里叶变换相应于成像物体（单颗粒）的三维傅里叶变换的一个中心截面，通过改变生物样品在电镜下的倾斜角度，就可以得到相当于傅里叶变换的其他中心截面像。
收集在不同倾斜角度下样品的显微图像，就可以获得一套完整的三维倒易空间数据。
利用这套数据进行傅里叶反变换运算就可以获得样品结构的三维图像。
电镜图像的三维重构●与X射线晶体衍射分析相比，生物大分子的电镜三维重构具有以下显著优点：实验表明许多蛋白质（特别是膜蛋白）可能●更容易形成二维晶体。
对于蛋白质难于长出适合于X射线晶体衍射分析的三维晶体的情况，二维晶体和电镜三维重构无疑是对生物大分子结构的重要补充。
由电子显微图像的傅里叶变换可直接测定结●构因子的相位，所以不需要制备蛋白质的重原子衍生物；而且由电镜显微图像得到的相位质量高于由同晶置换法得到的X射线晶体衍射的相位。
●蛋白质二维晶体的组装是一个比三维晶体更便于人工控制和原位监测的过程；二维结晶化技术可能更适合于生物大分子复合体系的结构研究。
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