Advanced Techniques in Biological Electron Microscopy I pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Koehler, J. K.; Bullivant, S.; Frank, J.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1973-07-02

价格:USD 38.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540060499

丛书系列:

图书标签:

• 生物电子显微镜
• 电子显微镜技术
• 生物技术
• 细胞生物学
• 结构生物学
• 显微镜学
• 生物医学
• 成像技术
• 高级技术
• 研究方法

生物电子显微镜学的进阶之路：探索生命微观世界的精密工具与前沿应用 本书并非《Advanced Techniques in Biological Electron Microscopy I》，而是聚焦于生物电子显微镜学领域中，那些超越基础操作，直抵前沿探索的关键技术与创新应用。它将带领读者深入了解生物学研究中，如何利用电子显微镜这一强大的工具，以前所未有的分辨率揭示生命体系的精妙结构与复杂功能。 第一部分：超越分辨率的挑战——先进成像技术与样品制备 在生物电子显微镜学的进阶之路上，突破分辨率的极限是持续的追求。本部分将深入探讨一系列先进的成像技术，旨在获取更清晰、更具信息量的生物样品图像。 冷冻电子显微镜（Cryo-EM）的革新： 作为近年来生物结构解析领域的革命性技术，冷冻电子显微镜凭借其无需结晶的优势，已成为研究大分子复合物、膜蛋白乃至细胞器结构的金标准。我们将详细阐述其工作原理，从样品制备、数据采集到图像重建的每一个环节，重点介绍最新的优化策略，例如单颗粒分析（SPA）和冷冻电子断层扫描（Cryo-ET）。我们将深入剖析如何处理不同尺寸和复杂性的样本，以及如何通过优化参数来提高图像质量和分辨率。例如，针对溶液中动态变化的蛋白复合物，我们将探讨如何设计实验来捕获其不同构象，以及如何利用新型数据处理算法（如深度学习在粒子拾取和分类中的应用）来自动化和加速分析流程。 聚焦离子束（FIB）与透射电子显微镜（TEM）联用（FIB-SEM/FIB-TEM）： 对于体积极大的生物样本，如细胞或组织，单靠传统的超薄切片难以获得连续的三维结构信息。聚焦离子束技术能够精确地剥离样品表面，与透射电子显微镜成像相结合，形成三维断层图像序列。我们将详细介绍FIB-SEM和FIB-TEM在生物样品制备中的优势，例如对特定细胞区域的高精度切片，以及如何实现纳米尺度的三维重构。我们将探讨如何优化FIB的切割参数以减少损伤，如何选择合适的电子束能量以平衡分辨率和穿透深度，并介绍用于可视化和分析大型三维数据集的先进软件工具。例如，研究神经元网络的连接结构，或细胞内膜系统的三维组织，都离不开FIB-TEM的贡献。 高分辨率荧光与电子显微镜的整合（Correlative Light and Electron Microscopy, CLEM）： 荧光显微镜能够对特定生物分子进行标记和定位，而电子显微镜则提供原子级别的结构细节。CLEM技术巧妙地结合了两者的优势，在同一区域进行荧光和电子成像，从而实现从宏观到微观的跨尺度研究。我们将深入探讨不同CLEM策略，包括“自下而上”（从荧光信号引导电子成像）和“自上而下”（从电子成像初步定位，再进行荧光标记）的方法。我们将详细介绍如何选择合适的荧光标记物（如荧光蛋白、纳米金颗粒），如何进行有效的荧光信号固定和电子显微镜成像的配准，以及如何应对信号丢失和分辨率匹配的挑战。例如，研究细胞核内特定蛋白的定位与染色质结构的相互关系，或者研究病毒侵染过程中宿主细胞与病毒蛋白的相互作用，都可以通过CLEM获得深刻洞见。 先进样品制备技术： 样品制备是电子显微镜成像的关键前置步骤。除了冷冻制备，我们还将深入探讨其他一系列先进技术，包括： 化学固定与免疫金标记（Immunogold Labeling）： 介绍最新的固定剂选择与优化，以及高特异性免疫金标记的技术细节，包括一抗、二抗的选择、金颗粒大小的控制以及背景信号的抑制。 超薄切片与重金属染色优化： 探讨影响切片质量的因素，以及不同重金属染色剂（如醋酸铀、柠檬酸铅）的特点与应用，以及如何利用新型染色技术来增强对比度。 整体样品的电子显微镜成像： 介绍适用于植物细胞、微生物或小型生物体的整体样品制备技术，例如负染、深度蚀刻等。 第二部分：探索生命活动的微观机制——前沿应用领域 生物电子显微镜学的进步，极大地推动了生命科学研究的多个前沿领域。本部分将通过具体的案例，展示电子显微镜在揭示复杂生命现象中的核心作用。 病毒的结构与感染机制： 病毒作为微观世界的“入侵者”，其精确的三维结构与其感染、复制和传播机制密切相关。冷冻电子显微镜技术以前所未有的细节解析了各类病毒的衣壳结构、基因组包装方式以及与宿主细胞受体的结合位点。我们将深入探讨如何利用EM研究病毒的组装过程，如何观察病毒进入细胞的早期事件，以及如何识别病毒与宿主细胞大分子机器的相互作用。例如，SARS-CoV-2刺突蛋白的结构解析，对理解病毒感染机制和开发疫苗至关重要。 细胞器结构与功能： 细胞器是细胞执行生命活动的“功能模块”。电子显微镜能够以前所未有的分辨率描绘出细胞器（如线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体）的精细结构，揭示其形态变化与功能活动之间的关联。例如，通过Cryo-ET研究线粒体内膜的晶体结构，可以探究其能量代谢的分子基础；通过CLEM研究内质网与细胞膜的接触位点，可以揭示脂质转运和钙信号传导的调控机制。 神经科学的微观视角： 神经科学的研究对象是错综复杂的神经网络。电子显微镜，特别是FIB-TEM，在解析神经元连接（突触）的精细结构、追踪神经纤维的走行以及重构小规模神经网络方面发挥着不可替代的作用。我们将介绍如何利用EM研究突触的超微结构，包括突触前和突触后结构域的组成，以及它们如何参与信号传递。同时，探讨如何通过EM结合生物化学方法，研究神经递质囊泡的分布、释放机制，以及信号转导通路的分子组成。 蛋白质复合物与分子机器： 细胞内的许多生命过程都依赖于蛋白质复合物的协同工作。电子显微镜，特别是冷冻电子显微镜，已经成为解析这些分子机器（如核糖体、蛋白酶体、DNA聚合酶）三维结构的关键技术。我们将深入探讨如何利用EM来观察这些复杂结构，如何解析其亚基组成和空间排布，以及如何通过比较不同状态的结构来理解其工作机制。例如，解析RNA聚合酶II在转录过程中的结构变化，可以揭示基因表达调控的分子机制。 病理研究与药物开发： 电子显微镜在理解疾病的微观病理机制和指导药物开发方面也扮演着重要角色。例如，通过EM研究肿瘤细胞的超微结构变化，可以了解肿瘤的侵袭和转移机制；通过EM观察药物靶点蛋白的结构，可以为药物设计提供关键信息。例如，研究细菌耐药性相关的蛋白质结构，可以帮助开发新型抗生素。 总结 本书并非《Advanced Techniques in Biological Electron Microscopy I》，而是聚焦于生物电子显微镜学领域中，那些超越基础操作，直抵前沿探索的关键技术与创新应用。它旨在为生物学研究者提供一个深入了解生物电子显微镜学进阶技术和前沿应用的平台，激励他们利用这些强大的工具，不断拓展生命科学的认知边界，揭示更多关于生命奥秘的精彩故事。

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