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透射电子显微镜在生物大分子结构与功能研究中的应用
作者：梁昂昂
来源：《科学与财富》2018年第18期
摘 要：透射电子显微镜的基本原理和主要的两种样品制备方法，冷冻电镜技术和负染色技术。
关键词：TEM ，CRYO-EM ，NS-EM
1932年德国科学家Ruska研制出以电子束作为光源的透射电子显微镜，得益于电子显微镜远高于光学显微镜的分辨能力，人类第一次看到细胞及其内部器官的细节，病毒的结构。随着对生物体微观结构的探索，电子显微镜也随之显示出巨大的潜力。
迄今为止，电子显微镜获得的三维信息仍然依赖于物体的透射二维图像，即通过得到大量从不同角度获取的投影，从而重建物体的三维结构信息。 （一）透射电子显微镜成像原理
简单地说，透射电子显微镜是以电子束作为照明光源的显微镜，其实质是通过外部电磁场作用使电子束产生弯曲，从而形成电子束“透镜”。由于经过高电压加速的电子波长很短，所以电子显微镜的分辨率要大大高于传统的光学显微镜。事实上，现代电子显微镜的分辨率已经达到了1？的水平（但是相较于电子的波长，电子显微镜的分辨本领仍然有很大的潜力）。 一般来说，透射电子显微镜的工作原理是：由电子枪发射出电子束，经过被抽成高真空状态的镜腔通道中，沿光轴方向通过聚光镜，然后电子束会聚成一束很细且亮度均匀的光斑，照射在放置于样品室内的样品上；入射电子与样品会发生各种各样的相互作用，除了直接透过的电子，其他电子将会和样品内部原子发生相互作用而被散射，因为不同的原子和不同的作用距离会影响电子的空间出射角度，因此透过样品后的电子束将携带样品内部的结构信息；然后通过物镜的会聚调焦，且应用光阑把将弹性散射电子阻挡后，电子束被初级放大，然后进入下级中间透镜并和投影镜系统进行进一步的放大成像，最后将被放大了的电子影像投射在观察室内的荧光屏上，供使用者观察，并可被CCD记录。
在电子显微镜成像过程中，由于电子显微镜中各器件的影响，从傅立叶空间中看，样品的振幅和相位信息将被电子显微镜调制，从而在成像过程中附加仪器信息。这些额外的信息可以通过所谓的衬度传递函数（CTF）来表示，其主要参数包括电镜的球差系数，电子的波长，欠焦值和频率值等，其形状类似随频率而变化的正弦波。再加上由于电子束干涉质量、能量扩
透射电子显微镜在生物大分子结构与功能研究中的应用
