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电镜分析系统

                                                                                      系统简介

        电镜分析系统隶属于国家蛋白质科学中心•上海,作为国家级科研服务系统,设计伊始便旨在打造成为国际一流的蛋白质科学研究实验平台。系统配备了全球一流的低温冷冻透射电镜并组建了数据处理模块,具备了高水平的蛋白质结构生物学研究能力,能够提供国内外用户良好的实验研究条件。
        电镜分析系统主要运用低温冷冻透射电镜,并探索相关硬件及计算三维重构技术的发展与应用,以期达到对生物超大分子复合体的高分辨率三维结构解析。该技术又分为单颗粒重组及三维断层成像。目前应用单颗粒重组技术可达到近原子分辨率(~3-4 Å),而应用断层成像技术可以直接观测复合体或细胞器的在细胞或组织中的原位结构信息。因此,该技术已成为结构生物学架设在从原子到细胞分辨尺度之间的重要桥梁。低温冷冻电镜技术的优点在于:样品无需结晶;可以在毫秒时间内将样品快速冷冻在玻璃态的冰中,保存样品在接近天然的状态中;尤其适合应用于超大分子复合体(分子量通常大于150 kDa),而且样品需求量很低(20~50 ug量级即可开展试验);并可解析具有一定动态性及不均一性的样品。因此,该技术与其它结构生物学手段形成很好的互补。电镜分析系统现配有三台FEI低温冷冻透射电子显微镜,包括:300千伏场发射Titan Krios(配有先进的Cs球差矫正器、Falcon直接电子探测器及Gatan GIF能量过滤器等新型配件),200千伏场发射TF20,以及120千伏LaB6光源的T12。样品制备模块可满足快速冷冻制样(plunge freezing)、负染样品制备、高压冷冻、超薄切片、免疫和组织细胞切片分析等制样要求。
        数据处理模块可进行大型计算机集群运算、高性能图像处理、海量数据量存储及相关软件的自主开发等。我们将致力于建立一个先进、高效的集成化电镜分析系统,为国内外同行提供先进的技术平台,开展高水平的蛋白质科学基础和应用研究,并积极培养熟练掌握冷冻电镜技术的优秀专业人才。

 

 

       Titan Krios 300kV场发式电镜属于当今国际最高端的冷冻电镜设备,并且本中心的该台配备了球差矫正器,能量过滤器(GIF)和直接电子探测相机(Falcon II)等先进附件,极大的提高了其功能。可实现单颗粒和双轴断层三维重构的高通量数据自动收集。主要技术参数:工作电压80-300kV可调,信息分辨率0.14nm。

 

 

       Tecnai G2 F20 200kV场发射透射电镜一台,配备有4K x 4K 的Eagle CCD相机和电子断层扫描操作程序包以及Gatan626、CT3500冷冻样品杆。 200kV场发式透射电镜目前世界上使用最广泛,在单颗粒重构、电子晶体学和电子断层重构等三方面都有成熟应用,有广泛用户需求。主要技术参数:点分辨率 0.27纳米, 线分辨率 0.144纳米,信息分辨极率0.2nm。

 

 

        Tecnai G2 Spirit 120kV透射电镜以LaB6为电子源,配备有4K x 4K 的Eagle CCD相机和电子断层重构操作程序包,可进行细胞组织切片观察、负染样品观察和冷冻样品的初步检测。主要技术参数:信息分辨极率0.34nm。

 

 

配套设施简介

       为了获得高清晰、高分辨率的实验结果,实验后期成像固然很关键,但是前期样品的处理和制备也尤为重要,因此我们引入了配套的制样装置,极大地方便广大用户的科研研究。

       本系统目前能够提供负染样品制备、快速冷冻样品制备、高压冷冻与冷冻替代服务、包埋块制备、常温与冷冻超薄切片等技术的相关服务。

       

 

 

数据处理模块

        第四系统数据处理模块配备30台曙光刀片服务器,共960个主频为2.5GHZ的内核,以及以副本方式容错的72TB存储容量。并为数据的图形界面化处理提供了13台配备Nvidia Q4000显卡的高性能图形工作站,每台工作站上安装电镜领域的常用软件,如EMAN,Xmipp,Relion,Frealign等,可进行生物超大分子复合体的三维重构。

 

                                                                                      特点:计算机性能卓越、存储容量大、图像处理能力强。

 

 

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