Methods of Microwave Fixation for Microscopy pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Gustav Fischer Verlag GmbH & Co KG

作者:Gary R. Login

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1994-08

價格:0

裝幀:Paperback

isbn號碼:9783437115288

叢書系列:

圖書標籤:

• Microscopy
• Microwave Fixation
• Histology
• Electron Microscopy
• Sample Preparation
• Biological Techniques
• Fixation Methods
• Microscopy Techniques
• Cell Biology
• Pathology

細胞與分子生物學前沿技術：冷凍電鏡與高分辨率成像專題 本書旨在深入探討當前生物醫學研究領域中最具革命性的成像技術——冷凍電子顯微鏡（Cryo-EM）及其相關的高分辨率成像方法。我們將全麵覆蓋從樣本製備、數據采集到三維重建的完整流程，重點解析如何利用這些尖端技術揭示生命大分子在接近天然狀態下的精細結構與動態機製。 --- 第一章：結構生物學的新範式：冷凍電鏡技術概覽 本章首先迴顧瞭傳統X射綫晶體學和核磁共振（NMR）在解析生物大分子結構方麵遇到的局限性，並以此為背景，詳細介紹瞭冷凍電子顯微鏡技術從理論基石到實踐應用的飛躍。我們將追溯Cryo-EM技術的發展曆程，特彆是2013年以來，電極（Direct Electron Detectors, DEDs）和先進圖像處理算法的引入如何使其分辨率實現瞭前所未有的突破，使其能夠與晶體學相媲美，甚至在解析大分子復閤物方麵更具優勢。 內容將涵蓋： 電鏡基礎物理： 電子與物質的相互作用、像差矯正原理、以及電子束對生物樣品的損傷機製。 儀器配置詳解： 低溫電鏡的組成部分，包括高真空係統、電子槍類型（如槍式和場發射槍）、以及高性能的電動載物颱。 分辨率的定義與評估： 深入探討奈奎斯特頻率、信息截止頻率，以及常用的分辨率評估標準（如FSC麯綫）。 第二章：生物樣品的藝術與科學：冷凍製備的精微操作 對於生物大分子和細胞結構的研究而言，樣本的製備質量直接決定瞭最終圖像的質量。本章將把焦點放在如何將脆弱的生物樣本“瞬間固定”在其生理狀態下，避免冰晶的形成和脫水帶來的結構破壞。 2.1 超快速冷凍技術（Vitrification）的精髓 本節將詳細剖析玻璃態轉變（Vitrification）的物理化學基礎，即如何通過快速脫水和極速降溫，使水分子無法形成破壞性的六角形冰晶，而是形成無定形的玻璃態冰。 液體石蠟/脂環烴封埋法： 適用於對空氣乾燥敏感的組織切片和細胞塗抹樣品的預處理。 等離子體光譜法（Plasma Cleaning）： 介紹如何利用等離子體去除載網錶麵的汙染物，增強親水性，確保樣品均勻鋪展。 微孔碳膜載網（Graphene/Lacey Carbon Grids）： 探討不同載網材料對電子束穿透和背景噪聲的影響，以及如何選擇閤適的載網孔徑。 2.2 關鍵製備流程：自動液體衝洗冷凍儀（Vitrobot/Plunge Freezing） 本書將提供一套詳盡的操作指南，涵蓋使用主流自動冷凍儀的每一個步驟： 1. 滴樣量的控製與優化： 講解如何通過調節滴樣體積和撤樣時間來控製液膜厚度，這是實現高對比度和高分辨率成像的關鍵。 2. 緩衝液與添加劑的選擇： 討論添加冷凍保護劑（如蔗糖、甘油）對玻璃化過程的影響，以及pH值和離子強度對手性蛋白復閤物穩定性的作用。 3. 環境參數的精確控製： 詳細闡述溫度（通常為液氮溫度，-196°C）和濕度的精確控製在保證冷凍質量中的重要性。 第三章：數據采集與圖像增強：從像素到三維模型的橋梁 在成功製備瞭高質量的冷凍樣品後，本章將轉嚮電鏡的實際操作和數據采集策略，這是從二維投影圖像通往原子分辨率模型的關鍵階段。 3.1 自動化數據采集策略 現代Cryo-EM依賴於高度自動化的采集係統。我們將重點介紹： “采集模式”的選擇： 對比度采集（Low-Dose Acquisition）和高對比度采集在數據質量與樣品損傷之間的權衡。 成像參數的優化： 傾斜角（Tilt Angle）的設置、電子束流強度的標定，以及如何利用相差（Contrast Transfer Function, CTF）對圖像進行預評估。 先進的采集技術： 探討基於深度學習的“模闆匹配采集”（Template Matching Acquisition）如何提高數據采集效率，特彆是對於稀有構象的捕捉。 3.2 圖像增強與降噪處理 原始采集的圖像信噪比極低，本章將詳細闡述如何利用計算方法“挖掘”齣隱藏在噪聲中的結構信息。 運動補償（Motion Correction）： 介紹利用幀內圖像序列，通過對齊和平滑處理，有效消除電子束對薄膜樣品的微小移位影響。 對比度傳遞函數（CTF）的精確估計： 解釋如何通過計算確定CTF的失真參數（如散焦量和像散），這是後續三維重建準確性的基石。 圖像加權與平均： 討論如何通過對不同彌散度（Defocus）圖像進行加權平均，以達到最佳的整體分辨率。 第四章：三維重構與結構解析的計算方法 本章是技術實踐的核心，重點介紹如何將數以萬計的二維投影圖像（Particle Images）整閤，重建齣原子分辨率的三維密度圖。 4.1 粒子挑選（Particle Picking）與分類 高質量的粒子選擇是避免“垃圾數據”進入重建流程的關鍵。 傳統方法： 基於模闆匹配（Template Matching）和閾值分割的原理。 人工智能驅動的挑選： 深入分析利用捲積神經網絡（CNN）進行自動、高精度粒子挑選的最新進展及其在處理低對比度或異質性樣品時的優勢。 4.2 初始模型構建與三維重建 我們將詳細對比目前主流的三維重建算法： 基於隨機模型的初始重建（Random Cone Reconstruction）。 迭代細化的過程： 介紹投影匹配（Projection Matching）和後驗概率優化（Maximum A Posteriori Optimization）在迭代改進三維模型中的作用。 異質性分析（Heterogeneity Analysis）： 闡述如何利用多視圖分類（Multi-view Classification）和流形學習（Manifold Learning）等技術，從同一批次數據中解析齣不同生化狀態或構象的分子形態。 4.3 模型精修與原子模型擬閤 最終的結構解析要求達到原子級彆。本章將介紹： 局部精修（Local Refinement）： 針對分子復閤物中柔性區域和剛性核心的處理策略。 與生物化學數據的整閤： 如何將X射綫散射數據、質譜數據或分子動力學模擬結果疊加到Cryo-EM密度圖上，以構建齣更具生物學意義的原子模型。 質量評估標準： 講解如EM-MAP-QC等工具如何評估最終密度圖的質量，以及如何計算和報告局部分辨率（Local Resolution）。 第五章：麵嚮應用的擴展：從單顆粒到冷凍電子斷層掃描（Cryo-ET） 本章將視野從純化的蛋白質單顆粒擴展到復雜的細胞環境，介紹Cryo-EM在原位（In-situ）研究中的應用潛力。 5.1 冷凍電子斷層掃描（Cryo-ET）原理與挑戰 Cryo-ET允許研究者在接近生理狀態下觀察完整的細胞、細胞器和分子機器的內部結構。 傾斜係列數據采集： 探討如何通過多角度（±60°或更高傾角）成像來收集重建所需的數據，並應對由此帶來的信噪比下降和像差增加問題。 層析重建算法： 重點介紹投影數據在傾斜角下如何通過傅裏葉層析或直接反捲積方法重建三維體素（Voxel）。 5.2 分離與解析：亞斷層解析技術（Sub-tomogram Averaging） Cryo-ET數據通常具有較低的初始分辨率，因此需要亞斷層平均技術來提高特定結構（如膜蛋白、核孔復閤體）的解析度。 定位與配準： 講解如何精確識彆和提取目標分子實例，並將其方嚮準確地對齊。 柔性校正： 討論如何處理在細胞內不同動態狀態下存在的分子柔性，這是實現高分辨率原位成像的主要障礙。 --- 本書適閤所有從事結構生物學、生物物理學、細胞生物學以及生物醫學工程領域的科研人員、博士後及研究生。通過係統學習本書內容，讀者將能夠獨立設計和執行高分辨率的冷凍電鏡實驗，並熟練掌握從數據采集到結構解析的全套計算流程，從而推動生命科學的前沿研究。

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這本書的結構安排也顯得有些散亂，缺乏一個清晰的邏輯主綫。章節之間的跳躍性很大，上一章還在討論電磁波的吸收效率，下一章突然就跳轉到瞭某種特定的掃描電鏡的準備流程，兩者之間的聯係並沒有得到充分的闡述。我本期望它能構建一個從“微波能輸入”到“分子固定”再到“顯微鏡成像質量”的完整技術鏈條。結果，感覺像是從不同的研討會上收集來的講義拼湊而成。特彆是關於“自動化”和“高通量”方麵的討論，幾乎是空白。在現代實驗室對效率要求越來越高的背景下，任何關於固定技術的討論，如果不能觸及自動化和標準化，都顯得有些過時。我本想看看微波係統如何能集成到現有的自動化平颱中，實現批量化處理，但這本書似乎對此毫無興趣，專注於一些基礎物理參數的推導，這對於急需提高工作效率的同行來說，價值有限。

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這本書的封麵設計倒是挺吸引眼球的，那種深藍色的背景配上一些幾何圖形的綫條，讓人感覺非常專業。我本來是衝著“顯微鏡技術”這個方嚮來的，因為我對細胞結構成像一直很感興趣，特彆是那些超高分辨率的圖像，總覺得在現有技術下還有很多未知的細節等待被發掘。所以，當我在書店裏看到這個標題時，幾乎是毫不猶豫地拿瞭起來。然而，當我翻開第一頁，那種期待感很快就被一種迷茫取代瞭。我原本以為這本書會詳細介紹如何利用微波技術來製備樣本，比如在固定過程中如何精確控製溫度、濕度乃至微波場的分布，以期達到最佳的組織保留效果和最小的僞影。但這本書似乎更偏嚮於理論層麵的探討，大量的數學公式和物理模型占據瞭大部分篇幅，對於實際操作的細節描述少得可憐。比如，對於不同組織類型的微波處理參數差異，書中幾乎沒有給齣明確的指導，這對於一個需要立即上手實驗的研究人員來說，無疑是一個巨大的遺憾。我更希望看到的是圖文並茂的步驟解析，而不是一堆高深的抽象概念。

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這本書的文字風格非常古闆，學術氣息濃厚到讓人有些喘不過氣來。我是一個生物學背景的研究生，雖然對物理原理有基礎瞭解，但這本書的敘事方式更像是給物理學傢寫的教科書，而不是給生物或材料科學領域的研究人員準備的工具書。它似乎假設讀者已經對微波場的耦閤效應、介電常數的變化麯綫等有著極其深入的理解。我在閱讀過程中，頻繁地需要在腦海中進行大量的背景知識檢索，試圖將那些復雜的物理方程與實際的顯微鏡樣本處理聯係起來。這種閱讀體驗，坦白地說，是非常痛苦的。我嘗試去尋找一些實際案例分析，看看彆人的實驗室是如何成功應用這些方法的，但全書幾乎找不到任何一個可以稱之為“案例研究”的部分。所有的論述都停留在“理論上可行”的層麵，缺乏將理論轉化為實踐的橋梁。這讓人不禁懷疑，作者是否真的在實際的顯微鏡製樣過程中應用過這些方法，或者，他是否對目標讀者的知識結構有過充分的考量。

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從裝幀和排版上看，這本書的質量是上乘的，紙張的厚度和印刷的清晰度都無可挑剔，這在學術著作中算是比較少見的。這一點倒是值得稱贊，畢竟閱讀一本印刷質量差的專業書籍是一種摺磨。但是，內容上的不足是緻命的。我一直在尋找關於“樣品準備中的文物保護”這一塊的論述。因為在進行一些精細的生物切片或免疫組化染色時，過度或不當的固定處理，特彆是熱處理，往往會對樣本中的抗原性造成不可逆的破壞。我希望能找到一些關於如何通過微波技術的精準控製來“溫和地”鎖定細胞結構，同時最大限度地保留生物活性標記物的信息。這本書裏，關於“損傷”的討論非常抽象，大多是數學模型預測的損傷閾值，而不是基於電鏡觀察到的實際形態學變化。如果能有對比圖，例如“傳統熱固定”和“微波固定”在同一目標蛋白上的免疫熒光效果對比，那價值將大大提升。現在看來，它更像是一本停留在理論推演階段的早期草稿。

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總的來說，我感覺這本書更像是一份深奧的物理學傢的“概念驗證”報告，而非一本麵嚮顯微鏡技術人員的實用指南。它在微波物理與電磁場理論的應用方麵確實展現瞭作者深厚的學術功底，這一點毋庸置疑。然而，作為一本名為“Methods of Microwave Fixation for Microscopy”的書籍，它在“Methods”和“Microscopy”這兩個核心詞匯上的著墨太少，而將重心放在瞭難以直接應用的“Microwave Fixation”的純理論基礎構建上。購買這本書的初衷是想學習一套行之有效、可復製的實驗方案，以解決目前固定過程中遇到的組織收縮和蛋白變性問題。遺憾的是，這本書提供的更多是“為什麼會發生”，而不是“如何去做”。對於那些希望在現有實驗流程中引入微波輔助技術的工程師或技術人員來說，這本書提供的幫助可能僅限於理解背後的物理原理，而實際操作層麵的指導幾乎可以忽略不計。我可能需要尋找另一本更側重於實驗操作手冊的書籍來彌補這一空白。

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