近年來,冷凍電子顯微鏡技術的不斷發(fā)展,尤其是硬件設備如直接電子探測器的技術突破、軟件算法如最大似然估計、貝葉斯思想的應用,在結構生物學領域不斷有利用冷凍電鏡探測得到的高分辨率結構出現(xiàn)。冷凍電鏡具有對樣品制備相對簡單、樣品損傷小、樣品能夠保持在水溶液中的狀態(tài)等優(yōu)點,使得探測得到結構清晰且包含分子動力學信息,成為繼X射線晶體衍射、核磁共振等方法后另一廣受國內(nèi)外歡迎的結構生物學探測方法。經(jīng)過多年發(fā)展,冷凍電鏡領域出現(xiàn)了多款冷凍電鏡圖像處理工具包,部分工具包涵蓋了冷凍電鏡圖像處理過程中的完整計算流程,在高性能計算機的支持下能夠在短時間內(nèi)得到數(shù)據(jù)的處理結果,使得提高重建準確性的算法研究十分重要。由于樣品冷凍前存在于水溶液中,使得樣品在溶液中的構象不均一,并且存在擾動情況,這對冷凍電鏡成像數(shù)據(jù)的重建造成了困擾。樣品在水溶液中的運動將導致重建后運動部分分辨率低下,無法觀察到具體的生物學特征。計算機技術以及人工智能的發(fā)展,使得分子動力學模擬技術無論在規(guī)模上還是準確率上都有了長足的發(fā)展。本文結合分子動力學分析,提出了一種可行的有參考三維分類方法。旨在以動力學模擬的方式獲得樣品的先驗信息,得到大分子體系中... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 結構生物學發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 冷凍電鏡發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 冷凍電鏡取得的成果
        1.2.2 冷凍電鏡設備的發(fā)展
        1.2.3 冷凍電鏡算法的發(fā)展
    1.3 主要工作
第二章 冷凍電鏡三維重構
    2.1 冷凍電鏡三維重構方法
        2.1.1 投影切片定理
        2.1.2 弱相對逼近
        2.1.3 貝葉斯應用
    2.2 冷凍電鏡圖像處理主要流程
        2.2.1 數(shù)據(jù)獲取
        2.2.2 CTF估計和矯正
        2.2.3 顆粒挑選
        2.2.4 二維分類
        2.2.5 初始模型生成
        2.2.6 三維分類
        2.2.7 三維模型重建
        2.2.8 分辨率分析
    2.3 本章小結
第三章 冷凍電鏡三維分類
    3.1 冷凍電鏡多結構細化三維分類
        3.1.1 多參考模型
        3.1.2 期望最大化算法
        3.1.3 快速傅里葉空間插值
        3.1.4 分類主要流程
    3.2 冷凍電鏡有參考三維分類
        3.2.1 彈性網(wǎng)絡模型
        3.2.2 馬爾可夫狀態(tài)模型
        3.2.3 分類主要流程
    3.3 本章小結
第四章 分類準確度影響因素
    4.1 模擬數(shù)據(jù)生成
    4.2 不同因素對分類準確度的影響
        4.2.1 信號強度對分類效果的影響
        4.2.2 模型差異對分類效果的影響
        4.2.3 與無監(jiān)督分類對比
    4.3 本章小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介
    1 作者簡歷
    2 參與的科研項目及獲獎情況
    3 發(fā)明專利
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]X射線自由電子激光的原理和在生物分子結構測定研究中的應用[J]. 時盈晨,劉海廣.  物理. 2018(07)
[2]冷凍電子顯微鏡:生物大分子精細結構分析的利器[J]. 吳趙龍,毛有東.  科學通報. 2017(36)
[3]cryoSPARC軟件:生物大分子冷凍電子顯微鏡三維重構技術的最新進展[J]. 蘇曉東,高寧.  中國科學:生命科學. 2017(03)
[4]冷凍電鏡單顆粒技術的發(fā)展、現(xiàn)狀與未來[J]. 黃嵐青,劉海廣.  物理. 2017(02)



本文編號：3161916