موسسه آموزش عالی آپادانا نشریه مطالعات مهندسی پزشکی آپادانا - Investigation of Electron Tomography Imaging Technique in Transmission Electron Microscopy (TEM) and Its Applications in Biological Sciences بررسی تکنیک تصویربرداری توموگرافی الکترونی در میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و کاربرد های آن در علم زیست شناسی 10.22051/jera.2021.31891.2698 FA مریم دانشجوی کارشناسی مهندسی پزشکی، موسسه آموزش عالی آپادانا، شیراز، ایران شبنم دانشجوی کارشناسی مهندسی پزشکی، موسسه آموزش عالی آپادانا، شیراز، ایران ایلیا دانشجوی کارشناسی مهندسی پزشکی، موسسه آموزش عالی آپادانا، شیراز، ایران Transmission Electron Microscopy (TEM) has played a fundamental role in the development of life sciences and materials science since its inception, enabling the observation of biological structures at the nanometer scale. Despite challenges such as electron beam damage and the complexity of sample preparation, advancements like cryo-TEM—particularly cryo-electron tomography (Cryo-ET)—have largely overcome these limitations.This article provides an analytical review of TEM's operating principles, its main components, and modern sample preparation methods such as vitrification and cryo-focused ion beam (Cryo-FIB), as well as the imaging process and 3D reconstruction in electron tomography.It further discusses key applications of Cryo-ET in structural biology, including in situ studies of cells, macromolecular complexes, viruses, bacteria, and cellular membranes. By enabling 3D reconstruction of biological structures in their native environment, Cryo-ET has revolutionized our molecular understanding of life.This technique, offering a precise view of cellular architecture, has become a crucial tool in in situ structural biology. Recent advancements in sample preparation, imaging, and data processing—especially the use of artificial intelligence such as AlphaFold and system automation—have significantly enhanced the analytical power of Cryo-ET.In summary, by combining advanced imaging capabilities with computational analysis, this method has opened new horizons for the diagnosis and treatment of diseases at the molecular level. میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از آغاز پیدایش، نقشی بنیادین در توسعه علوم زیستی و مواد ایفا کرده و امکان مشاهده ساختارهای زیستی در مقیاس نانومتری را فراهم ساخته است. با وجود چالش‌هایی مانند آسیب پرتو الکترونی و دشواری آماده‌سازی نمونه، پیشرفت‌هایی نظیر کرایو TEM-و به‌ویژه توموگرافی کرایو الکترونی(Cryo-ET)، این محدودیت‌ها را تا حد زیادی رفع کرده‌اند. این مقاله به‌ عنوان یک مرور تحلیلی، اصول عملکردTEM ، اجزای اصلی آن، روش‌های نوین آماده‌سازی نمونه مانند انجماد شیشه‌ای،Cryo-FIB ، فرآیند تصویربرداری و بازسازی سه‌بعدی در توموگرافی الکترونی را بررسی می‌کند .در ادامه، کاربردهای کلیدی Cryo-ETدر زیست‌شناسی ساختاری، شامل مطالعه درجا (in situ) سلول‌ها، کمپلکس‌های ماکرومولکولی، ویروس‌ها، باکتری‌ها و غشاهای سلولی، مورد بحث قرار می‌گیرد. Cryo-ET با فراهم آوردن امکان بازسازی سه‌بعدی ساختارهای بیولوژیکی در بستر طبیعی، انقلابی در درک مولکولی حیات ایجاد کرده است. این تکنیک با ارائه تصویری دقیق از معماری سلولی، به ابزاری کلیدی در زیست‌شناسی ساختاری درجا تبدیل شده است. پیشرفت‌های اخیر در آماده‌سازی نمونه، تصویربرداری و پردازش داده‌ها، به‌ویژه به‌کارگیری هوش مصنوعی مانندAlphaFold و خودکارسازی سیستم‌ها، توان تحلیلی Cryo-ET را افزایش داده‌اند. در مجموع، این روش با ترکیب قابلیت‌های تصویربرداری پیشرفته و تحلیل محاسباتی، افق‌های نوینی در تشخیص و درمان بیماری‌ها در سطح مولکولی گشوده است. /downloadfilepdf/506376