第03章 显微镜知识扩充
- 格式:doc
- 大小:107.50 KB
- 文档页数:10
生物科学:显微镜的知识总结有关显微镜的知识在生物学中非常重要,也多次考过,现将有关知识总结如下:1、若要把视野中上方的物像移到视野的正中心,则要将装片继续向上移动。
若要把视野中左方的物像移到视野的正中心,则要将装片继续向左方移动,因为显微镜视野中看到的是倒像。
2、换高倍物镜后,应调节细准焦螺旋使物像变得清晰;视野会变暗,可调大光圈或改用反光镜的凹面镜来使视野变亮。
3、目镜越长,放大倍数越小;物镜越长,放大倍数越大。
4、物镜与载玻片之间的距离越小,放大倍数越大。
5、总放大倍数等于目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积;放大倍数是指细小物体长度或宽度的放大倍数。
6、放大倍数越大,视野中细胞越大、数目越少、视野越暗。
7、更换目镜,若异物消失,则异物在目镜上;更换物镜,若异物消失,则异物在物镜上、移动载玻片,若异物移动,则异物在载玻片上。
8、如何区别显微镜视野中的细胞核和液泡?一般来说,细胞核透光性不好,是深色的,液泡是浅色的。
此外仔细观察,液泡中液体是流动的,细胞核里面的结构是固定的,看起来有杂质的样子。
1.显微镜的放大倍数等于目镜的放大倍数与物镜的放大倍数的乘积。
放大倍数指的物体的宽度和长度的放大倍数,而不是面积和体积的放大倍数。
例1.一个细小物体若被放大50倍,这里“被放大50倍”是指该细小物体的()A.体积B.表面积C.像的面积D.长度或宽度例2.如果使用10倍的目镜和10倍的物镜在视野中央观察到一个细胞,在只换40倍物镜的情况下,该细胞的物象比原先观察到的细胞直径放大了()A.4倍B.16倍C.100倍D.400倍2.掌握目镜和物镜的结构特点以及镜头长短与放大倍数之间的关系。
目镜是无螺纹的,物镜是有螺纹的;镜头长度与放大倍数的关系:目镜的长度与放大倍数成反比,物镜的长度与放大倍数成正比;物镜越长与装片之间的距离就越短,物镜越短与装片之间的距离就越长。
例1.有一架光学显微镜的镜盒内有2个镜头,甲的一端有螺纹,乙无螺纹,甲乙分别为()A.目镜、物镜B.物镜、目镜C.均为物镜D.均为目镜答案:B例2.显微镜头盒中的4个镜头。
显微镜知识总结.docx显微镜知识总结显微镜是一种用来观察微小物体的光学仪器,能够放大物体的图像,使人们可以更清楚地观察和研究微观结构和微观现象。
以下是几个与显微镜相关的重要知识点的总结:1. 显微镜的组成部分:- 物镜:位于样本下方的镜头,主要负责放大样本的图像。
- 目镜:位于物镜上方的镜头,用于进一步放大物镜所产生的图像。
- 眼镜:位于目镜的一端,使观察者能够看到放大的图像。
- 细调节和粗调节装置:用于调节镜头与样本的距离,以获得清晰的图像。
- 光源:提供光线以照亮样本,可以是自然光、透射光或反射光。
- 台:用于支撑和定位样本。
2. 解析力和放大倍数:- 解析力是指显微镜能够显示的最小细节。
它取决于光的波长和物镜的数值孔径。
- 放大倍数是指显微镜放大物体图像的程度。
它取决于目镜和物镜的焦距。
3. 显微镜的工作原理:- 光线通过样本后被物镜放大,然后通过目镜再次被放大。
- 放大后的图像通过眼镜进入观察者的眼睛,形成视觉图像。
4. 类型和应用:- 光学显微镜:使用镜片和光线来放大样本图像。
常用于生物学、医学和材料科学的研究中。
- 电子显微镜:利用电子束代替光线来放大样本图像。
常用于查看纳米级和原子级结构。
- 原子力显微镜:利用探针测量样本表面的原子力变化来放大图像。
常用于表面形貌和物性的研究。
以上是显微镜的一些基本知识,它们对于理解显微镜的工作原理和应用起到了重要的作用。
通过掌握这些知识,人们可以更好地利用显微镜来观察和研究微观世界。
九年级上册科学第三章知识点梳理九年级上学期科学课的第三章主要涉及物质的纯度与杂质、固体杂质的分离、凝固点和显微镜的使用等知识点。
下面我将对这些知识点进行梳理和解析。
1. 物质的纯度与杂质物质的纯度是指物质中所含纯净物质的比例。
纯度越高,物质中的杂质含量越少。
我们常使用的食盐就是一个例子,经过提炼和加工后的食盐,纯度要高于自然界中的盐矿石。
这一知识点可以引申出一个实际问题:如何提高物质的纯度?对于固体杂质较多的物质,可以通过溶解、过滤、结晶等方法进行分离。
而对于液体和气体杂质较多的物质,可以通过蒸馏、析出和洗涤等方法进行纯化。
2. 固体杂质的分离对于固体杂质的分离,常用的方法是溶解、过滤和结晶。
首先将固体物质溶解于溶剂中,使杂质和溶剂充分混合;然后通过过滤将溶液中的杂质分离出来;最后将溶液加热至溶剂蒸发,进行结晶,得到纯净的固体物质。
3. 凝固点凝固点是指物质从液态到固态转变过程中的温度。
对于纯净物质来说,凝固点是固定的。
而杂质的加入会对凝固点产生影响,导致凝固点降低。
这是因为杂质在溶液中会干扰晶体的结构形成,从而影响凝固点的温度。
这个概念可以和生活中的例子相结合,如在冰冻食品的制作中,添加了一定的防腐剂和抗结晶剂,使得食品的凝固点降低,从而延缓了冰冻的过程。
4. 显微镜的使用显微镜是一种学习微观世界的重要工具,它通过放大物体的图像使其可以被人眼观察到。
在学习细胞结构和微生物等方面,显微镜起到了重要的作用。
常见的显微镜有光学显微镜和电子显微镜两种。
光学显微镜利用光的透射和反射原理进行放大,可以观察到较大的细胞和物体。
而电子显微镜则利用电子束的原理进行放大,可以观察到更小的微观结构。
除了常规的显微镜,还有一些特殊的显微镜,如荧光显微镜和透射电子显微镜等,它们在特定领域有着重要的应用,如荧光显微镜在生物科学中的细胞标记研究中起到了关键作用。
通过对这些知识点的了解,我们能够更好地理解物质的纯度与杂质、固体杂质的分离、凝固点和显微镜的使用等概念。
五上科学第三单元《显微镜下的生物世界》知识梳理第八课《水中的微小生物》1.自从发明了显微镜,人类开始逐渐揭开微观世界的秘密,在我们肉眼看不到的微观世界里,还有很多微小的生物。
2.池塘里的水为什么不能直接饮用?这些水里有什么?答:池塘中的水有固体颗粒,微小生物和溶解在水中的物质使我们不宜直接饮用。
因为里面含有很多微生物,还有许多矿物质以及污垢的等可能对身体有害的物质3.怎样知道显微镜放大的倍数?答:显微镜的放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数。
显微镜的放大是指的显微镜观察物体的长度或者宽度的放大,这里结合具体例子说明,如目镜的放大倍数是10倍,物镜的放大倍数是40倍,该显微镜的放大倍数为10×40═400倍4.了解普通光学显微镜的主要结构,研究使用显微镜。
用一只眼睛通过目镜观察。
如果看不到物象,则需要缓慢移动载玻片,将物像移到视野中央,如果看到的物像不够明亮,则需要转动反光镜对光,如果我们看到的物像比较模糊,则需要调节细准焦螺旋使物像清晰。
5.制作水滴装片6.将装片牢固在显微镜上,将水滴中央对准通光孔。
7.在显微镜下观察水滴装片,我们又有什么发现?答:显微镜下的水滴上布满了一些难以用肉眼观察的微小生物。
8.我们在显微镜下看到的一切,难以用肉眼观察的微小生物统称为微生物。
9.XXX与显微镜真正将显微镜用于科学研究的是XXX,他磨制透镜的水平远远高于同时期的其他人,他磨制的一个简单的单片透镜,放大倍数仅达到了270倍。
XXX用自己磨制的显微镜发现了一个极其丰富的微小世界,并且发现我们周围到处都有微生物的存在。
10.XXX所描述的微小世界,引起了当时全世界的轰动,1695年出版的《XXX所发现的自然界的秘密》一书,是人类有史以来对微生物的首次记载,开创了人类认识微生物的先河。
第九课《显微镜下的细胞》1.洋葱是我们常见的蔬菜,在显微镜下观察洋葱会有什么发现?答:如果是紫皮的话能够观察到细胞壁(细胞之间的粗线),细胞质(大液泡与细胞壁之间的局部),细胞核(颜色最深的一点,在细胞质中的某处),大液泡(紫色的地区)2.取一小块洋葱表皮,放在显微镜下观察。
高一显微镜知识点归纳在高一生物学学习中,显微镜是一项非常重要的工具。
它可以帮助我们观察微小的细胞结构和微生物,深入了解生物的奥秘。
为了帮助同学们更好地掌握显微镜的知识,下面将对高一显微镜知识点进行归纳。
一、显微镜的分类和组成显微镜可以分为光学显微镜和电子显微镜两大类。
光学显微镜又可分为简单显微镜和复合显微镜。
1. 简单显微镜:由一个凸透镜构成,只能放大物体一定倍数,并且不能调焦。
2. 复合显微镜:由物镜、目镜、光源和调焦机构等组成。
物镜可以放大物体20倍至100倍不等,目镜放大10倍。
最终显微镜的放大倍数为物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积。
二、显微镜的使用方法1. 准备工作:清洁显微镜镜头与物镜,调节光源亮度。
2. 调焦:先用粗调焦轮将物镜放置在离玻璃片约1厘米处,然后通过转动细调焦轮逐渐拉近物镜与玻璃片的距离,直到物镜与玻璃片接触并调整清晰。
3. 观察物体:将待观察的物体放在玻璃片上,将玻璃片放在物镜下方,用夹子夹紧。
通过调节细焦距轮,使目标物体清晰可见。
4. 视野调整:当视野不够明亮或物体偏离中心时,可通过调整光源亮度和物镜位置来进行调整。
三、显微镜常见问题与解决方法1. 视野太暗:检查显微镜光源是否打开,并适当调节亮度。
也可能是目镜或物镜上有灰尘,需要及时清洁。
2. 物体模糊:先通过细焦距轮逐渐调整焦距,如果仍然模糊,可能是物镜或目镜不够清洁,需要擦拭。
3. 调焦困难:有时调焦轮过紧或过松会导致调焦困难,可以适当调整调焦轮松紧度。
四、显微镜的应用领域显微镜在科学研究、医学、生物学等领域有着广泛的应用。
以下是显微镜在不同领域的应用举例:1. 科学研究:通过显微镜的放大功能,科学家可以观察微小颗粒和细胞结构,研究物质的组成和属性。
2. 医学:显微镜在医学领域用于观察细菌、病毒和人体组织细胞,帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
3. 生物学:显微镜是生物学研究中不可或缺的工具,可以观察植物和动物的细胞组织、细胞器和细胞分裂过程。
中考生物显微镜知识点总结一、显微镜的发明和发展历程1.1 显微镜的发明显微镜是一种利用透镜和反射镜放大细小物体的光学仪器。
其原理是通过透镜或反射镜使光线聚焦,从而放大被观察的物体。
现代显微镜的发明可以追溯到17世纪初。
荷兰眼镜商扬·斯沃斯(Zacharias Janssen)和其父汉斯·斯沃斯(Hans Janssen)被认为是第一个发明显微镜的人。
而罗伯特·胡克(Robert Hooke)是第一个使用显微镜观察细胞的科学家。
1.2 显微镜的发展在显微镜的发展历程中,出现了许多种不同类型的显微镜,包括光学显微镜、电子显微镜、原子力显微镜等。
其中,电子显微镜的发明标志着显微镜的重大飞跃,使得人们可以观察到比光学显微镜更微小的物体。
二、显微镜的分类及结构2.1 光学显微镜光学显微镜是利用可见光对物体进行放大观察的显微镜。
光学显微镜的主要构成部分包括物镜、目镜、台、光源、反射镜等。
其中,物镜和目镜是光学显微镜最重要的部分,物镜用于放大样品,目镜用于放大视野。
2.2 电子显微镜电子显微镜是利用电子束对物体进行放大观察的显微镜。
电子显微镜的主要构成部分包括电子枪、对焦系统、透镜等。
与光学显微镜相比,电子显微镜可以放大更微小的物体,因此在生物、材料等领域有着广泛的应用。
2.3 原子力显微镜原子力显微镜是一种使用原子尖端对物体进行放大观察的显微镜。
原子力显微镜的主要构成部分包括扫描探针、反馈系统等。
原子力显微镜是一种非接触式的显微镜,可以对表面进行高分辨率的观察。
三、显微镜的使用方法3.1 样品的制备在观察样品之前,需要对样品进行适当的制备工作。
根据不同的观察对象,样品的制备方法也不同。
例如,在观察动植物的细胞时,通常需要将样品进行薄切片,以便于显微镜对其进行放大观察。
3.2 调节显微镜在使用显微镜时,需要按照一定的步骤对显微镜进行调节,以使得观察结果更加清晰。
主要包括对焦、调整光源、选择合适的目镜和物镜等。
七年级认识显微镜知识点显微镜是一种能够放大微小物体的仪器,广泛应用于生物学、医学、化学、材料科学等领域。
对于七年级的学生来说,认识显微镜是学习生物学的重要基础,下面将介绍一些七年级应该了解的显微镜知识点。
1. 显微镜的分类显微镜可以根据其原理分为光学显微镜和电子显微镜两类。
光学显微镜透过可见光对样品进行放大,常用于生物学中观察细胞、组织等;电子显微镜则透过电子束对样品进行放大,可以观察更细的结构。
2. 显微镜的组成光学显微镜由物镜、目镜、台座、光源等部分组成。
其中物镜是对样品进行放大的部分,常见的有4倍、10倍、40倍、100倍等放大倍数,目镜是放大显微镜中的像的部分。
电子显微镜由电子光源、透镜、样品台、显像装置等部分组成。
3. 显微镜的使用方法使用显微镜前,需要先调整光源和放大倍数等参数,将样品放置在样品台上后,通过调整聚焦手轮,使像清晰并调整放大倍数,即可进行观察。
在观察细胞时,为了避免伤害细胞和减少晃动,需使用镊子将样品固定在载玻片上。
4. 显微镜的应用显微镜被广泛应用于生物学、医学、化学、材料科学等领域。
在生物学中,显微镜可以观察细胞和组织结构、了解生物现象如细胞分裂、核分裂等;在医学中,显微镜可以帮助医生诊断疾病和观察细菌等微生物;在材料科学中,显微镜可以用于分析材料的组成和结构。
5. 显微镜的注意事项在使用显微镜时,需要注意以下几个事项:操作时需轻拿轻放,避免震动和碰撞;观察前需要调整好光源和放大倍数,避免伤害样品;观察时需要保持眼睛与物镜和目镜适当距离,避免眼睛疲劳和伤害。
以上就是七年级认识显微镜的一些基本知识点。
通过了解这些知识,可以更好地掌握显微镜的使用方法,更好地学习生物学等各个领域的知识。
显微镜有关知识总结显微镜是一种科学实验室常用的仪器,用于放大微小物体以便观察和研究。
以下是关于显微镜的一些基本知识总结:一、显微镜的发展历史显微镜的发展历史可以追溯到17世纪。
最早的显微镜是由荷兰人安东尼·凡·莱文虎克发明的,他成功地制作出了第一台放大3倍的复眼显微镜。
之后,莱文虎克改进了他的显微镜,使之能够放大到8倍。
随后,罗伯特·胡克进一步改进了显微镜的结构与放大倍数,并首次使用了单个凸透镜来放大物体。
二、显微镜的结构与原理显微镜的结构主要包括物镜、目镜、台架、光源和调焦部件等。
物镜是与被观察物体最接近的镜头,放大倍数较大,通常有10倍、40倍、100倍等。
目镜则是位于显微镜上方的镜片,起到进一步放大的作用,常见的倍数有10倍、20倍、25倍等。
光源通常使用小型的发光二极管或者卤素灯,用于照亮被观察的物体。
而调焦部件则用于调节物镜与目镜的相对位置,以获得清晰的观察效果。
三、显微镜的使用技巧使用显微镜时,首先需要将被观察的样品放置在玻璃载玻片上,并加上适量的显微镜溶液。
然后将载片放在显微镜台架上,并将物镜与目镜对准样品。
在观察时,通常可以先用低倍物镜观察全貌,再用高倍物镜观察细节。
调整焦距时,先用粗焦距进行初步调焦,然后再用细焦距进行微调,以获得清晰的图像。
四、显微镜的应用领域显微镜在生物学、化学、医学、物理学等许多领域都有广泛应用。
在生物学中,显微镜可以用来观察细胞结构、细胞分裂和组织构成等。
在医学中,显微镜有助于观察病毒、细菌和人体内部的细胞变化等。
在材料科学中,显微镜可以用来观察材料的微观结构和纳米级颗粒等。
总结:显微镜的发展和应用已经深刻地改变了我们对微观世界的认识。
通过显微镜的使用,我们可以观察到肉眼无法看到的微细结构和微小生物,从而为科学研究和医学诊断提供了重要的工具。
随着技术的不断进步,显微镜的分辨率和放大倍数会不断提高,为我们带来更加精确和清晰的观察效果。
显微镜的构造及知识点笔记1. 引言显微镜是一种用于放大微小物体的光学仪器。
它的发明和应用对于科学研究和医学诊断等领域具有重要意义。
本文将介绍显微镜的构造和一些相关的知识点。
2. 显微镜的构造显微镜一般由以下几个主要部分组成:2.1 物镜物镜是显微镜中的一个重要组成部分,它位于镜筒底部。
物镜的主要作用是放大待观察物体的影像。
物镜的放大倍数决定了显微镜的最终放大倍数。
2.2 目镜目镜位于显微镜的顶部,用于观察物体的放大影像。
目镜通常具有一定的放大倍数,将物体的影像放大后传送到人眼。
2.3 镜筒镜筒是连接物镜和目镜的管状结构。
它起到支撑和定位的作用,确保物镜和目镜的位置准确。
2.4 焦距调节装置焦距调节装置用于调整物镜和目镜之间的距离,以使观察到的物体清晰可见。
通常,焦距调节装置采用精确的螺旋机构,使得用户可以微调焦点。
2.5 光源显微镜的光源一般是位于物镜下方的一个光源装置。
它通常是一个白炽灯或荧光灯,用于照亮待观察的物体。
3. 显微镜的工作原理显微镜利用光学原理对物体进行放大观察。
其工作原理可以简单概括为以下几个步骤:3.1 光源照射首先,光源照射到待观察的物体上,使其发出反射或透射光。
3.2 物镜放大照射到物体上的光进入物镜,经过物镜的放大作用,形成一个放大的实像。
3.3 目镜放大物镜放大的实像进一步放大通过目镜,形成最终观察到的放大影像。
3.4 眼睛观察通过目镜,人眼观察到放大影像,从而获得更清晰的物体细节。
4. 显微镜的应用领域显微镜广泛应用于不同领域,例如:4.1 生物学显微镜在生物学研究中起着关键作用。
它可以帮助科学家观察细胞结构、细菌、病毒等微小生物体,从而深入了解生命的奥秘。
4.2 化学显微镜在化学实验中也有重要应用。
它可以帮助化学家观察和分析微小的化学结晶、颗粒等,以便研究物质的性质和反应过程。
4.3 材料科学显微镜在材料科学研究中起着重要作用。
它可以帮助科学家观察材料的微观结构,了解材料的性质和组成,从而指导材料的设计和改进。
八年级生物显微镜知识点
随着生物学研究的深入,显微镜的重要性也越来越显著。
在生物实验室中,显微镜是必不可少的工具。
那么,本文将为大家介绍八年级生物显微镜知识点。
让我们一起来了解一下吧。
I. 显微镜的种类
在生物学实验中,常用的显微镜有光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜、激光共聚焦显微镜等。
本文重点介绍光学显微镜。
II. 光学显微镜结构
1. 目镜:位于显微镜的上部,用于放大显微镜底物的像;
2. 物镜:位于显微镜的下部,通过对显微镜底物进行放大以形成像;
3. 样品台:用于放置样品;
4. 光源:通过样品台,照亮样品;
5. 对焦轮:用于调节物镜与样品之间的距离。
III. 光学显微镜使用
使用光学显微镜需要经过以下步骤:
1. 将样品放在样品台上;
2. 调节光源,照亮样品;
3. 选择合适倍数的物镜;
4. 使用对焦轮将物镜与样品之间的距离调整到合适位置;
5. 通过目镜观察样品。
IV. 光学显微镜的配件
在进行光学显微镜实验时,还需要一些配件,如目镜清洁杆、差分干涉仪、热像仪等。
V. 光学显微镜的应用
生物学研究中,光学显微镜的应用非常广泛,例如:
1. 观察细胞和细胞器的结构与形态;
2. 研究昆虫、植物和动物的组织构造;
3. 研究微生物的形态、数量和分布。
总结:
如上述所述,八年级生物显微镜知识点是非常重要的。
光学显微镜的应用性广泛,其结构也比较简单,使用也比较方便。
介绍完毕,希望本文能对大家有所帮助。
首页→第三章显微镜—、光学显微镜的发展历史早在公元前一世纪,人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时,可以使其放大成像。
后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。
1590年,荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。
1610年前后,意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时,改变物镜和目镜之间的距离,得出合理的显微镜光路结构,当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。
17世纪中叶,英国的胡克和荷兰的列文胡克,都对显微镜的发展作出了卓越的贡献。
1665年前后,胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。
这些部件经过不断改进,成为现代显微镜的基本组成部分。
1673~1677年期间,列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜,其中九台保存至今。
胡克和列文胡克利用自制的显微镜,在动、植物机体微观结构的研究方面取得了杰出成就。
19世纪,高质量消色差浸液物镜的出现,使显微镜观察微细结构的能力大为提高。
1827年阿米奇第一个采用了浸液物镜。
19世纪70年代,德国人阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础。
这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展,并为19世纪后半叶包括科赫、巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具。
在显微镜本身结构发展的同时,显微观察技术也在不断创新:1850年出现了偏光显微术;1893年出现了干涉显微术;1935年荷兰物理学家泽尔尼克创造了相衬显微术,他为此在1953年获得了诺贝尔物理学奖。
古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合,它以人眼作为接收器来观察放大的像。
后来在显微镜中加入了摄影装置,以感光胶片作为可以记录和存储的接收器。
现代又普遍采用光电元件、电视摄像管和电荷耦合器等作为显微镜的接收器,配以微型电子计算机后构成完整的图像信息采集和处理系统。
目前全世界最主要的显微镜厂家主要有:奥林巴斯、蔡司、徕卡、尼康。
国内厂家主要有:江南、麦克奥迪等。
二、主要电镜制备技术介绍由于电子显微镜本身的分辨能力与性能在不断提高,生物样品制备技术在不断改进,以及电子显微镜技术在细胞生物学研究中所发挥的巨大作用,因此,对电镜观察的生物样品有一些特殊要求:(1)要求样品很薄。
电子束的穿透能力是十分有限的,即使电场高压增加到100~200kV,电子穿透生物样品的厚度仅达1μm。
故此,用电镜观察样品的精细结构时,首先要求样品很薄,一般是数十纳米。
即使是细菌与其他单细胞生物,假如不经过超薄切片,内部的细微结构也很难观察清楚。
所以,超薄切片(ultra section)技术是基本的电镜实验技术;(2)要求更好地保持样品的精细结构。
一般样品制备都要经过一个复杂的过程:如固定、脱水、包埋、切片、染色等。
所以要使样品尽量保持生活状态下的精细结构而不严重失真,对固定剂与包埋剂的选择以及固定与包埋的条件均要求比较严格(一)超薄切片技术由于电子束的穿透能力有限,为获得较高分辨率,切片厚度一般仅为40~50nm,即一个直径为20um的细胞可切成几百片,故称超薄切片。
这需要样品既要有一定刚性又要有一定韧性,而生物样品并不具备这些特性。
为此,样品往往需要包埋在特殊的介质中。
但包埋的过程会破坏样品的结构,所以超薄切片样品制备的第一步就是样品的固定,以更好地保存细胞的精细结构。
1.固定如何保持观察样品的真实性,固定是很重要的一环。
固定不仅要求保持样品的形态结构不发生改变;有时甚至要求在超微和分子水平上使细胞内部的结构和成分保持在原来的位置上,同时尽量保持原来的性质,如抗原性等。
超薄切片常用的固定剂为锇酸和戊二醛等。
根据需要选择最合适的固定剂。
此外,还可以用物理方法固定,如高频微波。
在固定操作过程中,动物的处死和取材都要快速进行,并通常在低温下固定,以防止酶的自溶作用造成破坏,固定的样品块也不宜太大,以便固定剂迅速渗透。
几种固定剂对细胞各成分的固定效果固定剂核酸蛋白质磷脂多糖不饱和脂肪酸锇酸+ ++ +++ + +++戊二醛+ ++ + + +KMnO4+ +++ +++ + ++++ 表示相对固定效果2.包埋包埋的目的是要使样品中各种细微结构在切片过程中都得到均匀良好地支撑,使切成的超薄切片仍能保持连续完整并且有足够的强度,并能耐受干燥以及观察时的电子轰击、高温和真空挥发。
同时要求包埋剂在高倍放大时也不显示其本身结构,还要求在聚合时不发生明显的收缩,以防止样品中细微结构的损坏和移位;应具有良好的机械性能(如刚度和韧性等)以利于切片;应易被电子穿透等。
目前常用的包埋剂是环氧树脂。
生物样品固定后通常仍含有大量水分,而包埋剂又多是与水不相溶的,因此在包埋前通常要经过一系列脱水处理过程。
3.切片超薄切片厚度通常是40~50nm。
切片厚度可通过样品杆的金属热膨胀或机械伸缩来控制。
切片刀以玻璃或钻石为材料,最常用的是玻璃刀。
切片须捞在覆有支持膜的载网(铜网或镍网)上才能在电镜下观察。
4.染色样品中的不同成分对各种“染料”有不同的亲和性,如锇酸宜染脂肪;铅盐易染蛋白质;醋酸铀易染核酸等。
电镜样品仅用重金属盐进行染色以形成明暗反差,因此只能通过电子束振幅的改变观察到黑白图像。
它不能使光镜切片染色,通过改变波长而获得彩色图像。
几乎各种细胞超微结构都可以用超薄切片法观察。
超薄切片技术显示典型动物细胞的超微结构。
不仅如此,超薄切片技术还可以与放射性同位素自显影、细胞化学、免疫电镜和电镜原位杂交等技术结合,用于不同的研究目的。
(二)负染色技术某些结构,如线粒体基粒、核糖体和蛋白质及其组成的纤维甚至病毒等可以通过负染色(Negative staining)电镜技术观察其精细结构。
其分辨率可达1.5nm左右。
负染色是用重金属盐,如磷钨酸或醋酸双氧铀,对铺展在载网上的样品进行染色,吸去多余染料,样品经自然干燥后,整个载网上都铺上了一薄层重金属盐,从而衬托出样品的精细结构。
(三)冰冻断裂和冰冻蚀刻电镜技术用快速低温冷冻法将样品迅速冷冻(液氮或液氦中),然后在低温下进行断裂。
这时样品往往从其结构相对“脆弱”的部位(即膜脂双分子层的疏水端)断裂。
从而显示出镶嵌在膜脂中的蛋白质颗粒,由于冰在真空中的少量升华,可进一步增强“浮雕”式的蚀刻效果。
用铂、金等金属进行倾斜喷镀,以形成对应于凹凸的电子反差,再经碳垂直于断面进行真空喷镀,形成一个连续的碳膜,然后用消化液把样品本身消化掉,将剩下的碳膜及其构成图形的金属微粒移到载网上进行电镜观察。
冰冻蚀刻(Freeze etching)技术主要用来观察膜断裂面的蛋白质颗粒和膜表面结构,图形富有立体感,样品不需包埋甚至也不需固定,同时能更好地保持样品的真实结构。
近年来发展起来的快速冷冻深度蚀刻技术(quick freeze deep etching)就是在此基础上发展起来的。
深度蚀刻主要用于观察胞质中的细胞骨架纤维及其结合蛋白。
(四)电镜三维重构技术生物大分子的三维结构是当今生命科学研究中的核心课题之一。
电镜三维重构技术是电子显微术、电子衍射与计算机图像处理相结合而形成的具有重要应用前景的一门新技术,尤其适于分析难以形成三维晶体的膜蛋白以及病毒和蛋白质-核酸复合物等大的复合体的三维结构。
其基本步骤是对生物样品(如蛋白质二维晶体)在电镜中的不同倾角下进行拍照,得到一系列电镜图片后再经傅立叶变换等处理,从而展现出生物大分子及其复合物三维结构的电子密度图。
最早提出并发展这一技术是英国生物物理学家A.Klug,并因此获得1982年诺贝尔化学奖。
近年来在此基础上发展了低温电镜技术(Cryoelectron microscopy),其样品不经固定、染色和干燥,直接包被在约100nm厚的冰膜中,在电镜内-1600C低温下利用相位衬度成像。
该技术不仅更真实地展示出生物大分子及其复合物表面与内部的空间结构,而且还具有更高的分辨率。
电镜三维重构技术与X-射线晶体衍射技术及核磁共振分析技术相结合,是当前结构生物学(Structural Biology)——主要研究生物大分子空间结构及其相互关系的主要实验手段。
(五)扫描电镜技术扫描电镜(Scanning electron microscope,简称SEM)是二十世纪60年代才正式问世的。
其电子枪发射出的电子束被磁透镜汇聚成极细的电子“探针”,在样品表面进行“扫描”,电子束可激发样品表面放出二次电子(同时也有一些其他信号)。
二次电子产生的多少与样品表面的形貌有关。
二次电子由探测器收集,并在那里被闪烁器转变成光信号,再经光电倍增管和放大器又转变成电压信号来控制荧光屏上电子束的强度。
这样,样品不同部位上产生二次电子多或少的差异,直接反映在荧光屏相应部位亮或暗的差别,从而得到一幅放大的立体感很强的图像。
扫描电镜主要是用来观察样品表面的形貌特征,而生物样品在干燥过程中由于表面张力的作用极易发生形变,解决这一问题最常用的是CO2临界点干燥法,即利用CO2在其临界温度以上就不再存在气-液相面,也就不存在引起样品变形的表面张力问题,从而完成生物样品的干燥。
通常用液态CO2等介质浸透样品,然后在临界温度以上使CO2以气态形式逸去。
由于没有气-液相面的形成,也就没有表面张力,样品的形态能得到很好地保持。
此外,为了得到良好的二次电子信号,样品表面需良好的导电性,所以样品在观察前还要喷镀一层金膜。
扫描电镜景深长,成像具有强烈的立体感,可用于观察核孔复合体等更精细的结构。
三、细胞拆合与显微操作技术真核细胞是由细胞核和细胞质两大部分组成的,为了探明核质相互作用的机理,科学家们创建了细胞拆合技术。
所谓细胞拆合就是把核与质分离开来,然后把不同来源的细胞质和细胞核相互配合,形成核质杂交细胞。
细胞拆合可以分为物理法和化学法两种类型。
物理法就是用机械方法或短波光把细胞核去掉或失活,然后用微吸管吸取其他细胞的核,注入去核的细胞质中,组成新的杂交细胞。
这种核移植必须用显微操纵仪进行操作。
化学法就是用松胞素B(cytochalasin B)处理细胞,细胞出现排核现象,再结合离心技术,将细胞分拆为核体(karyoplast)和胞质体(cytoplast)两部分。
由于核体外表包有一层细胞膜和少量胞浆,因而在PEG或仙台病毒的介导下,核体可同另一胞质体融合,形成重组细胞。
显微操作技术(micromanipulation)是早期建立的一种胚胎学技术,即在显微镜下,用显微操作装置对细胞进行解剖和微量注射(microinjection)的技术。
现在显微操作装置的设计愈来愈精密,不仅用于核移植,而且亦可对细胞核进行解剖和向核内注入基因。
细胞拆合、显微注射与现代分子生物学技术相结合使这些经典的胚胎学技术展现出极大的潜力,它不仅成为核质关系、细胞内某种mRNA或蛋白质功能等基础研究的重要手段,而且在转基因动物、高等动物的克隆方面的理论与实践研究中取得重大的突破。