第三章 细胞生物学研究方法
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一、章(节、目)授课计划第页
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二、课时教学内容第页
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技术的进步在一门学科的建立与发展过程中起着巨大
的作用。没有
显微镜的发明就没有细胞的发现,更不会有细胞学说的建立,没有电子显微技术及其分子生物学技术的结合,就不会有细胞生物学今天的发展。
细胞生物学研究方法:一般来说,凡是用来解决细胞生物学问题所采用的方法,都属于细胞生物学研究方法。当前细胞生物学研究中常用到的方法有:核酸和蛋白质成分的分析和序列测定、研究特异DNA、RNA常用的southern 杂交、Northwre杂交及蛋白质免疫印迹技术、基因打靶技术等等。
第一节细胞形态结构的观察方法
一、有关显微镜的一些概念
(1)分辨率(resolution):指分辨物体最小间隔的能力。光学显微镜的分辨率 R=0.61λ/N.sin(α/2).
其中λ为入射光线波长;
N =介质折射率;空气中N =1
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α=物镜镜口角(样品对物镜镜口的张角)。(2)放大倍数(magnification):是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。
例:放大倍数为100×,指的是长度是1μm的标本,放大后像的长度是100μm,要是以面积计算,则放大了10,000倍。
显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。
(3)有效放大倍数(effective magnification):物镜的数值孔径(NA)决定了显微镜有效放大倍数。有效放大倍数,就是人眼能够分辨的d′与物镜的d间的比值,即不使人眼看到假像的最小放大倍数:
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显微镜。这两类显微镜又可根据不同的情况分成若干类型。
三、光学显微镜技术
光学显微镜技术至今仍是细胞生物学研究的重要手段。(一)普通复式光学显微镜技术
1. 构成:
①照明系统:光源、折光镜、聚光镜
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教学内容小结
(二)相差和微分干涉显微镜技术
光线在通过密度不同的介质时,其滞留程度不同,即产
生了光程差和相位差。相差显微镜的基本原理把光程差变
成振幅差(即明暗)。从而提高样品反差,提高了各种结构
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分辨力0.2nm,放大倍数可达106;
用于观察超微结构(小于0.2µm)。
(二)主要电镜制备技术
1、超薄切片技术
用于电镜观察的样本制备。通常以锇酸和戊二醛固定样品,以环氧树脂包埋,以热膨胀或螺旋推进的方式推进样品切片,切片厚度20-50nm。
由于电子束的穿透能力有限,为获得高分辨率的图像,切片厚度一般仅为40-50nm,即一个直径为20um的细胞可以切成几百片,故称超薄切片。这需要样品具备一定的刚性和韧性,而生物样品不具备这些特性,因此需要包埋于特殊的介质中,包埋时会破坏样品的结构,因此在包埋前必须先将样品固定。
(1)固定:保持样品的真实性,细胞内部结构和成分保持在原来位置上
通常以锇酸和戊二醛固定样品,低温,防止酶的自溶而破坏样品结构。
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主要特点:
►具有原子尺度的高分辨本领:侧分辨率0.1-0.2nm,纵分辩率0.001nm
►真空、大气、液体条件下工作
►非破坏性测量
局限性:
►扫描隧道显微镜(STM)所观察的样品必须具有一定程度的导电性,对于半导体,观测的效果就差于导体;
对于绝缘体则根本无法直接观察。
►在扫描隧道显微镜(STM)的恒电流工作模式下,有时它对样品表面微粒之间的某些沟槽不能够准确探测,与此相关的分辨率较差。
第二节细胞组分的分析方法
形态学观察和细胞成分的分析相结合是当代细胞生物学研究中长采用的试验方法。
一、细胞组分分离技术
►是分离细胞器及各种大分子基本手段。
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►转速10~25kr/min的离心机称为高速离心机。
►转速>25kr/min,离心力>89Kg者称为超速离心机。
超速离心机的最高转速可达100000r/min,离心力超过500kg。
(一)差速离心 Differential centrifugation ►特点:
介质密度均一;
速度由低向高,逐级离心。
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