微生物显微镜和显微技术

《微生物学》课程学习指南微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构，生理生化、遗传变异及其微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科。

由于微生物（包括病毒）是最简单的生命体而又具有高等生物的基本生命过程，是研究生命现象的基本模式生物，并在人类的生存和社会发展中起着不可替代的作用，生命科学中的许多重大发现、重大理论和技术的突破和证实大多来自对微生物的研究，因此微生物学已经成为几乎所有生命科学研究的基础。

今天的学生，如果不懂得、不熟悉微生物学，不掌握微生物学的基本技能，想要学好其它生命科学专业课程是不可想象的。

微生物学课程也因此成为综合性大学和师范院校生物学系及医、药、农、林、食品等有关专业的必修专业基础课。

本课程由54学时的理论教学和54学时的实验教学二个相对独立的部分组成。

其中理论教学将指定教材中15章的内容融汇为12讲，使学生通过学习微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性，在工、农、医等方面的应用，了解该学科的发展前沿、热点和问题，牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，了解微生物的基本特性及其生命活动规律，为今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。

微生物学实验的主要任务是使学生在理论课学习的基础上，将理性知识与感性认识实现有机结合，牢固掌握研究与应用微生物的主要方法与技术，包括经典的、常规的、以及现代的方法与技术。

使学生在学习结束后具有适应于从事相关学科的基础理论研究与实际生产应用的微生物学实验技能，并使他们综合能力与创新意识有全面的提高。

这里只介绍理论课教学的重点和学习要求理论课教学一共54学时，由12章组成，每章的学习重点或者学习要求用蓝色字体标注第一章绪论（4个学时）一、武汉大学“微生物学”课程的建设与发展二、本学期的教学安排三、微生物与我们（简要了解微生物与人类生活的关系）四、微生物的发现和微生物学的建立与发展（重点掌握巴斯德、柯赫对微生物学建立与发展的贡献，同时了解其他著名科学家的工作）（一）微生物的发现（二）微生物学的奠基1.巴斯德2.柯赫（三）微生物学发展过程中的重大事件（四）20世纪的微生物学（五）微生物学在生命科学发展中的重要地位（重点）1．微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象2．对生命科学研究技术的贡献3．微生物与“人类基因组计划”（五)我国微生物学的发展（六）21世纪微生物学展望五、微生物的类群及特点（简要了解微生物的基本特征）第二章纯培养和显微技术（3－4个学时）第一节微生物的分离和纯培养（整个课程学习的最重要内容之一，重点掌握在各种条件下分离并获得微生物的纯培养的方法及原理、为什么说无菌技术和纯培养技术是微生物学研究与应用的基础）一、无菌技术（重点，结合实验课相关内容学习）1. 微生物培养的常用器具及其灭菌2. 接种操作二、用固体培养基分离纯培养（重点）1. 稀释倒平板法2. 涂布平板法3. 平板划线法4. 厌氧微生物的分离三、用液体培养基分离纯培养（了解）四、单细胞（孢子）分离（了解）五、选择培养分离（重点）1. 利用选择平板进行直接分离2. 富集培养六、二元培养物（了解二元培养物的概念，它虽然由二种生物构成，但也是微生物纯培养的一种形式）第二节显微镜和显微技术（结合实验课内容掌握各种显微镜的基本原理和样品制备技术）一、显微镜的种类及原理1. 普通光学显微镜2. 暗视野显微镜3. 相差显微镜4. 荧光显微镜5. 透射电子显微镜6. 扫描电子显微镜7. 扫描隧道显微镜二，显微观察样品的制备（结合实验课内容及显微镜的原理，这部分内容在理论课上可以省略不讲）第3章微生物类群与形态结构（10－11个学时）本章由教材上的第二章第三节、第三章第一节，以及第十三章的部分内容组成第一节细菌一、一般形态及细胞结构（一）个体形态与排列（细了解菌的形态有哪些，如何通过实验区分细菌的正常和异常形态）（二）大小（三）细胞的结构（）1、细胞壁（重点）2、细胞膜（重点）3、细胞质和内含物（应知道有哪些内含物及其最基本的生物学意义，比如说，贮藏物，能够举例就可以，不必将所有的全部背下来）1）概念2）贮藏物3）磁小体4）羧酶体5）气泡6）载色体7）核糖体8）质粒4、核区（nuclear region or area）5、特殊的休眠构造——芽胞（重点掌握芽胞的基本特性和耐热机制，为什么可以利用伴胞晶体作为生物杀虫剂。

实验一微生物制片及形态观察一、显微镜油镜的使用显微技术是微生物检验技术中最常用的技术之一。

显微镜的种类很多，在实验室中常用的有：普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜和电子显微镜等。

1. 结构光学显微镜是由光学放大系统和机械装置两部分组成。

光学系统一般包括目镜、物镜、聚光器、光源等；机械系统一般包括镜筒、物镜转换器、镜台、镜臂和底座等（图1－1）。

图1－1 光学显微镜结构图标本的放大主要由物镜完成，物镜放大倍数越大，它的焦距越短。

焦距越小，物镜的透镜和玻片间距离（工作距离）也小。

油镜的工作距离很短，使用时需格外注意。

目镜只起放大作用，不能提高分辨率，标准目镜的放大倍数是十倍。

聚光镜能使光线照射标本后进入物镜，形成一个大角度的锥形光柱，因而对提高物镜分辨率是很重要的。

聚光镜可以上下移动，以调节光的明暗，可变光栏可以调节入射光束的大小。

显微镜用光源，自然光和灯光都可以，以灯光较好，因光色和强度都容易控制。

一般的显微镜可用普通的灯光，质量高的显微镜要用显微镜灯，才能充分发挥其性能。

有些需要很强照明，如暗视野照明、摄影等，常常使用卤素灯作为光源。

2. 原理显微镜的放大效能（分辨率）是由所用光波长短和物镜数值口径决定，缩短使用的光波波长或增加数值口径可以提高分辨率，可见光的光波幅度比较窄，紫外光波长短可以提高分辨率，但不能用肉眼直接观察。

所以利用减小光波长来提高光学显微镜分辨率是有限的，提高数值口径是提高分辨率的理想措施。

要增加数值口径，可以提高介质折射率，当空气为介质时折射率为1，而香柏油的折射率为1.51，和载片玻璃的折射率（1.52）相近，这样光线可以不发生折射而直接通过载片、香柏油进入物镜，从而提高分辨率。

显微镜总的放大倍数是目镜和物镜放大倍数的乘积，而物镜的放大倍数越高，分辨率越高。

3. 使用方法1）低倍镜观察先将低倍物镜的位置固定好，然后放置标本片，转动反光镜，调好光线，将物镜提高，向下调至看到标本，再用细调对准焦距进行观察。

微生物显微技术的发展及应用化生系生物技术11 麦柳明学号：2011111778微生物显微技术主要包括标本的制作技术、显微镜技术、显微摄影技术以厦摄影后的图像处理技术等四个方面。

(一)微生物显微技术的历史回顾1676年，列文虎克利用自制的单式显微镜首次发现了细菌，这标志着人类开始了微生物学领域的研究；同时也标志着微生物显微技术的诞生。

伽利略发明了望远镜后，人们受到启发，将它倒过来制成了第一台复式显微镜。

l850年，在显微摄影技术极低困难重重的情况下，科赫拍摄了至今还能清晰辨认的细菌照片，这一成果被视为显微摄影史上的奇迹之一；他于l877年第一个制作了可以永久保存的、用美蓝染色的干细菌膜标本。

l934年，马顿制造了第一架电子显微镜；1 941年，马德等发表了第一批细菌细胞的电镜照片。

电镜的发明以及引入了计算机技术标志着显微技术进入了新的历史发展阶段，它不仅使微生物研究进入了分子水平，以至电子水平，进而促使微生物显微技术向着快速、准确和自动化方向发展。

(二)微生物显微技术的发展现状概述新技术、新理论的不断引进逐步充实和完善了微生物显微技术，其发展主要表现在以下四个方面：1、标本制作技术(即切片技术)及其设备：近代物理学、化学和生物学等学科的发展为标本制作技术奠定了坚实的理论和技术基础，使切片技术逐渐成熟形成了体系。

生物种类(动物、植物和微生物)的切片技术主要包括整体标本制作、超薄切片制作和冷冻切片技术等。

切片技术改进的一个突出例子是x射线显微分析超薄冰冻切片上的可扩散元素。

在元素浓度低(如lOOnm 厚的切片中)，X射线显微分析只能在直径为l OOnm 范围内进行；在元素浓度高(如在厚度为1—2 m的无机包含物切片中)，X射线显微分析可在直径小至25am范围内进行；在元素浓度高，具有良好的冰冻干燥设备，并采用严格的冰冻切片技术，x射线显微分析可在直径小于25nm范围内进行，从而在不同试验条件和不同超微结构水平上研究细胞化学成分。

随着科学技术的不断发展，生物显微技术在生物学、医学、环境科学等领域的研究中发挥着越来越重要的作用。

生物显微技术是通过显微镜观察和研究生物体微观结构的方法，它为我们揭示了生物体的奥秘，为人类健康和生物科学的发展提供了有力的技术支持。

以下是生物显微技术的总结。

一、生物显微技术的基本原理生物显微技术的基本原理是利用光学原理，通过放大微小物体，使其在视觉范围内被观察。

显微镜由光源、物镜、目镜和载物台等部分组成。

光源发出的光线经过物镜放大，再通过目镜观察，从而实现对微小物体的观察。

二、生物显微技术的分类1. 光学显微镜：光学显微镜是生物显微技术中最常用的显微镜，分为普通光学显微镜、荧光显微镜、相差显微镜等。

普通光学显微镜主要用于观察生物体的显微结构，荧光显微镜和相差显微镜则可以观察生物体的亚显微结构和动态变化。

2. 电子显微镜：电子显微镜利用电子束代替光束，具有更高的分辨率。

电子显微镜分为透射电子显微镜和扫描电子显微镜。

透射电子显微镜主要用于观察生物体的超微结构，扫描电子显微镜则可以观察生物体的表面形态。

3. 激光共聚焦显微镜：激光共聚焦显微镜利用激光聚焦和光学切片技术，实现对生物体的三维成像。

它具有较高的分辨率和空间分辨率，广泛应用于细胞生物学、分子生物学等领域。

4. 多模态显微镜：多模态显微镜将多种成像技术结合，如光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜等，实现对生物体的多方面研究。

三、生物显微技术的应用1. 生物学研究：生物显微技术广泛应用于生物学领域，如细胞结构、细胞功能、细胞代谢等方面的研究。

2. 医学诊断：生物显微技术可用于疾病的诊断，如肿瘤、感染等疾病的细胞学检查。

3. 环境科学：生物显微技术可用于环境监测，如微生物群落结构、生态系统的稳定性等方面的研究。

4. 生物工程：生物显微技术可应用于生物工程领域，如细胞培养、基因编辑、蛋白质工程等。

四、生物显微技术的发展趋势1. 高分辨率：随着显微镜分辨率的提高，生物显微技术将更加深入地揭示生物体的微观结构。

微生物制片显微观察及检测技术微生物是一类不能看见的生物体，它们很小、很微弱。

为了观察和检测微生物，科学家们开发出了多种显微观察和检测技术。

本文将介绍一些常用的微生物制片技术及显微观察和检测技术。

微生物制片技术主要是将微生物样本制备成薄片以便进行显微观察。

常用的制片技术包括固定、包埋和切片。

固定是将微生物样本中的细胞或细菌固定在载玻片上，常用的方法有热固定、酒精固定和甲醛固定等。

包埋是将固定的微生物样本包裹在固体介质中，通常用于切片前的处理，常用的方法有冰冻包埋和石蜡包埋。

切片是将包埋的微生物样本切成薄片，常用的方法有冷冻切片和石蜡切片。

显微观察技术是利用显微镜观察微生物样本的细节和特征。

常用的显微观察技术包括光学显微镜和电子显微镜。

光学显微镜是利用光线通过样本并经过透镜放大观察，主要适用于观察细菌、真菌、原生动物等较大的微生物。

电子显微镜是利用电子束通过样本并经过电磁透镜放大观察，主要适用于观察细菌、病毒等较小的微生物。

电子显微镜分为扫描电子显微镜和透射电子显微镜两种，扫描电子显微镜适用于表面观察，透射电子显微镜适用于内部观察。

检测技术是用于检测微生物样本中的特定组分或特定物质。

常用的检测技术有免疫荧光检测法、酶联免疫吸附检测法和聚合酶链反应检测法等。

免疫荧光检测法是利用荧光染料标记的抗体与特定抗原结合形成复合物，通过显微镜观察荧光信号来检测微生物样本。

酶联免疫吸附检测法是利用酶标记的抗体与特定抗原结合形成复合物，通过显色反应来检测微生物样本。

聚合酶链反应检测法是利用特定的引物和酶来扩增微生物样本中的特定基因片段，通过电泳分析来检测扩增产物。

除了上述的微生物制片技术、显微观察和检测技术，还有一些其他的辅助技术可以提高微生物观察和检测的效果。

例如，染色技术可以通过染色一些特定物质来突出显示微生物样本中的细节和结构。

常用的染色技术有普鲁士蓝染色、格拉姆染色和伊汀染色等。

荧光标记技术可以通过标记荧光染料来突出显示微生物样本中的特定组分。