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第1篇一、实验目的1. 理解细胞骨架的基本概念及其在细胞生物学中的重要性。
2. 掌握使用荧光显微镜观察细胞骨架的方法和技巧。
3. 认识细胞骨架的主要组成成分，包括微丝、微管和中间纤维。
4. 分析细胞骨架在不同细胞类型和生理状态下的形态和分布。
二、实验原理细胞骨架是真核细胞内由微丝、微管和中间纤维组成的网状结构，负责维持细胞形态、细胞运动、物质运输、信号传导等重要功能。
微丝主要由肌动蛋白组成，微管主要由α-和β-微管蛋白组成，而中间纤维则由多种蛋白质组成。
细胞骨架的结构和动态变化对细胞的正常生理功能至关重要。
三、实验材料与仪器材料：1. 植物细胞样本（如洋葱鳞片叶表皮细胞）2. 动物细胞样本（如小鼠成纤维细胞）3. 荧光标记的细胞骨架蛋白抗体4. 抗荧光标记的抗体5. 胶体金标记的抗体6. 封片剂仪器：1. 荧光显微镜2. 激光共聚焦显微镜3. 冷冻切片机4. 液氮5. 恒温培养箱6. 电子显微镜四、实验步骤1. 样本制备：- 植物细胞样本：取洋葱鳞片叶表皮细胞，用2%的戊二醛固定，进行冷冻切片。
- 动物细胞样本：培养小鼠成纤维细胞，用2%的戊二醛固定，进行冷冻切片。
2. 荧光标记：- 将切片置于含有荧光标记的细胞骨架蛋白抗体的溶液中，室温孵育一段时间。
- 洗涤切片，去除未结合的抗体。
3. 抗荧光标记抗体：- 将切片置于含有抗荧光标记抗体的溶液中，室温孵育一段时间。
- 洗涤切片，去除未结合的抗体。
4. 胶体金标记抗体：- 将切片置于含有胶体金标记抗体的溶液中，室温孵育一段时间。
- 洗涤切片，去除未结合的抗体。
5. 封片：- 将切片置于封片剂中，覆盖玻片，封片。
6. 显微镜观察：- 使用荧光显微镜或激光共聚焦显微镜观察细胞骨架的形态和分布。
五、实验结果与分析1. 洋葱鳞片叶表皮细胞：- 在荧光显微镜下观察到洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞骨架主要由微丝和微管组成。
- 微丝呈网状分布，主要位于细胞质膜内侧。
- 微管呈束状分布，主要位于细胞核周围。
Zeiss 激光扫描共聚焦显微镜操作手册目录：1 系统的组成系统组成及光路示意图实物照片说明2 系统的使用开机顺序软件的快速使用说明显微镜的触摸屏控制关机顺序3 系统的维护1 系统的组成激光扫描共聚焦显微镜系统主要由：电动荧光显微镜、扫描检测单元、激光器、电脑工作站及各相关附件组成;系统组成及光路示意图：电脑工作站激光器电动荧光显微镜扫描检测单元实物照片说明：电动荧光显微镜扫描检测单元CO2 培养系统控制器激光器电脑工作站2 系统的使用开机顺序1打开稳压电源绿色按钮等待2 分钟电压稳定后,再开其它开关2主开关MAIN SWITCH “ON”电脑系统SYSTEMS/PC “ON”扫描硬件系统COMPONENTS “ON”3打开电动显微镜开关打开荧光灯开关注：具有5 档光强调节旋钮4Ar 离子激光器主开关“ON”顺时针旋转钥匙至“—”预热等待约15分钟,将激光器扳钮由“Standby”扳至“Laser run”状态,即可正常使用5打开电脑开关,进入操作系统注：键盘上也具有电脑开关软件的快速使用说明1电脑开机进入操作系统界面后,双击桌面共聚焦软件ZEN 图标2进入ZEN 界面,弹出对话框：“Start System”——初始化整个系统,用于激光扫描取图、分析等;“Image Processing”——不启动共聚焦扫描硬件,用于已存图像数据的处理、分析;3软件界面：1 功能界面切换：扫描取图Acquisition、图像处理Processing、维护Maintain注：Maintain仅供Zeiss专业工程师使用2 动作按钮；3 工具组多维扫描控制；4 工具详细界面；5 状态栏；6 视窗切换按钮；7 图像切换按钮；8 图像浏览/预扫描窗口；9 文档浏览/处理区域；10 视窗中图像处理模块动作按钮：Single ——扫描单张图片、并在图像预览窗口显示;Start ——开始扫描单张图片或一个实验流程1组图片,如XYZ、XYT 等;Stop ——暂停/结束扫描;New ——建立一个新图像扫描窗口/文档;激光连接状况检查眼睛观察/相机/共聚焦LSM 光路切换ZEN软件界面右上角：Ocular ——通过观察筒用眼睛观察;激光安全保护装置自动阻断激光、保护眼睛; Camera ——光路切换至相机;LSM ——共聚焦扫描成像光路;显微镜设置：“Ocular”——>“Light Path”——>点击物镜图标,选择物镜——>样品聚焦;透射光控制Transmitted Light Control反射光光闸控制Reflected Light Shutter荧光激发块选择Reflector共聚焦LSM 扫描设置点击“LSM”ZEN软件界面右上角,系统切换至共聚焦扫描光路：光路设置：Smart Setup ——自动预设光路选取“荧光探针”、“颜色”、扫描方法,应用“Apply”;注：Fastest 为最快速扫描,多条激光谱线同时扫描;Best signal 为最佳信号扫描,多条激光谱线顺序扫描;Best compromise 为兼顾速度与信号的折中式扫描;扫描图像参数设置：每个通道的精细调节：包括：1Pinhole的调节一般设为1AU;该值越大,则信号越强,但共聚焦图像效果会降低;原则上, 在保证图像质量的前提下,该值越接近于1AU 越好；2Master Gain的调节增大则信号和噪音都增强,减小则信号和噪音均减小;原则上,在保证图像质量的前提下,Gain值越小越好；3Digital Offset的调节可扣除背景噪音,但标本信号也有一定程度的扣除;原则上,在保证图像质量的前提下,Digital Offset值越接近于0越好；4Digital Gain的调节增大则信号和噪音都增强,减小则信号和噪音均减小;原则上,在保证图像质量的前提下,Gain值越接近于~越好；5另外,对于每个通道,需要灵活调节激光的强度激光强度越高,则信号越强,但噪音也相应增强,同时标本更容易被漂白或淬灭;原则上,在保证图像质量的前提下,激光强度越低越好; 选择可连续扫描、一边预览图像效果、一边精细调节各个通道的扫描参数;如果预览图像的效果可以,则先“Stop” ,再点击“Single” 或“Start”即可完成图像的扫描;图像的保存：三种方法：1“File”菜单下,“Save”或者“Save AS”;2点击右下角按钮;3点击工具栏按钮;如图所示另外,通过“File”菜单下的“Export”,也可将图像以其它格式输出;显微镜的触摸屏控制显微镜可由TFT 液晶触摸屏进行控制：由触摸屏“Home/主页”进入“Control/显微镜控制”界面,触摸屏常用控制界面：TFT触摸屏控制直观、便捷;Objectives物镜控制TL透射光光闸RL反射光光闸Reflector荧光激发块控制荧光观察时,需要选择相应的荧光激发块或者激发波长、发射波长相近的荧光激发块Light path光路设置触摸控制,可将光路切换至“Eyepiece”目镜观察筒,或者将光路切换至左侧共聚焦光路“Sideport L”,或者将光路切换至前侧“Frontport”相机;关机顺序：1关闭软件：主菜单“File”——>“Exit”,退出共聚焦软件ZEN;2关闭主电脑操作系统、显示器电源;3关闭荧光灯电源;4关闭电动显微镜电源;5关闭Ar 激光器：先将扳钮从“Laser run” 扳到“Standby” 状态；再将钥匙逆时针从“—”旋转到“O”状态；等待约8-10分钟、激光器风扇停止转动后切记,将主开关按钮按到“OFF”;6扫描硬件系统COMPONENTS “OFF”电脑系统SYSTEMS/PC “OFF”主开关MAIN SWITCH “OFF”7等灯箱充分冷却后,再放防尘罩;8如果系统长时间超过5个小时不使用,则关闭稳压电源;3 系统的维护主要注意事项如下：1打开稳压电源时,应等待2 分钟电压稳定后,再开其它开关;2严格遵守激光器的开、关流程详见“、开/关机顺序”;3如果使用过油镜,或者物镜表面较脏,则需用擦镜纸擦干净物镜的前表面清洁液使用无水乙醇和无水乙醚的混合液,混合比例：无水乙醇30%、无水乙醚70%;4不使用荧光时,不打开荧光灯;避免频繁开/关荧光灯;5必须等灯箱充分冷却后,再小心地盖上防尘罩;6显微镜可由TFT触摸屏控制,使用触摸屏时注意：①手指保持清洁、干燥状态,并且为了保证他人使用安全,触摸时严禁配戴有可能接触污染物或危险样品的手套；②触摸屏已足够灵敏,不要大力按压触摸屏；③不要旋转、插拔触摸屏;7刻录图像数据资料：应使用刻录光驱刻录,实验前应准备好刻录光盘; 切记：为了防止计算机病毒,严禁在共聚焦电脑上使用U盘、硬动硬盘或者上网8未经授权,严禁自行安装任何软件9实验室温度应保持在22℃±2℃,湿度40%-60%;10避免空调直接对着显微镜吹风;11整个实验过程应注意保持显微镜周围环境清洁;。
激光扫描共聚焦荧光显微镜的成像原理和基本结构显微镜操作规程（激光扫描共聚焦荧光显微镜）是一种利用计算机、激光和图像处理技术获得生物样品三维数据、先进的分子细胞生物学的分析仪器。
紧要用于察看活细胞结构及特定分子、离子的生物学变化，定量分析，以及实时定量测定等。
成像原理接受点光源照射标本，在焦平面上形成一个轮廓分明的小的光点，该点被照射后发出的荧光被物镜收集，并沿原照射光路回送到由双向色镜构成的分光器。
分光器将荧光直接送到探测器。
光源和探测器前方都各有一个针孔，分别称为照明针孔和探测针孔。
两者的几何尺寸一致，约100—200nm；相对于焦平面上的光点，两者是共轭的，即光点通过一系列的透镜，终可同时聚焦于照明针孔和探测针孔。
这样，来自焦平面的光，可以会聚在探测孔范围之内，而来自焦平面上方或下方的散射光都被挡在探测孔之外而不能成像。
以激光逐点扫描样品，探测针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像，转为数字信号传输至计算机，终在屏幕上聚合成清楚的整个焦平面的共聚焦图像。
每一幅焦平面图像实际上是标本的光学横切面，这个光学横切面总是有确定厚度的，又称为光学薄片。
由于焦点处的光强宏大于非焦点处的光强，而且非焦平面光被针孔滤去，因此共聚焦系统的景深貌似为零，沿Z轴方向的扫描可以实现光学断层扫描，形成待察看样品聚焦光斑处二维的光学切片。
把X—Y平面（焦平面）扫描与Z轴（光轴）扫描相结合，通过累加连续层次的二维图像，经过专门的计算机软件处理，可以获得样品的三维图像。
即检测针孔和光源针孔始终聚焦于同一点，使聚焦平面以外被激发的荧光不能进入检测针孔。
激光共聚焦的工作原理简单表达就是它接受激光为光源，在传统荧光显微镜成像的基础上，附加了激光扫描装置和共轭聚焦装置，通过计算机掌控来进行数字化图像采集和处理的系统。
基本结构（激光扫描共聚焦显微镜系统）紧要包括扫描模块、激光光源、荧光显微镜、数字信号处理器、计算机以及图像输出设备等。
激光共聚焦显微镜的原理与应用范围讲解激光共聚焦显微镜的原理与应用范围激光扫描共聚焦显微镜是采用激光作为光源，在传统光学显微镜基础上采用共轭聚焦原理和装置，并利用计算机对所观察的对象进行数字图象处理的一套观察、分析和输出系统。
把光学成像的分辨率提高了30%~40%，使用紫外或可见光激发荧光探针，从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像，在亚细胞水平上观察生理号及细胞形态的变化，成为形态学，分子生物学，神经科学，药理学，遗传学等领域中新一代的研究工具。
1激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）的原理从基本原理上讲,共聚焦显微镜是一种现代化的光学显微镜,它对普通光镜从技术上作了以下几点改进:1．1用激光做光源因为激光的单色性非常好,光源波束的波长相同,从根本上消除了色差。
1．2采用共聚焦技术在物镜的焦平面上放置了一个当中带有小孔的挡板,将焦平面以外的杂散光挡住,消除了球差;并进一步消除了色差1．3采用点扫描技术将样品分解成二维或三维空间上的无数点,用十分细小的激光束(点光源逐点逐行扫描成像,再通过微机组合成一个整体平面的或立体的像。
而传统的光镜是在场光源下一次成像的,标本上每一点的图像都会受到相邻点的衍射光和散射光的干扰。
这两种图像的清晰度和精密度是无法相比的。
1．4用计算机采集和处理光号,并利用光电倍增管放大号图在共聚焦显微镜中,计算机代替了人眼或照相机进行观察、摄像,得到的图像是数字化的,可以在电脑中进行处理,再一次提高图像的清晰度。
而且利用了光电倍增管,可以将很微弱的号放大,灵敏度提高。
由于综合利用了以上技术。
可以说ＬＳＣＭ是显微镜制作技术、光电技术、计算机技术的完美结合,是现代技术发展的必然产物。
2ＬＳＣＭ在生物医学研究中的应用现在,一台配置完备的ＬＳＣＭ在功能上已经完全能够代替以往的任何一种光学显微镜,它相当于多种制作良好的经常利用光学显微镜的有机组合,如颠倒光学显微镜、紫外线显微镜、荧光显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜(ＰＨ、微分干涉差显微镜(ＤＩＣ等,因此被称为万能显微镜,通过它所获得的精密图像可使其他的显微镜图像无比逊色。
激光扫描共聚焦显微镜操作流程详解激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope)激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope)，英⽂简写LSCM，俗称confocal。
LSCM是⼀种⾼科技显微镜，属于最先进的细胞⽣物学分析仪器。
我们学院使⽤的是瑞⼠徕卡公司(Leica)的TCS SP5型号的LSCM。
使⽤流程1、登陆ftp://10.31.60.139 或5号楼606室公⽤电脑下载《激光共聚焦预约使⽤审核表》，打印并填写。
2、联系卢剑清（⼿机：135********）审核并签名。
3、持已签名的《激光共聚焦预约使⽤审核表》⾄5号楼610室预约使⽤时间，及领取钥匙，联系⼈：窦凯飞（⼿机：152********）。
4、在熟练使⽤者的指导下，进⾏实验。
5、实验结束，及时归还钥匙。
仪器构造和原理LSCM的基本结构主要包括荧光显微镜系统及样品台、激光发射器、扫描器、检测器、图像存储处理和输出设备、计算机控制系统。
激光光源：激光扫描束经照明针孔形成点光源, 普通显微镜采⽤的⾃然光或灯光是⼀种场光源, 标本上每⼀点的图像都会受到邻近点的衍射光或散射光的⼲扰。
⽽LSCM 以激光为光源, 激光具有单⾊性强﹑⽅向性好﹑⾼亮度﹑相⼲性好等优点, 可以避免普通显微镜的缺点。
⼀般常⽤的⽓体激光器如氩(Ar) ﹑氪(Kr) ﹑氦(He)﹑氖(Ne)。
illuminating pinhole（照明针孔）：使激光经过照明针孔后形成点光源，点光源具有光源⽅向性强、发散⼩、亮度⾼、⾼度的空间和时间相⼲性以及平⾯偏振激发等独特的优点。
且与detector pinhole(探测器针孔)及焦平⾯形成共聚焦装置。
分光镜(BeamSplitter)：点光源发出的光经分光镜反射后, 通过物镜在样品聚焦。
对标本内焦平⾯上的每⼀点进⾏扫描,Focal plane（焦平⾯）：激光点光源照射物体在焦平⾯处聚焦，激发荧光标记的样本发射荧光，形成焦点光斑。
实验二生物样品的荧光观察一、实验目的1、初掌握荧光显微镜和激光共聚焦扫描显微镜的结构、原理、使用方法及其在细胞生物学研究中的应用。
2、掌握生物材料的荧光染色和活体荧光蛋白的观察方法。
3、了解激光共聚焦的原理。
二、实验原理1、某些物质经短波光照射后，分子被激活，吸收能量后呈激发态。
其能量除部分转换为热量外，相当一部分则以波长较长的光能辐射出来，这种波长长于激发光的可见光称为荧光。
细胞内的某些物质经过短波光照射后，可以发出自发荧光。
在生物学研究中，能将发荧光的有机化合物-荧光染料与特定的细胞组分相结合，通过激发后产生的荧光对细胞组分进行定性和定位。
2、生物样品的荧光观察采用荧光显微镜或激光共聚焦显微镜。
荧光显微镜以波长较短的光为光源，照射被检样品，激发被检物品内的荧光物质发出可见的荧光，通过物镜和目镜放大成像。
激光共聚焦显微镜也是来观察样品中荧光分布状况的。
激光共聚焦显微镜是以激光为光源，在某一瞬间只用很小一部分光照明，通过检测器的一个小孔或裂缝后成像，保证只有来自该焦平面的光成像，而来自焦平面外的散光则被小孔和裂缝挡住，成像异常清晰。
此外，激光共聚焦显微镜可以在同一样品的不同焦平面进行扫描得到不同焦平面的图像，然后通过计算机重构出样品的三维结构。
3、本实验中微丝的荧光观察采用荧光素标记的鬼笔环肽（phalloidin），鬼笔环肽可以专一的结合在聚合状态的肌动蛋白丝上，起到稳定微丝的作用。
细胞核的观察用DAPI（diamidino-2-phenylindole）染色。
DAPI 能与DNA双螺旋的凹槽部分相互作用，从而与DNA双链紧密结合。
结合后产生的荧光基团的吸收峰358nm，而散射峰是461nm。
而植物细胞的花粉管、筛板和胞间连丝含有胼胝质成分，经苯胺蓝染色后，用紫外光激发，可以发出黄绿色荧光。
4、激光共聚焦扫描显微镜（laser scanning confocal microscope，LSCM）原理：用激光作扫描光源，逐点、逐行、逐面快速扫描成像，扫描的激光与荧光收集共用一个物镜，物镜的焦点即扫描激光的聚焦点，也是瞬时成像的物点。
荧光显微镜及激光扫描共聚焦显微镜使用可以参照相关参考资料
荧光显微镜是一种放大显微镜，它可以用于观察单个细胞或多个细胞，甚至是单个分子。
它的工作原理是，激发光通过荧光技术和特定的滤色片
将被观察物体的荧光分子特定波长的光波吸收，然后通过精密的放大镜头
进行放大，并通过荧光镜板分别输出激发光和发射光，最后将多波长波段
的发射光通过摄像机捕捉，从而形成的荧光图像。
荧光显微镜的优势之一
是它可以用于检查细胞和其内部的结构，可以检测不同的细胞特性，包括
活性、基因型、蛋白质含量和其他蛋白质表达。
激光扫描共聚焦显微镜是一种表面观察技术，它通过光学系统将多束
激光（称为共聚束）聚合到一个点，从而使能量集中到一个空间仅仅几微
米的点上，引起形成激发光，它可以精确地显示表面的形貌、表面缺陷和
细节。
此外，它还可以在极低的功率下，提供精确的材料成分和表面化学
分析，包括成分的化学结构、光谱以及深度分析，同时还能提供室温下的
探针定量分析。
