精讲02 第2章 细胞生物学研究方法-【竞赛帮】全国高中生物竞赛之《细胞生物学》名师精讲课件

高中生物竞赛 《细胞生物学》第5版 丁明孝、王喜忠、张传茂、陈建国 2/16，细胞生物学研究方法 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 电子显微镜技术 显微镜的出现 单克隆抗体、分子杂交 方法 细胞学说的建立 进入超微与分子形态水平 细胞成分、代谢过程的同位素示踪技术 精确定性、定量分析 超离心技术 同位素示踪技术 生物工程 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 人眼的分辨率0.2mm，光学显微镜的分辨率0.2μm，而电子显微镜可达0.2nm。 显微镜观察范围 肉眼观察范围 肉眼 0.2 mm 光学显微镜 0.2 µm 电子显微镜 0.2 nm 扫描隧道显微镜 样品制备技术 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 2.1.1 光学显微镜 1. 普通复式光学显微镜 （1）由3部分组成：光学放大系统（目镜与物镜）、照明系统（光源和聚光镜）、镜架及调节系统。 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 2.1.1 光学显微镜 1. 普通复式光学显微镜 对任何显微镜来说，重要的性能参数是分辨率，而不是放大倍数。 分辨率是指能区分开两个质点间的最小距离 普通光学显微镜最大分辨率0.2 µm λ: 光源波长 N: 介质折射率, 空气为1, 油为1.4 α: 物镜镜口角(样品对物镜镜口的张角,最大140o,Sinα/2 最大0.94 ) （2）普通复式光学显微镜——分辨率 放大的倒立虚像 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 2.1.1 光学显微镜 1. 普通复式光学显微镜 （3）普通复式光学显微镜——成像 经物镜形成倒立实像 经目镜进一步放大成虚像 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 2.1.1 光学显微镜 1. 普通复式光学显微镜 （4）普通复式光学显微镜——样品制备 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 2.1.1 光学显微镜 2. 相差显微镜和微分干涉显微镜 （1）相差显微镜 ①发明：1932年， 德国物理学家P.Zernike 制备出第一台相差显微镜，并在1935年获得诺贝尔物理学奖。 ②优点：样品不需染色，可以观察活细胞。 ③原理：利用光线干涉的原理把透过标本的可见光的光程差变成振幅差，表现为明与暗的对比，从而提高了各种结构之间的对比度，使标本的各种结构变得更清晰。 【分析】利用光线干涉的原理，将相位差转换成振幅差，实现对非染色活细胞的观察 A. 当两束光的相位相同时，相互干涉的结果使光波的振幅增加，亮度增强。 B. 当两束光的相位相反时，则导致光波的振幅降低 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 2.1.1 光学显微镜 （1）相差显微镜 【分析】相差显微镜是在普通光学显微镜的基础上，添加 “环状光阑”和 “相差板”，将光程差或相位差，转换成振幅差。 这是在构造上，相差显微镜不同于普通光学显微镜两个特殊之处。 2. 相差显微镜和微分干涉显微镜 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 （2）微分干涉相差显微镜 （DIC） 1952年Nomarski发明，利用两组平面偏振光的干涉，加强影像的明暗效果，能显示结构的三维立体投影。标本可略厚一点，折射率差别更大，故影像的立体感更强。 偏振光经合成后，使样品中厚度上的微小区别转化成明暗区别，增加了样品反差且具有立体感。适于研究活细胞中较大的细胞器。 如果将微分干涉显微镜接上高分辨率录像装置，就可以用来观察并记录活细胞中的颗粒及细胞器的运动。计算机辅助的微分干涉显微镜可以进一步提高样品的反差并降低图像的背景“噪声”，使一些常规光学显微镜难于观察的一些显微结构，如单根微管（直径约24 nm）等也可以在光镜下分辨出来。 2.1.1 光学显微镜 2. 相差显微镜和微分干涉显微镜 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 1952年Nomarski发明，利用两组平面偏振光的干涉，加强影像的明暗效果，能显示结构的三维立体投影。标本可略厚一点，折射率差别更大，故影像的立体感更强。 偏振光经合成后，使样品中厚度上的微小区别转化成明暗区别，增加了样品反差且具有立体感。适于研究活细胞中较大的细胞器。 （2）微分干涉相差显微镜 （DIC） 2.1.1 光学显微镜 2. 相差显微镜和微分干涉显微镜 2/16.细胞生物学研究方法 2.1 细胞形态结构的观察方法 四种类型的光学显微镜 (A) 光学显微镜 (B) 相差