光学显微镜的新技术

与光学显微观察有关的技术拟可分为两方面:制样技术和光学显微镜技术.自50年代以来前者一直在不断改进.出现特异组织成份染色、荧光技术、免疫酶标、免疫金银法等新技术,使观察的特异性不断提高.相比之下光学显微镜(以下简称光镜)的基本构造和观察清晰度没有明显改善.80年代以来,随着科学技术的飞速发展和计算机与图象处理技术的引入,传统的光镜已经与庞杂的辅助装置结合起来形成了若干新型的光学显微系统.特别是光源与显示部份的改进大大提高了成象清晰度,甚至可对小于光镜理论分辨力的亚细胞结构进行动态观察,从而弥补了光镜分辨力低与电镜只能观察静态标本的不足.这为进一步从亚细胞和分子水平将结构与功能结合起来研究提供了新的技术手段.本文仅就有关进展做一扼要介绍.     

激光共聚焦扫描技术与荧光组织化学染色

激光扫描共聚焦显微镜Confocal Laser Scanning Microscope)是20世纪80年代中期发展起来并得到广泛应用的新技术[1].在传统光学显微镜基础上,激光扫描共聚焦显微镜用激光作为光源,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像处理观察、分析和输出.其特点是可以对样品进行断层扫描和成像,进行无损伤观察和分析细胞的三维空间结构.同时,利用免疫荧光标记和离子荧光标记探针,该技术也可对活细胞内的生命活动进行动态观察和分析,是细胞生物学研究的重要手段和工具,极大地丰富了人们对细胞生命现象的认识.     

显微镜下物体大小的测量

人类对微观世界的认识与光学显微镜的发明是分不开的 ,随之而产生的光学显微镜技术是我们进一步认识微观世界的重要手段。尽管在近代科技突飞猛进的今天 ,人们已能利用电子显微镜对更细微的结构进行观察 ,但光学显微镜仍然是当前生物学研究的重要的基本工具 ,光学显微镜技术还是生物学教学和研究的重要手段。虽然光学显微镜分辩二点间的距离不能小于照明光波波长的一半 ,一般大于 0 .2μm,但在分辩范围内 ,我们利用它可以观察到肉眼看不见的物体 ,如微生物、动植物的组织、细胞 ,部分细胞器和诸如纤维之类非细胞形态结构等。由于光学显微镜…     

用激光扫描共聚焦显微镜观察雪松花粉和花粉管

为更直观地观察和显示花粉和花粉管中细胞结构及其细胞核的状态与行为。雪松花粉和花粉管经卡诺液固定,分别以埃氏苏木精、曙红、Hoechst 33243单染和曙红-Hoechst 33342双染后,用冬青油整体透明,在激光扫描共聚焦显微镜下观察。4种染色法观察效果不同;以曙红-Hoechst 33342双染的样品观察效果最佳,在紫外光激发下清晰地显示出细胞核,在488 nm激光激发下不仅能清晰看到花粉和花粉管壁结构,且能分辨管细胞、柄细胞及体细胞的结构特点和空间位置关系。建立了一种快速简便的适于在激光扫描共聚焦显微镜下观察花粉和花粉管中成员细胞结构及其细胞核的状态、行为的制片技术;激光扫描共聚焦显微镜具有独特的共轭成像装置、连续光学扫描、图像三维重组和多通道检测等功能,极好地展示了雪松花粉和花粉管的结构特点,相比于传统的光学显微镜和荧光显微镜,其观察到的图像更清晰、更直观、更具立体感。     

激光共聚焦扫描显微镜在抗菌机理研究中的应用

激光共聚焦扫描显微镜采用激光光源、共聚焦技术和点扫描技术,使其分辨力较传统光学显微镜大为提高。与其他的生物学技术相配合,可定性、定量、定位地检测组织细胞内的多种生化成分。它具有的活细胞动态监测、断层扫描及三维图像重建等功能,使其在抗菌机理研究、尤其是抗生物膜研究中得到大量的应用。本文就激光共聚焦扫描显微镜在抗菌剂作用位点,抗菌剂对微生物细胞膜,微生物生理代谢,以及微生物生物膜形成与结构的影响等研究中的应用做一综述。     

谈细胞的结构与功能

自从１７世纪胡克（１６６５）用自制的光学显微镜观察到了死的植物细胞细胞壁，及列文虎克（１６７７）用自制的光学显微镜观察到了一些活细胞之时起，就建立了细胞生物学的基础。从此，人类对生命的基本单位——细胞的探索就一直没有停止过。在近３００多年间，人类研究...     

光镜荧光标记到电镜超微结构 组合式光电联合显微镜

<正>光电联合显微镜CLEM(Correlative Light and Electron Microscopy)利用荧光显微镜的分子标记功能,结合电子显微镜捕获高分辨率超微结构的能力,在细胞结构与功能研究之间搭建了一座桥梁。让细胞生物学家能够观察生物大分子在活细胞中的动态,进而确定亚细胞水平的超微定位。这已成为显微研究的前沿。     

光镜荧光标记到电镜超微结构 组合式光电联合显微镜

<正>光电联合显微镜CLEM(Correlative Light and Electron Microscopy)利用荧光显微镜的分子标记功能,结合电子显微镜捕获高分辨率超微结构的能力,在细胞结构与功能研究之间搭建了一座桥梁。让细胞生物学家能够观察生物大分子在活细胞中的动态,进而确定亚细胞水平的超微定位。这已成为显微研究的前沿。     

新型数字化高灵敏度荧光显微镜及其在生物学中的应用

尽管普通荧光显微镜已广泛应用于生物医学领域,其性能上还存在一些不足,为了克服它的弱点,借助于像增强器和ＣＣＤ,将倒置生物显微镜改造为数字化高灵敏度荧光显微镜,并增加动态图像获取功能。改进后的荧光显微镜具有以下优点：（１）灵敏度极高,可探测微弱的荧光图像;（２）运用图像融合技术,实现荧光准确定位;（３）适合于观察切片和活细胞;（４）可研究细胞荧光图像的动力学特征;（５）能够给出图像上各点的坐标和对应的发光强度,具有定量显示特点;（６）图像处理软件功能完善,操作方便。利用该荧光显微镜,以吖啶橙为荧光标记物观察正常细胞和凋亡细胞的不同状态,获得良好的实验效果。     

基于受激发射损耗显微术的活细胞和活体超分辨成像

细胞作为生命体基本的结构和功能单元，在生物、医学等领域有着非常重要的研究意义。随着现代科学和技术的发展，科学家们借助电镜对细胞以及细胞器的空间结构已经有非常清晰的认识，但是对它们的功能以及细胞之间的相互作用却了解得非常少，而这恰恰又是疾病治疗和药物开发亟需了解的信息，因此对离体活细胞（简称活细胞）和活体生物组织细胞（简称活体细胞）中亚细胞器的研究变得非常重要。然而细胞中许多细胞器的结构在纳米量级，传统的光学成像技术由于受到光学衍射极限的限制是无法观察到纳米量级的生物结构，因此光学超分辨成像技术是目前研究亚细胞器结构和功能的有效工具。在所有光学超分辨显微技术中，受激发射损耗显微术（stimulated emission depletionmicroscopy,STED）由于具有实时成像、三维超分辨和断层成像的能力，非常适合用于纳米尺度的活细胞和活体细胞成像研究，而且STED超分辨成像技术经过近几十年的发展，已经广泛用于活细胞甚至活体小鼠细胞的超分辨动态观测。本文总结了近年来活细胞和活体小鼠神经元细胞等领域STED超分辨成像的研究进展，介绍了用于活细胞和活体细胞STED超分辨成像的荧光染料...     

细胞膜的制备与观察

细胞膜是细胞表面的一层薄膜.细胞膜由磷脂双层和相关蛋白质以及胆固醇和糖脂组成,其化学组成主要是脂类、蛋白质和糖类.细胞膜有重要的生理功能,它既是细胞维持稳定代谢的胞内环境,又能调节和选择物质进出细胞,又负责细胞间的信息交流.通过微分干涉差显微镜和普通光学显微镜观察人红细胞制备的细胞膜,效果明显.     

肌动蛋白的原子力显微镜研究

原子力显微镜 (AFM )是一种能够在生理条件下对生物大分子、活细胞表面以及细胞膜下结构进行在体或离体研究的强有力的新型工具 ,具有原子级的成像分辨率和纳牛顿级的力测定功能。目前原子力显微镜已被广泛地应用于生物大分子、超分子体系的结构解析、动力学过程观察 ,分子力学研究及细胞功能鉴定。原子力显微镜能够通过尖锐探针扫描待测样品表面 ,收集被测样品表面地貌坐标数据从而对单分子或细胞进行成像或操作 ,并能通过移动探针、记录探针与样品之间的作用力 ,对生物大分子 (蛋白质、核酸和多糖等 )的结构力学特性进行分析以获取分子构象、功能及其相互关系的有用信息。肌动蛋白是一种细胞内普遍存在 ,具有广泛、复杂生理功能的重要蛋白质 ,原子力显微镜的各项功能已广泛地用于肌动蛋白结构、功能及动力学研究。通过综述原子力显微镜在肌动蛋白研究中的应用 ,阐明了原子力显微镜在现代生命科学研究中的重要意义及巨大应用前景。     

激光共聚焦显微技术在植物学中的应用

激光扫描共聚焦显微镜（Ｌａ－ｓｅｒ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｃｏｎｆｏｃａｌ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ,ＬＳＣＭ）是近年来发展起来的一种新型高精度显微镜,它在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置,使用可激发的荧光探针对样品进行标记,利用计算机进行图像采集处理,从而可得到样品内部细微结构的荧光图像。目前此种显微技术不仅用于观察经固定的各种细胞和组织结构,而且还可对活细胞的形态、结构,离子实时动态等进行观察和定量荧光测定,以及定量图像分析。另外,该仪器还具备样品断层扫描,三维图像重建的独特功能。因此,共聚焦…     

小金海棠果实表皮制片方法的比较研究

为了简便而快速制作适用于光学显微镜观测的苹果属植物果实表皮标本,采用7种方法分别对小金海棠果实表皮进行整体制片后于光学显微镜下观察其形态特征,比较制片效果。结果表明:用离析刮片法、指甲油印迹法、刮片法和煮沸剥离刮片法制备的标本在光学显微镜下均呈现出清晰结构,其中煮沸剥离刮片法的制片效果最佳。因此,煮沸剥离刮片法最适用于苹果属植物果实表皮整体制片,该方法操作简便且效率高。     

3D-SIM结构照明超分辨率显微镜实现蛋白质在植物亚细胞器内的定位

基因表达产物蛋白质的亚细胞定位是解析基因生物学功能的重要证据之一。近年来出现的超分辨率光学成像技术已成功应用于人类和动物细胞中,预示着显微成像技术继激光共聚焦技术后的又一重要进步。由于植物细胞的特殊性和成像技术的研发取向,超分辨率光学成像技术在植物细胞蛋白质亚细胞定位的应用尚未见报道。该研究利用Delta Vision OMX显微镜技术,克服了叶绿体基粒中叶绿素自发荧光与融合蛋白荧光不易区分的缺陷,解决了受分辨率局限无法将植物细胞中蛋白质在亚细胞器内可视化精确定位的技术难题,成功地将植物蔗糖合成酶Zm SUS-SH1定位在烟草表皮细胞叶绿体基粒周围。该研究同时建立了一套基于撕片制片法的简便OMX显微镜制片方法,并针对OMX显微成像技术在植物细胞中蛋白质亚细胞定位的应用进行了讨论。     

激光共聚焦显微镜与光学显微镜之比较

激光扫描共聚焦显微镜在活细胞的动态检测、光学切片和三维结构重建等方面较光学显微镜有质的飞跃。本文对激光扫描共聚焦显微镜和光学显微镜进行了比较和讨论,并简单介绍多光子激光扫描显微镜。     

用整装电镜技术观察体外培养的人体鼻咽癌上皮细胞(CNE 细胞)的细微结构

培养细胞具有复杂的细胞骨架三维结构,包括微丝、微管和中等纤维三种主要的胞质纤维。使用抗体标记技术在光学显微镜和超微结构水平对这些纤维的结构蛋白的定位有过许多工作,但在方法学上还具有不足之处。光学显微镜能观察样品的范围大,但解像力差。常规电镜虽然可用于观察细胞结构,但样品必须切片,因此对细胞内的成分很难重组出立体的概念。近年发展起来的整装电镜术,在研究细胞结构     

适用于细胞荧光测量的多道显微荧光计

建立了由倒置荧光显微镜和光学多道分析仪(OMA)连接而组成的适用于细胞荧光测量的多道显微荧光计,编制了数据处理程序。利用这一装置测量了单个细胞,多细胞的荧光光谱和拓扑(topography)。和传统的显微荧光计相比,该装置具有测量灵敏度和精度高、速度快等特点,可用来进行活细胞动态过程的研究。     

光电关联显微镜技术及其在植物学研究中的应用

光电关联显微镜技术(correlative light and electron microscopy,CLEM)将光学显微镜的高灵敏度和大视场与电子显微镜的高分辨率相结合,弥补了各自成像的局限,可在原位获得更全面、更精细的定位及结构信息,近年来受到广泛关注.目前,该技术广泛应用于亚细胞结构与特定结构的观察、蛋白质的精...     

应用于生命科学研究的新工具──双光子激光显微镜

１７世纪,光学显微镜的发明导致了细胞的发现,从而打开了生命科学研究的大门。目前,一种新型显微镜─-双光子激光显微镜,同样使生命科学的研究手段发生了巨大变革,为２１世纪生物学家探索活细胞内各种分子的实时动态提供了有效工具。在１９９７年１月的Ｓｃｉｅｎｃｅ上,双光子技术的发明者,美国康乃尔大学的应用物理学家Ｗｅｂｂ和他的同事们,介绍了如何应用光子物理学研究了大脑活细胞中的一种关键物质─-５－羟色胺。但是,这一成果的意义已远远超过了对５－羟色胺研究的本身。按照ｗｅｂｂ的技术,在不伤害或杀死细胞的情况下,…