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学习目标

学习目标

通过本单元(讲)的学习,你需要掌握和了解以下问题:

1、显微镜的类型及用途。

2、植物细胞培养和动物细胞培养的区别。

3、细胞分离和分选的方法。

4、细胞融合技术及其应用。

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古人云:“工欲善其事,必先利其器。”科学技术的进步为我们对大自然各种生物奥秘的探索提供了必要的工具和手段,同时也带领我们进入了一个我们肉眼看不到的神秘世界。

1.为什么使用显微镜

原核细胞结构比较简单,细胞的体型也比较小,平均直径在1-10 μm真核细胞内含有各种细胞器,结构复杂,因而体型更大,平均直径在3-30 μm我们人的肉眼的分辨能力(也称分辨率)一般只有0.2 mm所以,要是不借助像显微镜这样的工具,我们根本看不到细胞,也没办法了解细胞及探讨细胞的奥秘。

人们对于生命现象的探索过程大致是从个体到细胞,再从细胞到分子,循序渐进、逐渐深入的。举个例子来说,我们对某种植物进行研究时,首先看到植物整体,再进一步具体观察植株的个体,然后再观察植物的器官,如叶片等。

如果我们还想知道叶片是怎么构成的?叶片中的细胞都是什么样的?我们就必须借助显微镜。同样,如果我们想要知道血液中都有哪些类型的细胞?它们都是什么样子的?它们各自比例如何等,我们也必须要借助显微镜。下面我们就来揭开显微镜的神秘面纱。

2.光学显微镜

根据被观察物体的不同,显微镜有多种类型。用于上述简单观察动物或植物细胞的,我们称为普通光学显微镜。顾名思义,光学显微镜就是利用可见光和光学原理,把人肉眼所不能分辨的微小物体放大成像,供我们观察和了解。

普通光学显微镜由支架系统、照明系统和光学放大系统组成。支架系统包括镜座、镜臂和载物台,照明系统包括光源和光亮度调节装置,光学放大系统包括目镜和物镜。多数普通光学显微镜的物镜在上面,光源在下面,用于放置被观察物体的载物台在中间。这种显微镜称为正置显微镜

有的时候我们需要从下面去观察物体,比如我们要观察细胞培养瓶或培养板中的细胞生长的怎么样,这时就需要把物镜放在下面,把光源放在上面,因为否则被观察物体与物镜镜头之间的距离不够,影响观察。这种显微镜称为倒置显微镜

3.荧光显微镜

随着人们对细胞奥秘探索的不断深入,普通光学显微镜已经不能满足人们多方面的需求。比如我们想了解细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等,那就需要荧光显微镜了。荧光显微镜的基本构造与普通光学显微镜相似,不同之处是:荧光显微镜的光源是高压汞灯,并具有滤色镜系统和分色镜系统。

荧光显微镜的工作原理是高压汞灯发出的光经过滤光片过滤后,只有一种波长的光被通过。由于被观察的材料带有一定波长的自发荧光,或特异染色的激发荧光,所以材料被这种波长的光照射后,会产生特定波长的激发光。通过捕捉和观察激发光产生的部位和强弱,可以定性和定量的分析细胞中特定组分的分布和动态变化。

细胞中有些物质,如叶绿素等,受紫外线照射后可以发出特异的绿色荧光。另有一些物质本身虽不能发出荧光,但如果用荧光染料或荧光抗体染色后,经紫外线照射亦可发出荧光,荧光显微镜就是对这类物质进行定性和定量研究的理想工具之一。

4.相差显微镜

上述两种显微镜在观察细胞时,往往需要对细胞进行制片和染色等处理。但有时候我们需要观察活的培养细胞,而且需要有比较好的反差效果,这时我们就需要用相差显微镜。相差显微镜是利用光的衍射和干涉效应,把透过标本不同区域光波的光程差变成振幅差。

由于反差是以样品中的密度差别为基础形成的,故相差显微镜观察的样品不需染色,就可以使活细胞轮廓和各种结构之间呈现清晰可见的明暗对比。

5.电子显微镜

上述三种类型的显微镜都称为光学显微镜。光学显微镜的分辨率由于受照射光波长等因素的限制,只能达到一定限度。所以要研究细胞的精细结构,就必须要借助分辨率更高的电子显微镜。

电子显微镜与普通光学显微镜的区别是:电子显微镜采用的光源是电子束,而不是可见光;它的透镜是电磁透镜,而不是玻璃透镜;另外,他需要严格的真空条件。普通光学显微镜的分辨本领是200nm,而电子显微镜的分辨本领是0.2nm。所以,电子显微镜下观察到的结构被称为超微结构。

●电子显微镜常见有两种类型,即透射电子显微镜和扫描电子显微镜。

透射电子显微镜一般用于超薄切片的观察,以便了解细胞的精细结构。扫描电子显微镜主要用于观察细胞的大小、形状和表面特征等。

尽管电子显微镜具有高分辨率这一光学显微镜无可比拟的优越性,但是直至今日人们还不能用它来观察活的细胞样品,而且难以观察细胞的全貌。因此,在很多研究中仍然需要光学显微镜和电子显微镜的互补。

通过上面的学习我们了解到,显微镜是了解细胞的最直接和最有效的手段之一,显微镜能够呈现给我们一个精妙绝伦和丰富多彩的微观世界,并引领我们去探索“细胞的奥秘”。

知识拓展: