第二章細胞生物學實驗技術(shù)詳解演示文稿

第二章細胞生物學實驗技術(shù)詳解演示文稿本文檔共78頁；當前第1頁；編輯于星期三\11點54分優(yōu)選第二章細胞生物學實驗技術(shù)本文檔共78頁；當前第2頁；編輯于星期三\11點54分第一節(jié)顯微技術(shù)光學顯微鏡與電子顯微鏡本文檔共78頁；當前第3頁；編輯于星期三\11點54分—、光學顯微鏡本文檔共78頁；當前第4頁；編輯于星期三\11點54分（一）普通光學顯微鏡1.構(gòu)成：①照明系統(tǒng)②光學放大系統(tǒng)③機械裝置2.原理：經(jīng)物鏡形成倒立實像，經(jīng)目鏡放大成虛像。本文檔共78頁；當前第5頁；編輯于星期三\11點54分StructureofMicroscope本文檔共78頁；當前第6頁；編輯于星期三\11點54分LightPathwayofMicroscope本文檔共78頁；當前第7頁；編輯于星期三\11點54分3.分辨力：指分辨物體最小間隔的能力。光學顯微鏡的分辨力R=0.61λ/N．A．其中λ為入射光線波長；N．A．為鏡口率

＝ｎsinα/2；n=介質(zhì)折射率；α=鏡口角（樣品對物鏡鏡口的張角）。本文檔共78頁；當前第8頁；編輯于星期三\11點54分表一、幾種介質(zhì)的折射率本文檔共78頁；當前第9頁；編輯于星期三\11點54分顯微鏡的幾個光學特點：介質(zhì)折射率越接近鏡頭玻璃的（1.7）越好；sinα/2的最大值小于1；鏡口率最大約1.6；普通光線的波長為400~700nm，光鏡分辨力約為0.2μm，人眼的分辨力為0.2mm，因此顯微鏡的最大有效倍數(shù)為1000X。本文檔共78頁；當前第10頁；編輯于星期三\11點54分（二）熒光顯微鏡Fluorescencemicroscope特點：光源為短波光；有兩個特殊的濾光片；照明方式通常為落射式。本文檔共78頁；當前第11頁；編輯于星期三\11點54分本文檔共78頁；當前第12頁；編輯于星期三\11點54分Fluorescenceimage,DNAinblueandMicrotubulesingreen用于觀察能激發(fā)出熒光的結(jié)構(gòu)。用途：免疫熒光觀察、基因定位、疾病診斷。本文檔共78頁；當前第13頁；編輯于星期三\11點54分（三）激光共聚焦掃描顯微境

Laserconfocalscanningmicroscope,LCSM用激光作光源，逐點、逐行、逐面快速掃描；能顯示細胞樣品的立體結(jié)構(gòu)；分辨力是普通光學顯微鏡的3倍；用途類似熒光顯微鏡，但能掃描不同層次，形成立體圖像。本文檔共78頁；當前第14頁；編輯于星期三\11點54分laserconfocalscanningmicroscope,LCSM本文檔共78頁；當前第15頁；編輯于星期三\11點54分激光共聚焦掃描顯微鏡光路圖本文檔共78頁；當前第16頁；編輯于星期三\11點54分LCSMImageofaXenopusMelanophore本文檔共78頁；當前第17頁；編輯于星期三\11點54分（四）暗視野顯微鏡darkfieldmicroscope聚光鏡中央有擋光片，視野背景是黑的，只允許被標本反射和衍射的光線進入物鏡，物體邊緣是亮的?？捎^察4~200nm的微粒子，分辨率比普通顯微鏡高50倍。本文檔共78頁；當前第18頁；編輯于星期三\11點54分（五）相差顯微鏡把透過標本的可見光的光程差變成振幅差，從而提高了各種結(jié)構(gòu)間的對比度，使各種結(jié)構(gòu)變得清晰可見。在構(gòu)造上，相差顯微鏡有不同于普通光學顯微鏡兩個特殊之處。環(huán)形光闌（annulardiaphragm）：位于光源與聚光器之間。相位板（annularphaseplate）：物鏡中加了涂有氟化鎂的相位板，可將直射光或衍射光的相位推遲1/4λ。本文檔共78頁；當前第19頁；編輯于星期三\11點54分原理本文檔共78頁；當前第20頁；編輯于星期三\11點54分用途：觀察未經(jīng)染色的玻片標本。本文檔共78頁；當前第21頁；編輯于星期三\11點54分（六）偏光顯微鏡polarizingmicroscope用于檢測具有雙折射性的物質(zhì)，如纖維絲、紡錘體、膠原、染色體等。進入顯微鏡的光線為偏振光，鏡筒中有檢偏器（與起偏器方向垂直的偏振片）。載物臺可以旋轉(zhuǎn)。淀粉本文檔共78頁；當前第22頁；編輯于星期三\11點54分（七）微分干涉差顯微鏡Differentialinterferencecontrastmicroscope（DIC）1952年Nomarski發(fā)明，利用兩組平面偏振光的干涉，加強影像的明暗效果，能顯示結(jié)構(gòu)的三維立體投影。標本可略厚一點，折射率差別更大，故影像的立體感更強。本文檔共78頁；當前第23頁；編輯于星期三\11點54分（八）倒置顯微鏡inversemicroscope物鏡與照明系統(tǒng)顛倒；用于觀察培養(yǎng)的活細胞，通常具有相差或DIC物鏡，有的還具有熒光裝置。

本文檔共78頁；當前第24頁；編輯于星期三\11點54分（九）當代顯微鏡的發(fā)展趨勢采用組合方式，集普通光鏡、相差、熒光、暗視野、DIC、攝影裝置于一體；自動化與電子化。本文檔共78頁；當前第25頁；編輯于星期三\11點54分二、電子顯微鏡（一）透射電子顯微鏡transmissionelectronmicroscope,TEM本文檔共78頁；當前第26頁；編輯于星期三\11點54分1.原理以電子束作光源，電磁場作透鏡。電子束波長與加速電壓(通常50~120KV)的平方根成反比；由電子照明系統(tǒng)、電磁透鏡成像系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等5部分構(gòu)成；分辨力0.2nm，放大倍數(shù)可達百萬倍；用于觀察超微結(jié)構(gòu)（小于0.2μm）。本文檔共78頁；當前第27頁；編輯于星期三\11點54分表二、不同光線的波長本文檔共78頁；當前第28頁；編輯于星期三\11點54分TEMLIGHTPATHWAY本文檔共78頁；當前第29頁；編輯于星期三\11點54分TRANSMISSIONELECTRONMICROSCOPE，TEM本文檔共78頁；當前第30頁；編輯于星期三\11點54分2.制樣技術(shù)1）超薄切片超薄切片厚度僅50nm左右，用超薄切片機（ultramicrotome）制作。通常以鋨酸和戊二醛固定樣品，丙酮逐級脫水，環(huán)氧樹脂包埋，以熱膨脹或螺旋推進的方式切片，重金屬（鈾、鉛）鹽染色。本文檔共78頁；當前第31頁；編輯于星期三\11點54分本文檔共78頁；當前第32頁；編輯于星期三\11點54分2）負染技術(shù)用重金屬鹽(如磷鎢酸)染色；吸去染料干燥后，樣品凹陷處鋪了一層重金屬鹽，而凸的出地方?jīng)]有染料沉積，從而出現(xiàn)負染效果，分辨力可達1.5nm左右。NegativeStainedArchaebacteria本文檔共78頁；當前第33頁；編輯于星期三\11點54分3）冰凍蝕刻freeze-etching亦稱冰凍斷裂。標本置于干冰或液氮中冰凍。然后斷開，升溫后，冰升華，暴露斷面結(jié)構(gòu)。向斷面噴涂一層蒸汽鉑和碳。然后將組織溶掉，把鉑和碳的膜剝下來，此膜即為復膜（replica）。本文檔共78頁；當前第34頁；編輯于星期三\11點54分anonionroottipcellwithnoetching.斷面的三種處理方法：蝕刻（etching）、不蝕刻（noetching）、深度蝕刻（deepetching）本文檔共78頁；當前第35頁；編輯于星期三\11點54分培養(yǎng)細胞內(nèi)面的深度蝕刻電鏡照片，示

Clathrin衣被本文檔共78頁；當前第36頁；編輯于星期三\11點54分（二）掃描電子顯微鏡20世紀60年代問世，用來觀察標本表面結(jié)構(gòu)；分辨力為6~10nm，因人眼的分辨力（區(qū)別熒光屏上距離最近兩個光點的能力）為0.2mm，掃描電鏡的有效放大倍率為0.2mm/10nm=20000X。本文檔共78頁；當前第37頁；編輯于星期三\11點54分Scanningelectronmicroscope（SEM）本文檔共78頁；當前第38頁；編輯于星期三\11點54分工作原理：是用一束極細的電子束掃描樣品，在樣品表面激發(fā)出次級電子，次級電子的多少與樣品表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，次級電子由探測器收集，信號經(jīng)放大用來調(diào)制熒光屏上電子束的強度，顯示出與電子束同步的掃描圖像。為了使標本表面發(fā)射出次級電子，標本在固定、脫水后，要噴涂上一層重金屬膜，重金屬在電子束的轟擊下發(fā)出次級電子信號。本文檔共78頁；當前第39頁；編輯于星期三\11點54分SEMLIGHTPATHWAY本文檔共78頁；當前第40頁；編輯于星期三\11點54分人類紅細胞本文檔共78頁；當前第41頁；編輯于星期三\11點54分酵母本文檔共78頁；當前第42頁；編輯于星期三\11點54分人類精子本文檔共78頁；當前第43頁；編輯于星期三\11點54分（三）掃描隧道顯微鏡

scanningtunnelingmicroscope，STM原理：根據(jù)隧道效應設(shè)計，當原子尺度的針尖在不到一個納米的高度上掃描樣品時，此處電子云重疊，外加一電壓（2mV~2V），針尖與樣品之間形成隧道電流。電流強度與針尖和樣品間的距離有函數(shù)關(guān)系，將掃描過程中電流的變化轉(zhuǎn)換為圖像，即可顯示出原子水平的凹凸形態(tài)。分辨率：橫向為0.1~0.2nm，縱向可達0.01nm。用途：三態(tài)（固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)）物質(zhì)均可進行觀察。本文檔共78頁；當前第44頁；編輯于星期三\11點54分掃描隧道顯微鏡原理引自http://www.iap.tuwien.ac.at本文檔共78頁；當前第45頁；編輯于星期三\11點54分STMimageofaDNAmolecule本文檔共78頁；當前第46頁；編輯于星期三\11點54分SchematicdrawingofAFM本文檔共78頁；當前第47頁；編輯于星期三\11點54分三、顯微操作技術(shù)

micromanipulationtechnique是在倒置顯微鏡下利用顯微操作器進行細胞或早期胚胎操作的一種方法。包括細胞核移植、顯微注射、嵌合體技術(shù)、胚胎移植以及顯微切割等。細胞核移植技術(shù)已有幾十年的歷史，1952年，Briggs和King等將不同階段的蛙胚細胞核注入去核的蛙卵，構(gòu)建核移植胚。Gordon（1962）證明原腸胚以后的細胞核移植能發(fā)育到成體。1997年，Wilmut等克隆了綿羊Dolly。本文檔共78頁；當前第48頁；編輯于星期三\11點54分顯微操作儀本文檔共78頁；當前第49頁；編輯于星期三\11點54分轉(zhuǎn)基因顯微操作過程

本文檔共78頁；當前第50頁；編輯于星期三\11點54分第二節(jié)生物化學與分子生物學技術(shù)一、細胞化學技術(shù)本文檔共78頁；當前第51頁；編輯于星期三\11點54分組織化學和細胞化學染色方法用于對某些細胞成分進行定性和定位研究。（一）固定物理固定：血膜空氣干燥、冷凍干燥?；瘜W固定：如甲醇、乙醇、丙酮、甲醛、戊二醛和鋨酸等試劑。顯示多糖常用乙醇固定，顯示酶類多用甲醛丙酮緩沖液固定。本文檔共78頁；當前第52頁；編輯于星期三\11點54分（二）顯示方法金屬沉淀法：如磷酸酶分解磷酸酯底物后，反應產(chǎn)物最終生成CoS或PbS有色沉淀，而顯示出酶活性。Schiff反應：醛基可使Schiff試劑中的無色品紅變?yōu)榧t色。用于顯示糖和脫氧核糖核酸（Feulgen反應）。聯(lián)苯胺反應：過氧化酶分解H202。產(chǎn)生新生氧，后者再將無色聯(lián)苯胺氧化成聯(lián)苯胺藍，進而變成棕色化合物。脂溶染色法：借蘇丹染料溶于脂類而使脂類顯色。茚三酮反應：顯示蛋白質(zhì)。本文檔共78頁；當前第53頁；編輯于星期三\11點54分二、免疫細胞化學immunocytochemistry是利用抗體同特定抗原專一結(jié)合的原理，對抗原進行定位測定的技術(shù)。常用的標記物有熒光素和酶。免疫熒光法（immunofluorescenttechnique）：如異硫氰酸熒光素、羅丹明等。酶標免疫法（enzyme-labeledantibodymethod）：如辣根過氧化物酶。本文檔共78頁；當前第54頁；編輯于星期三\11點54分三、放射自顯影術(shù)用于研究標記化合物在機體、組織和細胞中的分布、定位、排出以及合成、更新、作用機理、作用部位等等。原理：將放射性同位素標記的化合物導入生物體內(nèi)，經(jīng)過一段時間后，制取切片，涂上鹵化銀乳膠，經(jīng)放射性曝光，使乳膠感光。一般用14C和3H標記。常用3H-TDR來顯示DNA，用3H-UDR顯示RNA；用3H氨基酸研究蛋白質(zhì)，用3H甘露糖、3H巖藻糖研究多糖。14C半衰期為5730年，3H為12.5年。本文檔共78頁；當前第55頁；編輯于星期三\11點54分四、分子雜交技術(shù)具有互補核苷酸序列的兩條單鏈核苷酸分子片段，在適當條件下，通過氫鍵結(jié)合，形成DNA-DNA，DNA-RNA或RNA-RNA雜交的雙鏈分子。這種技術(shù)可用來測定單鏈分子核苷酸序列間是否具有互補關(guān)系。（一）原位雜交（insituhybridization）。用于檢測染色體上的特殊DNA序列。最初是使用放射性DNA探針，后來又發(fā)明了免疫探針法。本文檔共78頁；當前第56頁；編輯于星期三\11點54分人類染色體端粒DNA的熒光原位雜交照片本文檔共78頁；當前第57頁；編輯于星期三\11點54分（二）Southern雜交是體外分析特異DNA序列的方法，操作時先用限制性內(nèi)切酶將核DNA或線粒體DNA切成DNA片段，經(jīng)凝膠電泳分離后，轉(zhuǎn)移到醋酸纖維薄膜上，再用探針雜交，通過放射自顯影，即可辨認出與探針互補的特殊核苷序列。將RNA轉(zhuǎn)移到薄膜上，用探針雜交，則稱為Northern雜交。本文檔共78頁；當前第58頁；編輯于星期三\11點54分六、PCR技術(shù)PCR即：polymerasechainreaction。反應體系：①樣品DNA；②引物（primer），約15-20個核苷酸；③4種dNTP；④TagDNA聚合酶，來自于嗜熱水生菌Thermusaquaticus，最適作用溫度75~80℃，短時間在95℃下不失活。⑤緩沖體系和Mg2+。反應過程：①變性：約90-95℃；②復性：約60℃左右；③延伸：70-75℃；④重復“變性——復性——延伸”過程20-30次循環(huán)。本文檔共78頁；當前第59頁；編輯于星期三\11點54分PCR原理本文檔共78頁；當前第60頁；編輯于星期三\11點54分第三節(jié)細胞分離技術(shù)本文檔共78頁；當前第61頁；編輯于星期三\11點54分一、離心技術(shù)是分離細胞器及各種大分子基本手段。轉(zhuǎn)速10~25kr/min的離心機稱為高速離心機。轉(zhuǎn)速>25kr/min，離心力>89Kg者稱為超速離心機。超速離心機的最高轉(zhuǎn)速可達100000r/min，離心力超過500kg。本文檔共78頁；當前第62頁；編輯于星期三\11點54分（一）差速離心Differentialcentrifugation特點：介質(zhì)密度均一；速度由低向高，逐級離心。用途：分離大小相差懸殊的細胞和細胞器。沉降順序：核——線粒體——溶酶體與過氧化物酶體——內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高基體——核蛋白體?？蓪⒓毎鞒醪椒蛛x，常需進一步通過密度梯離心再行分離純化。本文檔共78頁；當前第63頁；編輯于星期三\11點54分LowspeedHighspeedDifferentialcentrifugation本文檔共78頁；當前第64頁；編輯于星期三\11點54分（二）密度梯度離心用介質(zhì)在離心管內(nèi)形成一連續(xù)或不連續(xù)的密度梯度，將細胞混懸液或勻漿置于介質(zhì)的頂部，通過離心力場的作用使細胞和細胞成分分層、分離。類型：速度沉降、等密度沉降。常用介質(zhì)：氯化銫、蔗糖、多聚蔗糖。分離活細胞的介質(zhì)要求：1）能產(chǎn)生密度梯度，且密度高時，粘度不高；2）PH中性或易調(diào)為中性；3）濃度大時滲透壓不大；4）對細胞無毒。本文檔共78頁；當前第65頁；編輯于星期三\11點54分1.速度沉降velocitysedimentation用途：分離密度相近而大小不等的細胞或細胞器。特點：介質(zhì)密度較低，介質(zhì)的最大密度應小于被分離生物顆粒的最小密度。原理：介質(zhì)密度梯度平緩，分離物按各自的沉降系數(shù)以不同的速度沉降而達到分離。本文檔共78頁；當前第66頁；編輯于星期三\11點54分2.等密度沉降isopycnicsedimentation用途：分離密度不等的顆粒。特點：介質(zhì)密度高，陡度大，介質(zhì)最高密度大于被分離組分的最大密度。力場比速率沉降法大10~100倍，需要高速或超速離心。原理：樣品各成分在連續(xù)梯度的介質(zhì)中經(jīng)過一定時間的離心則沉降到與自身密度相等的介質(zhì)處，并停留在那里達到平衡，從而將不同密度的成分分離。本文檔共78頁；當前第67頁；編輯于星期三\11點54分Velocity(A)andEquilibrium(B)sedimentation本文檔共78頁；當前第68頁；編輯于星期三\11點54分二、流式細胞術(shù)用途：對單個細胞進行快速定量分析與分選的一門技術(shù)。原理：包在鞘液中的細胞通過高頻振蕩控制的噴嘴，形成包含單個細胞的液滴，在激光束的照射下，這些細胞發(fā)出散射光和熒光，經(jīng)探測器檢測，轉(zhuǎn)換為電信號，送入計算機處理，輸出統(tǒng)計結(jié)果，并可根據(jù)這些性質(zhì)分選出高純度的細胞亞群，分離純度可達99%。包被細胞的液流稱為鞘液，所用儀器稱為流式細胞計（flowcytometer）。本文檔共78頁；當前第69頁；編輯于星期三\11點54分本文檔共78頁；當前第70頁；編輯于星期三\11點54分三、細胞電泳原理：在一定PH值下細胞表面帶有凈的正或負電荷，能在外加電場的作用下發(fā)生泳動。各種細胞或處于不同生理狀態(tài)的同種細胞荷電量有所不同，故在一定的電場中的泳動速度不同。用途：檢測細胞生理狀態(tài)、分離不同種類的細胞。本文檔共78頁；當前第71頁；編輯于星期三\11點54分第四節(jié)細胞培養(yǎng)與細胞雜交一、細胞培養(yǎng)本文檔共78頁；當前第72頁；編輯于星期三\11點54分（一）動物細胞培養(yǎng)群體培養(yǎng)（massculture）：將含有一定數(shù)量細胞的懸液置于培養(yǎng)瓶中，讓細胞貼壁生長，匯合（confluence）后形成均勻的單細胞層；克隆培養(yǎng)（clonalculture）：培養(yǎng)高度稀釋的細胞懸液，細胞貼壁生長，每一個細胞形成一個細胞集落，稱為克