实验一透射电子显微镜的原理与演示 解剖、观察和分析历来是生物学研究的基本手段。用于细胞解剖观察的主要工具就是显微镜,它是我们 观察细胞形态最常用的工具。但其分辨率的最小数值不会小于0.2um(紫外光显微镜的分辨率也只能达到 0.1μm),这一数值是光学显微镜分辨率的极限。限制显微镜分辨率的关键因素是光的波长(光的衍射效应) 显微镜无论制作得如何精密都无法突破这一极限,一般显微镜设计的最大放大倍数为1000~1500倍,因为将 0.zμm的质点放大到0.2~0.3mm(人肉眼的分辨率〕就可以辨认清楚。如果分辨率不再提高,只提高放大倍 数毫无意义,并不能增加图像的清晰度。 在光学显微镜下小于0.2m的一些细微结构,即便是再提高放大倍数也无法看清,这些结构称为亚显 微结构( subm icroscopic structure)或超微结构( ultramicroscopic structure; ultrastructure)要想看清 这些结构,就必须选择波长更短的光源,以提高显微镜的分辨率。于是,德国柏林大学的E. Ruska等便选择 了电子束为光源来突破光学显微镜分辨率的极限,终于在1938年研制出了世界上第一台实用透射电子显微 镜( transm ission electron microsco pe,TEM)。目前所使用的显微镜,根据光源不同,可分为光学显微镜 (简称光镜)和电子显微镜(简称电镜)两大类。前者以可见光(紫外光显微镜以紫外光)为光源,后者则以电子束 为光源。电镜的问世,为细胞生物学的研究打开了局面。尤其是1953年瑞典学者成功制造出的超薄切片机 以及随后相继出现的各种电子染色技术,使超薄切片技术得到快速发展和完善,从而大大推动了电镜在生物学 研究领域中的广泛使用 目前,电镜技术在细胞生物学研究领域中己由细胞水平发展到了分子和原子水平。英国学者A.Kug博 士已将高分辨电镜技术应用到了生物大分子的结构测定上,在核酸-蛋白质复合体的晶体结构研究中做出了突 出成就,在1982年他也因此获得了诺贝尔化学奖。现在,电镜已经成为细胞生物学、分子生物学和分子遗 传学等不可缺少的重要研究手段之一,仍然将为细胞生物学等生物学领域的研究做出应有的贡献 实验目的 1.通过对透射电镜的结构和成像原理的讲解,了解透射电镜的工作原理和结构。 2.通过对电镜演示,了解电镜的操作方法及其在细胞生物学领域中的应用情况 实验用品 透射与扫描电镜、超薄切片机、幻灯机、投影仪、超薄切片示教片,以及各种细胞超微结构照片等 实验原理1 实验一 透射电子显微镜的原理与演示 解剖、观察和分析历来是生物学研究的基本手段。用于细胞解剖观察的主要工具就是显微镜，它是我们 观察细胞形态最常用的工具。但其分辨率的最小数值不会小于 0.2m(紫外光显微镜的分辨率也只能达到 0.1m), 这一数值是光学显微镜分辨率的极限。限制显微镜分辨率的关键因素是光的波长(光的衍射效应)， 显微镜无论制作得如何精密都无法突破这一极限, 一般显微镜设计的最大放大倍数为 1000~1500 倍, 因为将 0.2m 的质点放大到 0.2~0.3mm(人肉眼的分辨率)就可以辨认清楚。如果分辨率不再提高, 只提高放大倍 数毫无意义，并不能增加图像的清晰度。 在光学显微镜下小于 0.2m 的一些细微结构，即便是再提高放大倍数也无法看清，这些结构称为亚显 微结构(submicroscopic structure)或超微结构(ultramicroscopic structure; ultrastructure)要想看清 这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。于是，德国柏林大学的 E. Ruska 等便选择 了电子束为光源来突破光学显微镜分辨率的极限，终于在 1938 年研制出了世界上第一台实用透射电子显微 镜(transmission electron microscope, TEM)。目前所使用的显微镜, 根据光源不同，可分为光学显微镜 (简称光镜)和电子显微镜(简称电镜)两大类。前者以可见光(紫外光显微镜以紫外光)为光源, 后者则以电子束 为光源。电镜的问世，为细胞生物学的研究打开了局面。尤其是 1953 年瑞典学者成功制造出的超薄切片机 以及随后相继出现的各种电子染色技术，使超薄切片技术得到快速发展和完善，从而大大推动了电镜在生物学 研究领域中的广泛使用。 目前，电镜技术在细胞生物学研究领域中已由细胞水平发展到了分子和原子水平。英国学者 A. Klug 博 士已将高分辨电镜技术应用到了生物大分子的结构测定上，在核酸-蛋白质复合体的晶体结构研究中做出了突 出成就，在 1982 年他也因此获得了诺贝尔化学奖。现在，电镜已经成为细胞生物学、分子生物学和分子遗 传学等不可缺少的重要研究手段之一，仍然将为细胞生物学等生物学领域的研究做出应有的贡献。 实 验 目 的 1. 通过对透射电镜的结构和成像原理的讲解, 了解透射电镜的工作原理和结构。 2. 通过对电镜演示，了解电镜的操作方法及其在细胞生物学领域中的应用情况。 实 验 用 品 透射与扫描电镜、超薄切片机、幻灯机、投影仪、超薄切片示教片，以及各种细胞超微结构照片等。 实 验 原 理