第1章 生物物理技术 显微技术 2
生物显微技术 第一章 显微镜
LSCM的生物学应用
细胞的三维重建 ：各类细胞骨架形态学分 析、染色体分析、细胞程序化死亡的观察、 细胞内细胞质和细胞器的结构变化的分析 细胞定量荧光测定 细胞内钙离子pH值和其它离子的动态分析 细胞胞间通讯和膜的流动性
第三节 电子显微镜
1932年德国人发明电子显微镜 分辨率：极限分辨率0.2-0.25nm，为光镜的1000 倍 透射电镜 （transmission electron microscope ） 超高压电镜 扫描电镜（scanning electron microscope ）
• 特点：光源为紫外线，波长 较短，分辨力高于普通显微镜； •用于观察能激发出荧光的结 构。 •用途：免疫荧光观察、基因 定位、疾病诊断。
实体显微镜
用途：立体显微镜主要是用来观察不透 明的物体或生物标本的外部形态。 受光源、景深和其它成像因子的影响， 放大倍率在60倍以下，解像效果较佳。
三、显微镜的使用与维护：
局限性:
1．在STM的恒电流工作模式下，有时它对样品 表面微粒之间的某些沟槽不能够准确探测，与 此相关的分辨率较差． 2. STM所观察的样品必须具有一定程度的导电 性，对于半导体，观测的效果就差于导体；对 于绝缘体则根本无法直接观察。如果在样品表 面覆盖导电层，则由于导电层的粒度和均匀性 等问题又限制了图象对真实表面的分辨率．
放大率
最终成像的大小与原物体大小的比值称 为放大率。 总放大率=物镜放大率×目镜放大率
显微镜的构造
光学系统 机械系统
光学系统
物镜 目镜 照明装置 滤光装置
物镜
分类 干燥系物镜 消色差物镜 油浸系物镜 复消色差物镜 水浸系物镜 平场物镜 功能：a 产生物体的第一次倒立实像。 b 放大作用
生物物理学实验技术的使用教程
生物物理学实验技术的使用教程生物物理学是一门研究生命现象和生命系统的科学，旨在理解生命的本质和原理。
为了探索生命现象并从中获得有价值的信息，研究者常常需要运用各种实验技术。
本文将介绍几种常见的生物物理学实验技术及其使用方法。
一、冷冻电镜技术冷冻电镜技术是一种观察生物样品超高分辨率结构的有效方法。
它通过冷冻快速冻结样品，制作薄冰切片并在电子显微镜下进行观察。
首先，将样品悬浮在稳定的冷冻介质中，如液氮。
然后，使用特殊的冷冻装置迅速冷冻样品到液氮温度并固定。
接下来，使用超薄切片技术将样品制作成薄片，通常在液氮中进行。
最后，将样品载入电子显微镜，使用高分辨率图像记录样品结构。
二、质谱分析技术质谱分析技术是一种测定分子化学组成和结构的方法。
质谱仪通过将样品中的分子转化为离子，并将这些离子按质荷比分离和检测。
首先，将样品引入质谱仪中，常用的引入方式包括气相进样和液相进样。
然后，利用质谱仪中的离子源将样品中的分子离子化，如电离源和高能激光。
接下来，离子经过质量分析器的作用，根据离子质荷比分离，并被记录下来。
最后，通过分析质谱图谱中的离子峰来确定样品的成分和结构。
三、原位荧光显微镜技术原位荧光显微镜技术通过使用荧光标记的分子探针来观察生物样品。
首先，选择合适的荧光分子探针，如荧光染料或荧光蛋白，对感兴趣的分子或结构进行标记。
然后，将样品放置在显微镜台上，并使用适当的激光或光源激发标记分子的荧光。
接下来，通过显微镜观察样品，并使用适当的滤光片或光路来捕捉和记录荧光信号。
最后，通过对荧光图像进行分析和处理来获取关于样品的信息。
四、结构生物学技术结构生物学是研究生物分子三维结构的方法。
其中，X射线晶体学和核磁共振成像（NMR）是两种常用的技术。
在X射线晶体学中，首先获得生物分子的晶体，并使用X射线对晶体进行衍射。
然后，通过收集和分析衍射图像，确定晶体的原子分布和结构。
在NMR中，利用核磁共振技术观察生物分子中的原子核在磁场中产生的共振信号。
生物显微技术ppt课件
G. 氯化汞 性质：无色粉末，剧毒
优点：渗透力强，对蛋白质有强烈的沉淀 作用
缺点：材料收缩
*常与甲醛、冰醋酸、丙酸等配合使用。 用碘除汞
H. 碘 性质：棕红色晶体
优点：渗透力强，野外使用方便
缺点：易挥发，标本不能长期保存
*溶于碘化钾溶液配置固定液；使用时可与 福尔马林配合使用。是低等单细胞生物、 浮游生物的良好固定液
有必要，必须采用与固定剂中的酒精浓度相同或相近 的酒精。
2.凡是含有铬酸、重铬酸钾、锇酸的固定剂，必须用流 水冲洗，冲洗时间应等于或多于固定时间。
3.如固定液中含有氯化汞，应根据溶液的性质用水或酒 精冲洗，冲洗完毕必须在70%酒精中加碘液去汞 。
4.含有苦味酸的固定剂，宜选用70%的酒精进行洗涤。苦 味酸的黄色在70%酒精中能自行脱去,或加入碳酸钾饱 和水溶液除去。
I. 锇酸 性质：灰黄色结晶，强氧化剂，剧毒
优点：目前最好的固定剂之一，脂类物质 唯一的固定剂
缺点：渗透力弱，组织固定不均匀，价格 昂贵
*取材较小，固定后用过氧化氢漂洗
第二节 洗涤和脱水
一、洗涤的目的和原则
洗涤的目的：将组织间隙中的固定剂清洗干净以免妨碍 染色或使材料在后续处理中变质。
洗涤的原则: 1.固定剂为酒精，或酒精混合物，一般不要求冲洗，如
第二章 光学透镜 第二节 凸透镜成像
➢ 显微镜的物镜、目镜和聚光镜都是由多个单透 镜或复透镜组成的透镜组，但其实质上只相当 于一个凸透镜。凹透镜所成的像总是缩小的虚 像，在显微镜上不能单独使用。
第七节 脱蜡与染色
四、染色过程中使用的其他辅助试剂
a. 媒染剂
有的染料不能直接使细胞或组织着色。媒染 剂通常能在水中电离金属离子（金属盐类或 金属氧化物）而与染料结合成有色复盐（不 溶于水或酒精）
显微技术发展简史(PPT 86页)
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• 1850～1900 年已能成批生产带“C”型弯臂 及马蹄型底脚的直筒显微镜，弯臂可倾斜， 出现了暗视野聚光镜，并制造了反射照明 器，光学设计上计算成功高质量消色差物 镜。
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• 1700～1750 年制成了透射光显微镜，利用 平面和凹面反光镜使光线自下往上进行照 明。
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• 1750～1800 年发明消色差透镜，制造了具有粗调 及微调的调焦机构，并出现了聚光镜，载物台上 标本可借助螺杆进行移动。
• 1800～1850 年制造了成套消色差物镜，其中有高 达100X 的消色差物镜，利用皮腔照相机进行显 微摄影，提出要观察细小物体需要大的数值孔径。
• 1847 年蔡司耶拿厂成批生产了2000 台直筒显微 镜。
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• 至今现在，按照各种科学领域及研究对象 的不同要求，利用不同的光学原理，已设 计制造出多种多样的显微镜，
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电镜
• 在1924年，32岁的德布罗意证明电子也和 光子一样具有波动性，其波长本身就比光 子短。这位未来的法国公爵和德国亲王， 早年曾毕业于历史专业，却在刚刚萌发科 学兴致不久投身第一次世界大战。
《生物显微技术》教学大纲
《生物显微技术》教学大纲Biological Microscope课程编码：27A11701 学分： 2.5 课程类别：专业任选课计划学时：56 其中讲课：24 实验：32适用专业：生物技术推荐教材：王庆亚，《生物显微技术》，中国农业出版社，2010。
参考书目： 1. 康莲娣，《生物电子显微技术》，中国科学技术大学出版社，2003。
2. 杨星宇，《生物科学显微技术》，华中科技大学出版社，2010。
3. 张耘生，陈铭德，杨克合《生物学技术［M］》，高等教育出版社，1994。
4. 黄承芬，《生物显微制片技术》，北京科学技术出版1991。
5. 郑国昌，《生物显微技术［M］》，人民教育出版社，1978。
课程的教学目的与任务生物制片技术已经成为研究生物组织和细胞结构的一种重要方法，是从事生物、农、林、牧、医科研人员应掌握的一项基本技能。
在大学和中学，学生学习生物时，也常用生物制片技术和生物玻片标本。
因而生物制片技术在教学和科研领域被广泛使用。
通过本课程的学习，使学生了解生物制片技术的一般原理和程序，知道制片方法的分类，掌握生物制片技术的方法。
综合运用所学知识、分析和解决今后学习、实验过程中遇到的多种问题。
课程的基本要求本课程以动物显微制片技术为主，重点讲授常用的动物显微制片的方法和步骤（以石蜡切片为主），使学生具体掌握临时装片法、整体封固法、离析法、压片法、徒手切片法、石蜡切片法等动物制片的方法和步骤；能正确使用实验室常用的几种光学显微镜，对相关实验结果进行观察、分析；让学生了解激光共聚焦显微镜及其它特殊显微镜的基本知识；为学生今后从事相关工作奠定技术基础。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章：概论建议学时：2 [教学目的与要求] 通过本章教学使学生了解：生物显微技术的内容、应用、发展史。
[教学重点与难点] 生物显微技术的内容。
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授课内容]§1.1 制片的目的和任务§1.2 制片技术的发展概况§1.3 生物制片的分类。
生物物理学研究中的电子显微技术
生物物理学研究中的电子显微技术生物物理学研究是一门交叉学科，旨在研究生物体的结构、功能和动态。
其中，电子显微技术具有重要的应用价值。
电子显微技术包括透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）和显微束辐射技术（Focused Ion Beam，FIB）等技术。
TEM技术是一种分辨率极高的显微技术。
该技术利用高能电子穿透样品的原理，通过放大电子束，将其投射到样品表面上。
电子束与样品相互作用产生的信号被捕捉并转换成二维或三维图像。
TEM技术不仅可以研究生物大分子的结构，如蛋白质、DNA和RNA，还可以用于研究细胞器、细胞和组织等多个层次的结构。
此外，TEM技术可以实现高分辨率、高对比度和高灵敏度的成像，为生物物理学研究提供了强大的工具。
SEM技术是一种基于电子束和探针的成像技术。
和TEM技术不同，SEM技术将电子束聚焦在样品表面上，使其与样品交互并探测反弹的电子。
SEM技术主要用于研究材料性质和组织结构，例如研究骨骼组织、细胞表面形态和纳米表面的结构。
近年来，SEM技术在生物物理学研究中的应用日益增多，已被用于研究生物材料的表面形态、分子组成和表面化学成分等方面。
FIB技术是一种基于离子束的纳米加工技术，可以在样品表面上进行精细加工和切割。
该技术主要用于制作高分辨率图案和纳米器件。
与其他电子显微技术不同，FIB技术可以获得样品内部的三维信息，这使得FIB技术在研究生物大分子的结构和功能方面有着独特的应用。
值得一提的是，在电子显微技术的高分辨率下，生物大分子的结构、构象和运动等细节都可以展现出来。
这使得人们能够更加深入地了解生物大分子的微观结构，更好地探究它们的功能和动态变化。
利用电子显微技术，科研人员们已经研究出了多种生物大分子的结构，如DNA结构、酶的结构和膜蛋白的结构等。
生物物理技术-1课件
基态：电子自旋配对， 多重度=2s+1=1，为单 重态，以S0表示。
三重态能级低于单重态 （Hund规则）
（二）荧光光谱与吸收光谱
荧光光谱术：
又称荧光分光光度术，属于光谱技术中的一种发 射光谱术。其原理是电磁波和物质作用后，物质首先 吸收电磁波的能量，然后再重新发射电磁波。激发波 段在100-800nm之间，相当于紫外与可见光波段。
三、荧光光谱仪与主要参量
（一）荧光光谱仪 （二）荧光分光光度术中的参量
（一）荧光光谱仪
凡是用于研究 光的吸收、发 射和散射的强 度与波长关系 的仪器，均称 之为光谱仪或 分光光度计。 这些仪器通常 都是由光源、 单色器、样品 室、检测器和 显示器等5个基 本单元组成。
1、激发光源
在紫外-可见光区，可供荧光激发用的光源很多包括：钨灯，碘钨灯， 氢灯，氘灯，汞灯，氙灯等。主要根据光源稳定性和强度选择光源。
溶液粘度
旋转弛豫时间rotational relaxation time —
（二）荧光分光光度术中的参量
4、荧光寿命 （Fluorescence liftime --） 荧光衰减为原来激发时最大荧光强度的1/e所需要的时间
I = I0e-kt , =1/k 表示分子处于激发态时间的长短（平均值），约ns级。
1） 荧光强度的定义：在一定激发波长(λex)作用下，发射的 荧光强弱。
F=Ia 2） =发射光子数/吸收光子数
Lambert-Beer定律：
Ia=I0-I，I=I010-εcL
F = I0(1-10-εcL )
{当C很低时F= I0εcL ，
《生物显微技术》课件
荧光显微镜在观察细胞和组织时，利用荧光物质对样品进行 标记。这些荧光物质在特定波长的光激发下发出荧光，通过 显微镜的观察和记录，可以了解细胞内分子的分布和动态变 化。
共聚焦显微镜观察法
总结词
共聚焦显微镜采用点扫描方式，逐层 扫描样品，获得高分辨率的三维图像 。
详细描述
共聚焦显微镜采用点扫描方式，逐层 扫描样品，并对每个点进行聚焦成像 。这种技术能够获得高分辨率的三维 图像，适用于观察细胞和组织的结构 和动态变化。
分子生物学研究
检测基因表达、蛋白质合成等分子水平的变化。
生态学研究
观察和研究动植物种群、群落和生态系统结构与 功能。
环境监测中的应用
1 2
污染物检测
检测水体、土壤和空气中的有害物质，评估环境 质量。
生态监测
观察和记录动植物种群变化、生态系统健康状况 。
3
放射性监测
检测放射性物质，保障人类和环境安全。
达和定位。
荧光染色
利用荧光染料对细胞或 组织进行染色，以便于 在显微镜下观察和记录
。
特殊染色
针对某些组织或细胞类 型，使用特殊的染色方
法以显示其特征。
观察与记录
显微镜操作
调整显微镜焦距、光线等参数，以便清晰观 察组织结构和细胞形态。
记录方式
采用拍照、绘图或文字描述等方式记录观察 结果。
观察目标
观察组织样本中的细胞形态、排列、结构以 及抗原表达等情况。
目前，生物显微技术已经 广泛应用于生物学、医学 、农业等领域的基础研究 和应用研究。
应用领域
生物学
研究细胞结构、细胞器功能、 基因表达等。
医学
诊断疾病、研究药物作用机制 、观察病理组织等。
09生物物理技术1章
与产生吸收和发射的基团数成正比 强度常用谱线下的面积表示，只有在谱线很尖锐 的情况下才能近似地用谱线高度代表强度.
宽度
半高宽(L/2) 谱线两侧斜率最大的两点之间的 宽度表示，如图中的L. 导数谱 宽度由激发态寿命所决定,能使 谱线加宽的因素随环境、物理状 态和运动状况而改变, 根据宽度可 以了解运动、动力学和相互作用.
一、电磁波谱 二、能级与跃迁 三、谱的产生及主要参数 四、波谱测量
一、电磁波谱 电磁波(电磁辐射) 传播着的交变电磁场
波长(l)
频率(u) 波数(s)
电磁辐射的粒子性(光子) E=hv=hc/ l h=6.626×10-34J· s. 光量子的能量与频率(波长)有关
电磁波谱
各种电磁波按其波长(或频率、能量)可顺序排列
生物控制论与生物信息论研究内容
对感觉信息的处理机制、神经网络 脑的活动在语言、思维、运动控制、内环境稳定 性控制方面的研究 各种无损伤成像术对脑智能活动的研究 免疫调控机制与模拟 信息分子的识别机制 基因信息的表达与调控机制及其模拟 大型生物系统的模型建立与系统辨识 非线性理论在信息科学中的应用
理论生物物理研究内容 微观
紫外线、可见光 价电子 紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、旋光 色散、圆二色技术 红外线 分子的振动与转动 红外吸收光谱 微波 电子自旋运动 电 子自旋共振技术 射频 原子核的自旋运动 核 磁共振技术
位置 用波长、频率或波数表示
表征某种吸收或发射基团的特征跃迁 可以据此辨认基团或化合物的存在
强度
利用计算机快速运算的能力，把实验中原来 属于时间和距离等的函数，转换成为一般波谱 的频率函数.
好处：等于对很宽范围的各种频率同时取样，而区
别于一般波谱仪扫描时，每一时刻只对一种频 率取样，其速度显然要快得多. 傅立叶变换除能节省时间外还能大大提 高信噪比.
生物显微技术进展ppt课件
Max Knoll(1897-1969)
Ernst Ruska(1906-1988)
一、显微技术发展简史
一、显微技术发展简史
1952年，英国工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子显微 镜(SEM)。
一、显微技术发展简史
1982年，诺贝尔化学奖授予卓越的电镜应用者——英国的分子生 物学家克卢格（A Klug）。
➢有效放大：对于某一显微镜来说，在其分辨能力之内的图像放 大。此时的图像放大不失图像表面的细节。
➢无效放大：在显微镜分辨能力以外的图像放大。只是放大了图 像轮廓，不能放大和分辨图像的表面细节。 可见光照明的显微镜分辨率的极限值约为200 nm ，一般人正常 眼的分辨率为0.2mm，使用光学显微镜可以使我们分辨清楚细胞 的微细结构细节提高了1000倍，这正是光学显微镜的极限放大倍 数，如果再追求更大倍数也只能是空放大（无效放大），并不能 使细节更为清晰。
一、显微技术发展简史
17 世 纪 中 叶 ， 英国的罗伯特· 胡克（用自己 制造的显微镜 观察软木切片， “细胞”）和 荷兰的安东尼· 冯·列文胡克 （制造了只有 一片凸透镜的 显微镜，放大 了300倍）都对 显微镜的发展 作出了卓越的 贡献。
一、显微技术发展简史
1695 年惠更斯设计成功二片式目镜，这就是至今仍采用的惠更斯 目镜。
二、普通显微镜和特殊光学显微镜
利用免疫荧光标记和离子荧光标记探针，该技术不仅可 观察固定的细胞、组织切片，还可以对活细胞的结构、 分子、离子及生命活动进行实时动态观察和检测，膜电 位等生理信号及细胞形态的变化，成为形态学、分子细 胞生物学、神经科学、药理学、遗传学等领域中新一代 强有力的研究工具。
切片法
徒手切片法 石蜡切片法 冰冻切片法 组织化学制片
生物显微技术2
几种常用固定剂的特殊洗涤法
1．重铬酸钾
用重铬酸钾固定的组织可用流水冲洗12~24h，或用亚 硫酸或1%含氯水溶液进行洗涤。
2．锇酸
流水洗涤12~24h，组织必须洗干净，否则影响染色。
3．苦味酸 用50%或70%乙醇浸洗。一般不水洗。苦味酸所留的 黄色，在70%乙醇中可自行脱去。即使不能完全脱去，在 以后制片脱水中经各级乙醇也会渐渐消失，即使组织中留 有少许黄色也无妨碍，并不影响染色。洗涤时也可在乙醇 中滴入少量碳酸锂饱和水溶液，直至乙醇不变颜色为止。
染色缸 （立式、卧式）
脱水机
常规组织学制片步骤
取材
固定
洗涤
脱水
透明
贴片
切片
修块
包埋
浸蜡
烤片
染色
封片
观察结果
透明的目的
两次透明： 脱水以后组织块的透明； 染色以后切片的透明。
主要目的在于使组织中的脱水剂（酒精或丙酮）被透明剂 所替代，使石蜡能顺利地进入组织，或增强组织的折光系 数有利于光线的透过，并能与封藏剂混合进行封藏，便于 显微镜的观察。
甲苯 性质同二甲苯，但透明较慢，时间比二甲苯长一 倍多，也易变脆。有时用以代替二甲苯。 苯 苯的用途与二甲苯相似，对组织的收缩较小，是较 好的透明剂。但也易挥发，易燃。吸入苯能引起中毒， 所以较少使用。 氯仿 即三氯甲烷。其透明能力比二甲苯及苯差，透明 时间有时长达24h。不易使组织变脆。能溶于醇、醚、 苯等，微溶于水、极易挥发。多用于大块组织的透明。 香柏油 是一种柏树树脂，为无色或绿黄色的芳香挥发 油，极毒，用时须小心。能溶于醇，故为切片经酒精脱 水后极好的透明剂。对组织的收缩和硬化程度比上述任 何透明剂都小。但透明时间长达24h，即使透明很小的 组织块也需12h以上，且不易为石蜡所代替。经香柏油 透明的组织，尚需再用二甲苯洗几次换去香柏油，以便 加速石蜡的浸透。因此不适于透明组织。
植物显微技术教材
一前言及概述（一）前言显微技术的内容极为广泛，本课程仅是侧重生物显微技术（Biological microtechnique）中的植物显微技术是应用显微镜包括光学显微镜和电子显微镜来研究我们所要研究的对象，即通过一定的方法，技术，仪器进行临时制片或永久的各种制片技术，来了解其整体或个别组织，器官，细胞，染色体甚至细胞器等的形态和内部结构。
近年来由于新理论，新假设的提出，新技术，新方法及新仪器的使用，使生物显微技术的发展突飞猛进。
而技术本身就是促进科学发展，提高工作效率的重要手段之一。
所以，掌握一定的技术是与从事科学研究工作有着密切的关系。
而技术，方法及仪器是获得科学知识的必要工具，必须经常的革新，不断地应用其它科学的新仪器，新技术，新方法为本学科服务，使之不断提高，植物显微技术当然也不例外。
本课程的目的在于要通过认识这些技术方法和手段有个初步的基础，今后遇到不生疏，有可能的话能够创造条件开展这方面的工作，为今后从事科研，教学和生产打下良好的基础。
根据我们的专业口径，科学角度，要求是不一致的，同学们毕业后所奔赴的工作岗位会有担任教师的，也会有到研究所和研究单位的，或到农场，园艺场，推广站等生产单位或到商业公司，企业开发中心等各行各业，不一定全用上这些方法和手段，不管将来在任何方面去侧重，但作为踏上工作岗位，毕业为祖国贡献力量，是有必要努力去消除知识上的缺陷，好好地打基础，大基础像金字塔一样，要先广后专，扎扎实实的推也不倒。
从课程内容，技术性都比较强，为要进入显微结构领域，首先从掌握技术手段下功夫，只有过好这一关，第一手资料和数据才能拿到，才谈得上去研究它。
由于内容比较多，而学时是有限的，故旨在给同学引个路子，至于如何不断开拓新的研究领域去解决具体的细节问题，将由同学们自己去探索去发挥，但这里必须指出的一点，从农业的专业口径的要求微观一定要与宏观结合，理论要结合实践，反过来理论又应该指导实践，这是不可脱节的有机联系。
生物物理学PPT课件
研究细胞和组织的力学、电学和光学 等物理性质，以及它们在细胞分裂、 迁移和肿瘤生长等方面的作用。
生物物理学的重要性
促进生物学和物理学的发展
生物物理学的发展推动了生物学和物理学领域的理论和技术进步， 促进了两个学科的交叉融合。
医学与健康的应用
生物物理学在医学和健康领域有着广泛的应用，如医学影像技术、 放射治疗、药物研发和康复工程等。
02
它利用物理学的理论和方法来研 究生物系统的结构和功能，以及 生物分子之间的相互作用和能量 转换等。
生物物理学的研究领域
生物大分子结构与功能
研究生物大分子的结构和动力学性质， 以及它们在细胞代谢、信号转导和基 因表达等方面的功能。
细胞与组织的物理性质
生物系统的信息传递
研究生物系统中信息的传递和加工， 包括神经系统的电信号传递、视觉系 统的光信号转导和基因表达的调控机 制等。
信号转导途径
信号转导途径包括G蛋白偶联受体 介导的信号转导、酶联受体介导的 信号转导和离子通道受体介导的信 号转导等。
信号转导的调节
信号转导受到多种因素的调节，包 括磷酸化、去磷酸化、泛素化等。
细胞骨架与细胞运动
细胞骨架的组成
细胞骨架由微管、微丝和 中间纤维组成，对维持细 胞形态和结构具有重要作 用。
神经网络的信号传递
总结词
神经网络的信号传递是神经生物物理学的重要研究内容， 它涉及到突触传递、神经元之间的信息交流和神经网络的 整合作用等。
总结词
神经网络的信号传递对于神经系统的高效工作至关重要， 它涉及到学习、记忆、注意等多种认知过程。
详细描述
突触是神经元之间信息传递的关键结构，通过突触前膜释 放神经递质，与突触后膜上的受体结合，引发突触后电位 或动作电位，实现信息的传递。
生物显微技术
生物显微技术生物显微技术第一章1、生物显微技术：是应用各种光学显微镜或电子显微镜观察和辨认微小生物（动物、植物和微生物）的细胞形态及其显微、亚显微结构，也包括植物染色体技术与原位杂交等新的方法和技术。
2、列文虎克发明显微镜。
罗伯特胡克用自己设计与制造的显微镜（放大倍数为40-140倍)观察了软木（栎树皮)的薄片，第一次描述了植物细胞的构造，并首次用拉丁文cellar（小室)这个词来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭状小室（实际上只是观察到到纤维质的细胞壁)。
第二章1、材料采集注意事项：①选择新鲜的、健康的、有代表性的实验材料；②在保证材料完整的条件下，注意实验材料要“精而小”，而不是“大而多”；③注意实验材料的生长季节和发育时期；④选用刀刃锋利的刀片，切割时用力应均匀，避免组织破裂，影响制片效果；⑤实验材料选好后，应在极短的时间内杀死和固定。
2、切取纵切面时应注意使刀的切向与根茎的长轴方向平行。
这种切面分为两种①、径切面②、切向切面（弦切面）3、固定：应用某种方法以最快的速度，将生物细胞或组织杀死，投入某类化学药液中，借助化学药品的作用使细胞组织保持原来的形状与结构。
4、固定时的注意事项：①材料新鲜：组织采集与分割后须立即固定。
否则时间相隔过久，体积就要收缩变形或发生自溶现象。
一般以神经、造血组织自溶速度较快，胰腺、胃肠道的粘膜亦较易发生改变。
②防止变形：对一些柔嫩或薄的材料如神经、肠系膜等，应先平铺于吸水纸上再固定，可防止因蛋白质凝固而引起的扭转变形。
对含气而浮于液体表面的组织如肺等，可缚以重物使其下沉，或吸出肺内气体，使其下沉于固定剂内。
③固定剂用量：一般为组织体积的10~20倍。
避免组织内水分在固定时渗出，影响固定剂的浓度。
勿使组织贴于瓶底或瓶壁，以免影响固定剂的渗入。
在平时往往用棉花垫以瓶底，而使固定剂能均匀地渗入。
④固定时间：根据组织的不同种类、性质、大小，固定剂种类、性质、渗透力的强弱而定。
生物物理技术的PPT
1.3 Alamar Blue 法
原理： 此试剂的主要成分是一种氧化还原指示剂其在氧化状态下呈现紫蓝色无荧 光性，而在还原状态下，转变为呈粉红或红色荧光的还原产物，其吸收峰为530－ 560nm。在细胞增殖过程中，细胞内NADPH/NADP、 FADH/FAD、 FMNH/FMN和
NADH/NAD的比值升高，处于还原环境。摄入细胞内的染料被这些线粒体酶还原后释
产生的甲臜产物不溶于水，需被溶解后才能检测。生成的甲瓒不易
充分溶解。测试后的细胞不能继续培养。
图2.MTT处理后的显微图像
图3. Morteza等用此法检测到不同浓度SPIONs处理下心 脏细胞，脑细胞，肾细胞数量的变化
1.2
CCK-8试剂盒法
原理： WST-8是一种类似MTT的化合物，在电子耦合试剂存在的情况下，
是大分子, 只有靶细胞膜完全被破坏后才能释放出来，不能较早的反
映细胞的存活状况。影响因素较多, 例如, 培养基、测定环境的温度、 p超顺磁性 纳米颗粒等不同纳米颗粒对PC 12细胞 后细胞活力的变化。
3. 针对细胞凋亡的检测（形态学观察）
在荧光显微镜下，吖啶橙染色后，活细胞核染色质呈现均匀分 布的黄绿色荧光, 胞质呈橘红色荧光，而凋亡细胞核染色质的黄绿 色荧光浓聚在核膜内侧。
图7.台盼蓝染色后的显微图像
4.3 乙酰氧甲基钙黄绿素和溴化乙锭
原理： 乙酰氧甲基钙黄绿素，是电中性的酯分子，可以通过扩
散进入细胞，一旦进入细胞就会被酯酶转化为带绿色荧光的钙黄
绿素分子。相反，若细胞损坏或死亡，本身不能渗透进入细胞的 溴化乙锭与核酸结合，可激发发红色荧光，在495nm出激发，乙酰
氧甲基钙黄绿素和溴化乙锭分别在515nm、635nm荧光信号最明显。
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第1章显微技术（2）摘要：由于普通光学显微镜使用有一定的局限性，如分辨率不高、要求样品须染色不能观察活体等。
在普通光学显微镜基础上发展出了多种特殊的光学显微技术，包括暗视野显微镜、偏光显微镜、相差显微镜、微分干涉差显微镜、录像增差显微镜、倒置显微镜。
本文将从原理与构造、应用与使用方面对以上特殊光学显微技术进行介绍。
关键词：暗视野显微镜，偏光显微镜，相差显微镜，微分干涉差显微镜，录像增差显微镜，倒置显微镜目录1. 暗视野显微镜 (1)1.1. 原理与构造 (1)1.2. 应用与使用 (2)2. 偏光显微镜 (2)2.1. 原理与构造 (2)2.2. 应用与使用 (3)3. 相差显微镜 (4)3.1. 原理与构造 (4)3.2. 应用与使用 (5)4. 微分干涉显微镜 (6)4.1. 原理与构造 (6)4.2. 应用与使用 (7)5. 录像增差显微镜技术 (8)6. 光学显微镜的正置和倒置 (8)参考文献 (9)1.暗视野显微镜1.1.原理与构造暗视野显微镜（Dark Field Microscope）是根据丁达尔效应原理设计的一种在黑色背景条件下观察被检物体的显微镜。
其原理与来自缝隙的一束强光通过暗室时，可清楚地看到其中细微灰尘的现象是一样。
在普通光学显微镜台下配一个暗视野聚光器，来自下面光源的光线被抛物面聚光器反射，形成了横过显微镜视野而不进入物镜的强烈光束，即给样品照明的光不直接穿过物镜，而是由样品上反射或折射的光进入物镜，在漆黑的视野中，由于反差增大了，使样品能够看得更清楚。
因用暗视野法可以在黑暗的视野中看到光亮的菌体，故在观察生活细菌及细菌运动时常采用此法。
暗视野显微镜采用一种特殊的聚光器，聚光镜前有挡光片（如图图-1中暗场环），使照明光线不直接进入物镜，光仅由周缘进入，使光会聚于载玻片上，并斜照物体，物体经斜射照明后，发出反射光可进入物镜，这样造成显微镜视野黑暗，而其中的物体明亮。
如无暗视野显微镜时，只需将明视野显微镜上的聚光器取下，换上暗视野聚光器即可；也可在明视野显微镜聚光器下面的滤光镜支架上放一片星形挡板构成暗视野，这种方法适用于低倍镜观察。
图-1 暗视野显微镜示意图1.2.应用与使用暗视野显微镜适于观察具较大反射率或较透亮的细胞组织切片或装片标本，用于观察标本的明细外貌及其运动，但看不见被检物体内部的细微结构。
在暗视野中，由于有些活细胞其外表比死细胞明亮，所以暗视野也被用来区分死、活细胞。
此外，适用于观察原虫、细菌鞭毛、伪足运动（如图图-2）等，特别适用胶体微粒；在医学检查适用观察体液中螺旋体、结晶或各种粒子、尿形管等，暗视野显微镜对于观察病原微生物，如梅毒密螺旋体特别有用。
使用暗视野聚光镜时应注意：1)由于暗视野聚光镜的数值孔径都较大，焦点较浅，会导致过厚被检物体无法调在聚光镜焦点处，因此一般载玻片厚度为1.0mm左右，盖玻片厚度宜在0.16mm以下；2)同时载玻片、盖玻片应很清洁，无油脂及划痕，否则都会严重地扰乱最终的像；3)在进行暗视野观察标本前，一定要进行聚光镜的中心调节和调焦，使焦点与被检物体一致。
图-2 变形虫（暗视野显微镜）2.偏光显微镜2.1.原理与构造偏光显微镜（polarizing microscope），是将普通光变为偏振光进行镜检，和普通显微镜不同的是（如图图-3）：其光源前有偏振片（起偏器），使进入显微镜的光线为偏振光[1]，镜筒中有检偏器（一个偏振方向与起偏器垂直的的起偏器），这种显微镜的载物台是可以旋转的，当载物台上放入单折射的物质时，无论如何旋转载物台，由于两个偏振片是垂直的，显微镜里看不到光线，而放入双折射性物质时，由于光线通过这类物质时发生偏转，因此旋转载物台便能检测到这种物体。
图-3 偏振光显微镜示意图2.2.应用与使用偏振光显微镜可利用偏振光鉴别晶体和生物体内某些有序结构的光学性质，同时也可用来鉴别某些组织中的化学成分。
用于检测具有双折射性的物质，如纤维丝、纺锤体、胶原、染色体等等；可鉴别某一物质是单折射（各向同行）或双折射性（各向异性），而双折射性是晶体的基本特性，因此偏光显微镜被广泛地应用在矿物、化学等领域，在生物医学中也有重要应用：1)纤维结构分析：在生物体中，不同的纤维蛋白结构显示出明显的各向异性，使用偏光显微镜可得到这些纤维中分子排列情况。
人体组织内的弹力纤维、胶原纤维和淀粉样原纤维等都是双折射体，可借偏振光显微镜术检验，进行定性和定量分析。
2)生物材料鉴定：如淀粉性质鉴定、药品成分鉴定[2]（如图-4）、DNA晶体等。
3)医学分析：如结石、尿酸晶体检测、关节炎等。
在偏光显微镜的光学系统中，载物台的旋转轴，物镜中轴及目镜中轴应当严格在一条直线上。
此时，转动载物台，视域中心(即目镜十字丝交点)的物像不动，其余物像绕视域中心作圆周运动。
如果它们不在一条直线上，当转动载物台时，视域中心的物像将离开原来的位置，连同其它部分的物像绕另一中心旋转。
在这种情况下，不仅可能把视城内的某些物像转出视域之外，妨碍观察，而且影响某些光学数据的测定精度。
特别是使用高倍物镜时，根本无法观察。
因此，必须进行校正，使目镜中轴，物镜中轴与载物台旋转轴一致。
图-4 抗癌药物丝裂霉素（偏振光显微镜）3.相差显微镜3.1.原理与构造光线通过透明物体如活细菌细胞后，由于受透明物体中密度和折射率不同的物质的影响，部分光线变成了绕射光，光波的相位发生变化，而这种相位差不表现为明暗和颜色上的差异，不能在显微镜视野中观察到。
相差显微镜（phasecontrast microscope）的基本原理是，把透过标本的可见光的光程差变成振幅差，从而提高了各种结构间的对比度，使各种结构变得清晰可见。
光线透过标本后发生折射，偏离了原来的光路，同时被延迟了1/4λ（波长），如果再增加或减少1/4λ，则光程差变为1/2λ，两束光合轴后干涉加强，振幅增大或减下。
如果产生的干涉为相长干涉，则振幅的同相量相加而变大，我们便看到较亮的部分；如果所产生的干涉为相消干涉时，则振幅异相量相消而变小，这部分就变得较暗。
这样，变相位差为振幅差的结果，使原来透明的物体表现出明显的明暗差异，对比度增加，能更清晰地观察活细胞的细微结构[3]。
在构造上，相差显微镜有不同于普通光学显微镜之处有：（1）环状光阑相差显微镜的聚光镜光阑是环状光阑，位于光源与聚光器之间（如图图-5），作用是使透过聚光器的光线形成空心光锥，焦聚到标本上。
大小不同的环状光阑成一转盘，安装于聚光镜下面，更换放大率不同的物镜时，要同时更换与其相应的光阑。
环状光阑的作用是形成一个空心的光锥，造成透过标本的光线分离成直射光和衍射光两组光线。
这两组光线分别从相板上的环区和环外区通过，导致它们之间微弱的相位差人为地扩大增强，进而在上面透镜的收敛作用下，这两组光线复在一条光路上发生干涉效应，使得相位差转变为振幅差（明暗差），反差增强。
（2）相差物镜（镜头上标有PC或PH字样）物镜的后焦平面上装有相位板，这是相差显微镜的主要装置。
相位板上和环状光阑相对应的环状部分大多数是涂的吸收膜和推迟相位膜，其他部分完全透明。
相位板分为两种：A A+相板：将直射光推迟1/4λ，两组光波合轴后光波相加，振幅加大，标本结构比周围介质更加变亮，形成亮反差（或称负反差）。
B B+相板：将衍射光推迟1/4λ，两组光线合轴后光波相减，振幅变小，形成暗反差（或称正反差），结构比周围介质更加变暗。
图-5 相差显微镜示意图（3）合轴调整望远镜相差显微镜在使用时，聚光镜下面环状光阑的中心与物镜光轴要完全在一直线上，必需调节光阑的亮环和相板的环状圈重合（共轭重合），才能发挥相差显微镜的效能。
否则直射光或衍射光的光路紊乱，应被吸收的光不能吸收，该推迟相位的光波不能推迟，就失去了相差显微镜的作用。
为使环状光阑的中心与物镜的光轴完全在一直线上，必须拔出目镜，装上特别的低倍望远镜，即合轴调整望远镜，使相板的暗环与环状光阑的明环合轴。
3.2.应用与使用在显微镜下难以观察到的细胞细微结构，就可以利用相差显微镜看清楚，同时增强被观察物体的立体感，即景深加大，以利于观察物体的全貌。
相差显微镜主要用于观察未染色的活细胞亦，可观察固定过的材料。
被检材料厚度不超过20μm，载玻片的厚度在1㎜左右，盖玻片的厚度要求在0.17㎜左右。
暗视野显微镜可以看到活细胞的外部形态，但是看不清内部结构。
相差显微镜不仅能观察活细胞的形态，而且还能看到细胞内部结构以及细胞分裂的连续过程（如图图-6）。
图-6 细胞分裂过程（相差显微镜）相差显微镜使用时，换用不同物镜要同时更换相对应的环状光栏，并重新合轴[4]。
通常使用的多是倒置相差显微镜，它的光源和聚光镜装在载物台上方，相差物镜在载物台下方，便于观察培养瓶中的活细胞。
在实验中，因为进入物镜的大部分光线被吸收，所以需要一个强光源，也正因此要尽量避免长时间照射，以免伤害活细胞。
4.微分干涉显微镜4.1.原理与构造微分干涉显微镜（Differential Interference Contrast Microscope, DIC）又称Nomarski相差显微镜，其优点是能显示结构的三维立体投影影像。
与相差显微镜相比，标本可略厚一点，折射率差别更大，故影像的立体感更强。
微分干涉显微镜利用的是偏振光，这些光经棱镜折射后分成两束，在不同时间经过样品的相邻部位，然后在经过另一棱镜将这两束光汇合，从样品中厚度上的微小区别就会转化成明暗区别，增加了样品反差并且具有很强的立体感。
微分干涉显微镜有四个特殊的光学组件（如图图-7）：偏振器（polarizer）、DIC棱镜、DIC滑行器和检偏器（analyzer）[5]。
偏振器直接装在聚光系统的前面，使光线发生线性偏振。
在聚光器中则安装了石英Wollaston棱镜，即DIC棱镜，此棱镜可将一束光分解成偏振方向不同的两束光（x和y），二者成一小夹角。
聚光器将两束光调整成与显微镜光轴平行的方向。
最初两束光相位一致，在穿过标本相邻的区域后，由于标本的厚度和折射率不同，引起了两束光发生了光程差。
在物镜的后焦面处安装了第二个Wollaston棱镜，即DIC滑行器，它把两束光波合并成一束。
这时两束光的偏振面（x和y）仍然存在。
最后光束穿过第二个偏振装置，即检偏器。
在光束形成目镜DIC影像之前，检偏器与偏光器的方向成直角。
检偏器将两束垂直的光波组合成具有相同偏振面的两束光，从而使二者发生干涉。
x和y波的光程差决定着透光的多少。
光程差值为0时，没有光穿过检偏器；光程差值等于波长一半时，穿过的光达到最大值。
于是在灰色的背景上，标本结构呈现出亮暗差。
为了使影像的反差达到最佳状态，可通过调节DIC滑行器的纵行微调来改变光程差，光程差可改变影像的亮度。