第3章细胞生物学的研究方法1(显微镜技术)
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“显微CT”
分辨率：
激光束波长较短，光束很细，所以共焦激光扫描显微镜 有较高的分辨率，约是普通光镜的3倍。
应用：
观察细胞形态 统计光密度来定量细胞内成分 三维重建
不同层次的光切面图像经计算机图像重组，就能够获 得一定厚度样品的全层立体结构图像。共聚焦激光扫描显 微镜所用光为单色激光，可使显微镜的放大倍数提高一倍 多，其用途广泛，可以观察细胞内Ca2+的分布、胞质中的 细胞骨架纤维的网状结构如内质网膜系统。还可观察活体 胚胎、大脑皮质内微循环、以及细胞核内染色体的排列图 像。
B.特异性染色
酶 + 底物 抗原 + 抗体
酶标记 荧光标记
相差显微镜
1.1953年诺贝尔物理奖
2.特点: 可用以观察活细胞。
3.原理:
波长
颜色
振幅
亮度
速度
相位
⑴普通显微镜 光通过染色标本时，波长和振幅发生变化，人眼才能观察到
。但光通过活细胞时，波长和振幅几乎无改变，这就无法用人眼 观察。
⑵相差显微镜
λ:照明光源的波长。白光为0.5 μm。
显微镜分辨率计算：
R ＝0.61 / n ·sin ＝0.61×0.5 m / 1.5×1 ＝0.2 m
人眼的分辨率：100 m 典型的动物细胞：10～20 m 一般的细菌和线粒体：0.5 m
(2) 最大放大倍数
人眼的分辨率(～ 100 m ) =～500倍
载物台的下方： 物镜
应用：直接对培养的 细胞进行观察
荧光显微镜
原理:
荧光分子在受到光照射后，可吸收特定波长的短波光线， 并发射出比原来吸收波长更长的光。
紫外光
可见光
红外光
λ
short
long
基本构造：
A 光源 B 二向色镜：反射短波光线，透过长波光线 C 一组滤光片：得到纯的激发光和发射光
荧光物质
目的：包埋使组织变得坚硬,便于切片。 试剂：蜡、树脂 机理：可进入细胞内，起支持作用。
第四步.切片（section）
目的：切成薄片，便于切片黏附在载玻片上进行染色。 仪器：切片机 切片厚度：1～10 m
第五步.染色（staining）
目的：使细胞成为可见. 方法：A.选择性染色 （HE染色） 苏木精－细胞内核酸的分布 伊 红－细胞质染色
透射电镜
分辨率
理论上 d = 0.002 nm 实际上 d = 0.1 nm 生物标本 d = 2 nm
放大倍率 1,000,000
光学显微镜
透射电镜
透射电镜的成像原理
电子束通过标本时，根据标本各部位密度的不同，部分电 子发生散射，只有剩余的电子成像，经物镜和投射镜放大 后投射到照相底片或荧屏上。
由于散射的电子不参加成像，故标本中密度大的部分成像 后形成电子流量减少的暗区；相反密度小的部分散射电子 少而形成明区。
透射电镜生物标本制备过程 (自学）
(1)取材 (2)固定:防止产生结构改变。
戊二醛：在蛋白质分子之间形成共价键, 将它们交联在一起。 四氧化锇：除与蛋白共价结合外,还对脂类有良好的固定效果。 (3)脱水：标本必须置于高真空中进行电镜观察,所以电镜生物标本 不能含水。梯度乙醇。 (4)包埋:为使柔软生物组织制成超薄切片,并使切片耐受高真空、 电子轰击，应在切片前将标本进行包埋,常用环氧树脂。 (5)切片:电子穿透力很弱,需将样品制成50～100nm厚薄片。约为细 胞的1/200厚度。 (6)染色:生物分子由原子序数低的轻元素组成，它们散射电子能力 弱,在电镜下几乎不存在明暗反差,需加大生物样品反差,进行染 色。重金属浸染。
普通光学显微镜
复式光学显微镜
光学显微镜的参数
(1)分辨率(resolution，R)：显微镜或人眼在25cm的明视距离
处，能分辨被检物体微细结构最小间隔的能力。
0.61 λ R＝
n ·sinθ
0.61 λቤተ መጻሕፍቲ ባይዱR＝
n · sinθ
n:聚光镜和物镜之间介质的折射 率。空气为1,油为1.5。
θ:标本对物镜镜口张角的半角。 sinθ的最大值为1。
荧光显微镜照片（微管呈绿色、微丝红色、核蓝色）
蓝色为细胞核，绿色为微管
绿色荧光蛋白(GFP)
⑴发光原理: 蓝色光 GFP 绿色荧光 ⑵特点: 可在光镜水平，对特异蛋白质等生物大分子进行定
位及显示一些细胞超微结构。 ⑶应用: 特异蛋白质等大分子的定位。
荧光显微镜观察绿色荧光蛋白
特异蛋白质生物大分子定位
模式生物通常具有个体较小，容易培养，操作简单， 生长繁殖快的特点。
基因组很小，适于遗传分析。病毒还可以作为外源基因 的载体，转染真核细胞以研究基因的功能。
非常简单的单细胞生物，具有真核细胞的组织结构，生长 迅速易于遗传操作。
最先被用于染色体特性的研究中，它在揭示胚胎发育的基 因调控机制中起重要作用。其中有很多基因在进化上很保守， 与人类的基因有很高的同源性。
1. 自发荧光 某些天然物质本身能发出荧光，如叶绿素。
2. 二次荧光 非荧光性物质用荧光色素染色后，可产生荧光（二次
荧 光），以便于进行观察 。 3. 抗体荧光技术
带荧光标记的抗体与标本中的抗原结合，这样就能通 过 抗体结合的荧光观察到抗原。 4. 绿色荧光蛋白（GFP）
图示： 鼠主动脉 平滑肌细胞的 荧光染色。 核:blue 线粒体:green 肌动蛋白:red
当探针沿物质表面按给定高度扫描时，因样品表面原子 凹凸不平，使探针与物质表面间的距离不断发生改变，从而 引起电流不断发生改变。将电流的这种改变图像化即可显示 出原子水平的凹凸形态。扫描隧道显微镜的分辨率很高，横 向为0.1-0.2nm，纵向可达0.001nm。它的优点是三态（固态、 液态和气态）物质均可进行观察，而普通电镜只能观察制作 好的固体标本。
光镜的分辨率(～ 0.2 m )
(3) 光学显微镜总放大倍数
= 物镜放大倍数×目镜放大倍数
标本制备
第一步.固定（fixation）
目的：使大分子交联而保持固定，不至在后面过程中移位或丢失。 试剂：甲醛、戊二醛 机理：可与蛋白质的游离氨基形成共价键，将邻近蛋白分子交联。
第二步.脱水（dehydration） 第三步.包埋（embedding）
激光共聚焦扫描显微镜
激光共聚焦扫描显微镜是20世纪80年代发展起来的一种 新型的显微镜。它是在荧光显微镜成像的基础上装有激光扫 描装置，以单色光作为光源，使样品被激发出荧光。
激光作扫描光源 扫描焦平面上样品，得样品切面像 载物台上微量步进马达使载物台上下移动,改变焦平面
得不同层次的切面图像 计算机图像三维重组获样品立体图像
经专一性的荧光 染料染色后，在 荧光显微镜下看 到的正在分裂的 细胞
绿色：DNA 的染色
红色：纺锤 体的一种微 管蛋白
免疫荧光显微镜技术
⑴原理: 荧光抗体与标本切片中组织或细胞的抗原进行反 应，在荧光显微镜下可观察到明亮的特异荧光。
⑵荧光素标记抗体的方法 ①直接法：荧光素直接和第一抗体偶联。 ②间接法：荧光素先和第二抗体(抗第一抗体的抗 体)偶联，再与第一抗体作用。
高尔基体的TEM照片
电镜三维重建技术
扫描电镜
成 像 原 理
扫描电镜的成像原理
阴极钨丝加热后产生的电子束经过栅极和阳极加速和会聚， 再经二级聚光镜及物镜会聚形成具有一定能量、一定束流强度 和束斑直径的微细电子束；
电子束在扫描线圈驱动下，在试样表面按一定时间、空间 顺序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电 子发射。二次电子发射量随试样表面形貌而变化；
二次电子信号被收集、转换、放大，在电视荧光屏上同步 扫描成像。
人类血细胞SEM照片
扫描电镜的特点
高 的 分 辨 率
很 强 的 立 体 感
放大倍率范围广
样
品
适
应
应用范围广
性
大
扫描隧道显微镜
描隧道显微镜（scanning tunneling microscope， STM） 由Binnig等1981年发明，是根据量子力学原理中 的隧道效应而设计制造的。当原子尺度的针尖在不到一 个纳米的高度上扫描样品时，此处电子云重叠，外加一 电压（2mV-2V），针尖与样品之间产生隧道效应而有电 子逸出，形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距 离有一指数关系。
显微镜技术
显微镜的成像原理
无论是何种显微镜，镜像的形成都需要3个基本要素：照 明系统；被观察的样品；聚焦和成像的透镜系统。
光源 聚光镜
样品 物镜
聚 光 目镜 镜
光源
样品
透镜
射线扫描器
电视屏观 察图像
直接成像
荧光屏观察 图像
光学显微技术
在细胞生物学的领域中，光学显微镜作为研究细胞显微结 构的重要工具和手段是应用最早也是最广的一种。光学显微 镜是利用可见光作光源，通过一组玻璃透镜包括目镜、物镜、 聚光镜放大被观察物体，提高分辨率的仪器。分辨率指：人 眼在25厘米的明视距离处分辨物体结构最小间距的能力。一 般光学显微镜的分辨率为0.5 微米。
电子显微技术
电镜在生物学、医学方面的应用，使人们对细胞的观察视野 大大开阔，促进了细胞生物学学科的建立。自Ruska发明第一台 透射电子显微镜至今，除了透射电镜本身的性能不断的提高外， 还发展了其他多种类型的电镜。如扫描电镜、分析电镜、超高压 电镜等。结合各种电镜样品制备技术，可对生物样品进行多方面 的结构或结构与功能关系的深入研究。电子显微镜与光学显微镜 的最大区别在于它以高速运动的电子束代替光线，以电磁场透镜 代替玻璃透镜。电镜的最大分辨率约为0.2nm，直接放大倍数可 达80万倍左右。
载体(GFP基因＋待定位蛋白基因)
导入特定的细胞
荧光显微镜下观察 待定蛋白质在细胞内的位置分布
暗视野显微镜
在日常生活中，室内飞扬的微粒尘土是不易被看见的， 但在暗的房间中若有一束从光线从门缝斜射过来，灰尘便 粒粒可见了，这是光学上的丁达尔现象。
——制造暗视野显微镜的灵感
原理: 利用特殊装置使 照射光斜照到样品上， 照射光无法进入物镜， 故呈暗视野。只有从样 品发出的散射光才能进 入物镜被放大,在暗的背 景中呈现明亮的像。
苍白密螺旋体：小而纤细的螺旋状微生物，长度5-20nm，直径小于 0.2nm。不易染色，普通显微镜无法观察，又称为梅毒螺旋体，多见于 早期梅毒患者的皮肤黏膜损害处渗出物。
显微电影摄影
—记录细胞或细胞器运动过程和速度
用显微电影摄影术或电视录像以一定间隔拍摄一次细 胞状态，当影片或电视录像以正常速度反映时，所拍摄的 情节就被大大加快了，用这种方法可以准确地记录细胞或 细胞器的运动过程和速度。
分辨率：
典型的动物细胞 ——— 10～20 m 一般的细菌和线粒体 —— 0.5m (500nm) 普通显微镜 ———— 0.2μm(200nm) 暗视野显微镜 ———— 0.004-0.2μm(4-200nm)
应用：
能观察物体轮廓,分不清内部的微细结构。 用以观察活细胞内的细胞核、线粒体, 以及液体介质中 的细菌等微粒的运动 。
利用扫描隧道显微镜直接观察生物大分子，如DNA、RNA 和蛋白质等分子的原子布阵，和某些生物结构，如生物膜、 细胞壁等的原子排列。
在整个发育过程中，身体几乎透明，可用于快速寻找调 控发育和组织发生的基因。
在进化上最接近人类，并且为无数人类基因和感染性疾 病提供了动物模型。
细胞生物学研究技术和方法
细胞生物学的发展，与其他学科一样，均与研究的手段有 着密切的关系，历史证明，许多细胞生物学的重要进展及新的 发现都是得力于技术和方法的创新。目前，科学技术已发展至 相当水平，各学科相互渗透，很多物理、化学等方面的技术和 方法引入细胞生物学的研究领域。因此，了解细胞生物学的研 究技术十分必要。
第三章 细胞生物学的研究方法
细胞生物学研究思路
进行初步观察 形成可验证的假说
查阅已 有知识
设计实验 收集资料
解释结果
作出合理结论
不同的物种享有共同的分子机制
细胞生物学研究的模式生物
由于基因在进化上的保守性以及遗传密码的通用性， 从一种实验生物得到有关基因性质或功能方面的信息往 往也适用于其他生物，因此我们可以选择更适于回答某 一细胞生物学问题的模式生物进行研究。
细胞内的各结构可因密度不同而产生相位差(即光程差)，不过 人眼无法鉴别这种微小的变化。相差显微镜能够把这种“相位差” 变成“振幅差”，即图像的明暗差。
通过致密部分(如细胞核),速度慢 通过疏松部位(如细胞质),速度快
相差显微镜
相位差 (光程差)
振幅差 (明暗差)
倒置相差显微镜
载物台的上方： 光源 长焦距聚光器
分辨率：
激光束波长较短，光束很细，所以共焦激光扫描显微镜 有较高的分辨率，约是普通光镜的3倍。
应用：
观察细胞形态 统计光密度来定量细胞内成分 三维重建
不同层次的光切面图像经计算机图像重组，就能够获 得一定厚度样品的全层立体结构图像。共聚焦激光扫描显 微镜所用光为单色激光，可使显微镜的放大倍数提高一倍 多，其用途广泛，可以观察细胞内Ca2+的分布、胞质中的 细胞骨架纤维的网状结构如内质网膜系统。还可观察活体 胚胎、大脑皮质内微循环、以及细胞核内染色体的排列图 像。
B.特异性染色
酶 + 底物 抗原 + 抗体
酶标记 荧光标记
相差显微镜
1.1953年诺贝尔物理奖
2.特点: 可用以观察活细胞。
3.原理:
波长
颜色
振幅
亮度
速度
相位
⑴普通显微镜 光通过染色标本时，波长和振幅发生变化，人眼才能观察到
。但光通过活细胞时，波长和振幅几乎无改变，这就无法用人眼 观察。
⑵相差显微镜
λ:照明光源的波长。白光为0.5 μm。
显微镜分辨率计算：
R ＝0.61 / n ·sin ＝0.61×0.5 m / 1.5×1 ＝0.2 m
人眼的分辨率：100 m 典型的动物细胞：10～20 m 一般的细菌和线粒体：0.5 m
(2) 最大放大倍数
人眼的分辨率(～ 100 m ) =～500倍
载物台的下方： 物镜
应用：直接对培养的 细胞进行观察
荧光显微镜
原理:
荧光分子在受到光照射后，可吸收特定波长的短波光线， 并发射出比原来吸收波长更长的光。
紫外光
可见光
红外光
λ
short
long
基本构造：
A 光源 B 二向色镜：反射短波光线，透过长波光线 C 一组滤光片：得到纯的激发光和发射光
荧光物质
目的：包埋使组织变得坚硬,便于切片。 试剂：蜡、树脂 机理：可进入细胞内，起支持作用。
第四步.切片（section）
目的：切成薄片，便于切片黏附在载玻片上进行染色。 仪器：切片机 切片厚度：1～10 m
第五步.染色（staining）
目的：使细胞成为可见. 方法：A.选择性染色 （HE染色） 苏木精－细胞内核酸的分布 伊 红－细胞质染色
透射电镜
分辨率
理论上 d = 0.002 nm 实际上 d = 0.1 nm 生物标本 d = 2 nm
放大倍率 1,000,000
光学显微镜
透射电镜
透射电镜的成像原理
电子束通过标本时，根据标本各部位密度的不同，部分电 子发生散射，只有剩余的电子成像，经物镜和投射镜放大 后投射到照相底片或荧屏上。
由于散射的电子不参加成像，故标本中密度大的部分成像 后形成电子流量减少的暗区；相反密度小的部分散射电子 少而形成明区。
透射电镜生物标本制备过程 (自学）
(1)取材 (2)固定:防止产生结构改变。
戊二醛：在蛋白质分子之间形成共价键, 将它们交联在一起。 四氧化锇：除与蛋白共价结合外,还对脂类有良好的固定效果。 (3)脱水：标本必须置于高真空中进行电镜观察,所以电镜生物标本 不能含水。梯度乙醇。 (4)包埋:为使柔软生物组织制成超薄切片,并使切片耐受高真空、 电子轰击，应在切片前将标本进行包埋,常用环氧树脂。 (5)切片:电子穿透力很弱,需将样品制成50～100nm厚薄片。约为细 胞的1/200厚度。 (6)染色:生物分子由原子序数低的轻元素组成，它们散射电子能力 弱,在电镜下几乎不存在明暗反差,需加大生物样品反差,进行染 色。重金属浸染。
普通光学显微镜
复式光学显微镜
光学显微镜的参数
(1)分辨率(resolution，R)：显微镜或人眼在25cm的明视距离
处，能分辨被检物体微细结构最小间隔的能力。
0.61 λ R＝
n ·sinθ
0.61 λቤተ መጻሕፍቲ ባይዱR＝
n · sinθ
n:聚光镜和物镜之间介质的折射 率。空气为1,油为1.5。
θ:标本对物镜镜口张角的半角。 sinθ的最大值为1。
荧光显微镜照片（微管呈绿色、微丝红色、核蓝色）
蓝色为细胞核，绿色为微管
绿色荧光蛋白(GFP)
⑴发光原理: 蓝色光 GFP 绿色荧光 ⑵特点: 可在光镜水平，对特异蛋白质等生物大分子进行定
位及显示一些细胞超微结构。 ⑶应用: 特异蛋白质等大分子的定位。
荧光显微镜观察绿色荧光蛋白
特异蛋白质生物大分子定位
模式生物通常具有个体较小，容易培养，操作简单， 生长繁殖快的特点。
基因组很小，适于遗传分析。病毒还可以作为外源基因 的载体，转染真核细胞以研究基因的功能。
非常简单的单细胞生物，具有真核细胞的组织结构，生长 迅速易于遗传操作。
最先被用于染色体特性的研究中，它在揭示胚胎发育的基 因调控机制中起重要作用。其中有很多基因在进化上很保守， 与人类的基因有很高的同源性。
1. 自发荧光 某些天然物质本身能发出荧光，如叶绿素。
2. 二次荧光 非荧光性物质用荧光色素染色后，可产生荧光（二次
荧 光），以便于进行观察 。 3. 抗体荧光技术
带荧光标记的抗体与标本中的抗原结合，这样就能通 过 抗体结合的荧光观察到抗原。 4. 绿色荧光蛋白（GFP）
图示： 鼠主动脉 平滑肌细胞的 荧光染色。 核:blue 线粒体:green 肌动蛋白:red
当探针沿物质表面按给定高度扫描时，因样品表面原子 凹凸不平，使探针与物质表面间的距离不断发生改变，从而 引起电流不断发生改变。将电流的这种改变图像化即可显示 出原子水平的凹凸形态。扫描隧道显微镜的分辨率很高，横 向为0.1-0.2nm，纵向可达0.001nm。它的优点是三态（固态、 液态和气态）物质均可进行观察，而普通电镜只能观察制作 好的固体标本。
光镜的分辨率(～ 0.2 m )
(3) 光学显微镜总放大倍数
= 物镜放大倍数×目镜放大倍数
标本制备
第一步.固定（fixation）
目的：使大分子交联而保持固定，不至在后面过程中移位或丢失。 试剂：甲醛、戊二醛 机理：可与蛋白质的游离氨基形成共价键，将邻近蛋白分子交联。
第二步.脱水（dehydration） 第三步.包埋（embedding）
激光共聚焦扫描显微镜
激光共聚焦扫描显微镜是20世纪80年代发展起来的一种 新型的显微镜。它是在荧光显微镜成像的基础上装有激光扫 描装置，以单色光作为光源，使样品被激发出荧光。
激光作扫描光源 扫描焦平面上样品，得样品切面像 载物台上微量步进马达使载物台上下移动,改变焦平面
得不同层次的切面图像 计算机图像三维重组获样品立体图像
经专一性的荧光 染料染色后，在 荧光显微镜下看 到的正在分裂的 细胞
绿色：DNA 的染色
红色：纺锤 体的一种微 管蛋白
免疫荧光显微镜技术
⑴原理: 荧光抗体与标本切片中组织或细胞的抗原进行反 应，在荧光显微镜下可观察到明亮的特异荧光。
⑵荧光素标记抗体的方法 ①直接法：荧光素直接和第一抗体偶联。 ②间接法：荧光素先和第二抗体(抗第一抗体的抗 体)偶联，再与第一抗体作用。
高尔基体的TEM照片
电镜三维重建技术
扫描电镜
成 像 原 理
扫描电镜的成像原理
阴极钨丝加热后产生的电子束经过栅极和阳极加速和会聚， 再经二级聚光镜及物镜会聚形成具有一定能量、一定束流强度 和束斑直径的微细电子束；
电子束在扫描线圈驱动下，在试样表面按一定时间、空间 顺序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电 子发射。二次电子发射量随试样表面形貌而变化；
二次电子信号被收集、转换、放大，在电视荧光屏上同步 扫描成像。
人类血细胞SEM照片
扫描电镜的特点
高 的 分 辨 率
很 强 的 立 体 感
放大倍率范围广
样
品
适
应
应用范围广
性
大
扫描隧道显微镜
描隧道显微镜（scanning tunneling microscope， STM） 由Binnig等1981年发明，是根据量子力学原理中 的隧道效应而设计制造的。当原子尺度的针尖在不到一 个纳米的高度上扫描样品时，此处电子云重叠，外加一 电压（2mV-2V），针尖与样品之间产生隧道效应而有电 子逸出，形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距 离有一指数关系。
显微镜技术
显微镜的成像原理
无论是何种显微镜，镜像的形成都需要3个基本要素：照 明系统；被观察的样品；聚焦和成像的透镜系统。
光源 聚光镜
样品 物镜
聚 光 目镜 镜
光源
样品
透镜
射线扫描器
电视屏观 察图像
直接成像
荧光屏观察 图像
光学显微技术
在细胞生物学的领域中，光学显微镜作为研究细胞显微结 构的重要工具和手段是应用最早也是最广的一种。光学显微 镜是利用可见光作光源，通过一组玻璃透镜包括目镜、物镜、 聚光镜放大被观察物体，提高分辨率的仪器。分辨率指：人 眼在25厘米的明视距离处分辨物体结构最小间距的能力。一 般光学显微镜的分辨率为0.5 微米。
电子显微技术
电镜在生物学、医学方面的应用，使人们对细胞的观察视野 大大开阔，促进了细胞生物学学科的建立。自Ruska发明第一台 透射电子显微镜至今，除了透射电镜本身的性能不断的提高外， 还发展了其他多种类型的电镜。如扫描电镜、分析电镜、超高压 电镜等。结合各种电镜样品制备技术，可对生物样品进行多方面 的结构或结构与功能关系的深入研究。电子显微镜与光学显微镜 的最大区别在于它以高速运动的电子束代替光线，以电磁场透镜 代替玻璃透镜。电镜的最大分辨率约为0.2nm，直接放大倍数可 达80万倍左右。
载体(GFP基因＋待定位蛋白基因)
导入特定的细胞
荧光显微镜下观察 待定蛋白质在细胞内的位置分布
暗视野显微镜
在日常生活中，室内飞扬的微粒尘土是不易被看见的， 但在暗的房间中若有一束从光线从门缝斜射过来，灰尘便 粒粒可见了，这是光学上的丁达尔现象。
——制造暗视野显微镜的灵感
原理: 利用特殊装置使 照射光斜照到样品上， 照射光无法进入物镜， 故呈暗视野。只有从样 品发出的散射光才能进 入物镜被放大,在暗的背 景中呈现明亮的像。
苍白密螺旋体：小而纤细的螺旋状微生物，长度5-20nm，直径小于 0.2nm。不易染色，普通显微镜无法观察，又称为梅毒螺旋体，多见于 早期梅毒患者的皮肤黏膜损害处渗出物。
显微电影摄影
—记录细胞或细胞器运动过程和速度
用显微电影摄影术或电视录像以一定间隔拍摄一次细 胞状态，当影片或电视录像以正常速度反映时，所拍摄的 情节就被大大加快了，用这种方法可以准确地记录细胞或 细胞器的运动过程和速度。
分辨率：
典型的动物细胞 ——— 10～20 m 一般的细菌和线粒体 —— 0.5m (500nm) 普通显微镜 ———— 0.2μm(200nm) 暗视野显微镜 ———— 0.004-0.2μm(4-200nm)
应用：
能观察物体轮廓,分不清内部的微细结构。 用以观察活细胞内的细胞核、线粒体, 以及液体介质中 的细菌等微粒的运动 。
利用扫描隧道显微镜直接观察生物大分子，如DNA、RNA 和蛋白质等分子的原子布阵，和某些生物结构，如生物膜、 细胞壁等的原子排列。
在整个发育过程中，身体几乎透明，可用于快速寻找调 控发育和组织发生的基因。
在进化上最接近人类，并且为无数人类基因和感染性疾 病提供了动物模型。
细胞生物学研究技术和方法
细胞生物学的发展，与其他学科一样，均与研究的手段有 着密切的关系，历史证明，许多细胞生物学的重要进展及新的 发现都是得力于技术和方法的创新。目前，科学技术已发展至 相当水平，各学科相互渗透，很多物理、化学等方面的技术和 方法引入细胞生物学的研究领域。因此，了解细胞生物学的研 究技术十分必要。
第三章 细胞生物学的研究方法
细胞生物学研究思路
进行初步观察 形成可验证的假说
查阅已 有知识
设计实验 收集资料
解释结果
作出合理结论
不同的物种享有共同的分子机制
细胞生物学研究的模式生物
由于基因在进化上的保守性以及遗传密码的通用性， 从一种实验生物得到有关基因性质或功能方面的信息往 往也适用于其他生物，因此我们可以选择更适于回答某 一细胞生物学问题的模式生物进行研究。
细胞内的各结构可因密度不同而产生相位差(即光程差)，不过 人眼无法鉴别这种微小的变化。相差显微镜能够把这种“相位差” 变成“振幅差”，即图像的明暗差。
通过致密部分(如细胞核),速度慢 通过疏松部位(如细胞质),速度快
相差显微镜
相位差 (光程差)
振幅差 (明暗差)
倒置相差显微镜
载物台的上方： 光源 长焦距聚光器