生物医学工程前沿之生物医学检测与疾病诊断
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
西门子公司于1939 年研制成功世界上第一 台商品透射电镜，分辨 率优于 100埃；1954 年进一步研制成功 Elmiskop I型透射电镜
德国西门子公司总部
，分辨率优于10埃。
15
加速电压可达2000 kv的超高压透射电镜
随着20世纪90年代纳米科技的发展，有力推动了透射
电镜的进一步发展，目前透射电镜晶格分辨率最高达
詹森制造的是第一台复合式显微镜。其基本原理是
使用两个凸透镜，一个凸透镜把另外一个所成的像
进一步放大。
第一个复式显微镜——詹森显微镜
复式显微镜的发明,是科学史上的里程碑,人类 从此开始认识微观世界。
从十六世纪晚期，第一个复式显微镜发明 并开始被人们使用，一直到十七世纪末,复式 显微镜都使用得没有单式显微镜广泛。因为当 时的透镜制造技术不高, 制造出的复式显微镜 的像差和色差都很大，这使人们大都不喜欢使 用复式显微镜。 不过还是有些人制造,使用了一些复式显微镜， 例如意大利人伽利略(Galileo)和英国人罗伯特. 胡克(Hooke)。
电子显微镜分辨率：0.2nm 共焦显微镜分辨率：0.18μ m
共焦显微镜与传统荧光显微镜的区别
（1） 抑制图像的模糊，获得清晰的图像。
（2） 具有更高的轴向分辨率， 并可获取连续光学切片。
（3） 点对点扫描去除了杂散光的影响。
（十）原子力显微镜
原子力显微镜发展历史
1981年，IBM公司苏黎士研究所的科学家成功开发扫 描隧道显微镜，为原子力显微镜的问世奠定了基础。 1986年，徳裔物理学家G.Binnig等人原子力显微镜 进行了改良，开始使用微悬臂梁作为探针。 1988年，国外开始对原子力显微镜进行改进，激光 检测原子力显微镜。 1989年，白春礼等人研制出了我国第一台原子力显 微镜，并跻身于国际先进行列。
这类显微镜的特色在于:
新式底座：几乎所有
的显微镜的基座都连 在一个木盒子上。 独特镜臂结构。 当时最先进的聚光方
法。
卡夫(Cuff)显微镜
（五）Wenham显微镜 （十九世纪） 十九世纪，随着工业革命的进行，显微
科学也同其它学科一起飞速发展起来。其 主要的原因是机械的使用使透镜的质量大 大提高和光学的发展使显微镜的结构更加 符合光学原理。
（二）生物化学发展里程碑
◆ 1780-1789 Lavoisier（法） 研究“生物体内的燃烧”，指 出此类“燃烧”耗氧并排出二 氧化碳。后人称他是生物化学 之父。
Lavoisier（拉瓦锡）
◆ 1830-1842 Liebig
（德）将食物分为糖、脂、 蛋白质类，提出“代谢” 一词，证明动物体温形成 是食物在体内“燃烧”的 缘故。最先写出两本生物
Liebig（李比希）
化学相关专著。
◆ 1890－1902 Fischer（德） 首次证明了蛋白质是多肽； 发现酶的专一性，提出并验 证了酶催化作用的“锁-匙” 学说；合成了糖及嘌呤。 1902年获诺贝尔奖。
Emil Fischer（埃米尔· 费舍尔）
◆ 1949 Pauling（美）指
出镰刀形红细胞性贫血是一
伽利略的显微镜
胡克的显微镜
软木塞
（四）卡夫显微镜（十八世纪） 英国显微镜设计师John Cuff在17世纪
中叶设计了一种新型的显微镜。这种显微镜
很快得到了人们的喜爱。在以后的很多年里
这种显微镜被大量地制造和使用(甚至在当
时的一些解剖学著作里都可以看到对这种显
微镜的介绍)，同时又被不断地改造和完善。 它们被统称为Cuff显微镜。
※ 数字成像技术开始了用计算机来处理传送显
微影象的时代，使人们记录wk.baidu.com微影象的方式又
前进了一步。
蔡司普通光学显微镜
倒置相差显微镜
※ 激发光源（紫外光或蓝
紫光）激发标本（经过荧光 染色或没有）产生荧光进行 观察。
※ 优点：成像对比强烈，
色彩鲜艳，分辨率高，可以 观察到一般不可见的物质 （如DNA等分子）的分布 情况等。
原子力显微镜的成像特点
具有非常高的横向分辨率和纵向分辨率。横向分辨率 可达到0.15nm，纵向分辨率高达0.05nm。 原子力显微镜具有很宽的工作范围，可以在诸如真空、 空气、高温、常温、低温以及液体环境下扫描成像。 样品制备简单。原子力显微镜所观察的标本不需要包 埋、覆盖、染色等处理，可以直接观察。 原子力显微镜具有对样品的分子或原子进行加工的力 行为。
0.1nm，放大倍率150万倍。
17
核仁清晰、细胞器丰富透射电镜 （×6656）
SARS病毒透射电镜图
比较部分 光源
光学显微镜 可见光(日光、电灯光)
透射电镜 电子源(电子枪)
照明控制
样本 放大成象系统 介质 聚焦方法 分辨本领 有效放大倍数
玻璃聚光镜
1mm厚的载玻片 玻璃透镜 空气和玻璃 移动透镜 200nm 103×
重7吨、高 4.5 米； 分辨率 35 皮米（0.035nm）；
该显微镜能让研究人员以一种前所未有的方式观测
原子、确定元素类型和数量。 有了这部设备，很多需要观测原子结构量级的国际
多学科科学和工程研究项目得以深入开展，相关科学
研究也将开启新纪元。
（九）激光共聚焦显微镜
1957年，Malwin Minsky在其专利中首次阐明 了激光共聚焦显微镜技术的基本工作原理， 1970年，Sheppard和Wilson 推出第一台单光 束共聚集激光扫描显微镜，
物化学过程为研究目的，通过测定组织、体液的成 分，揭示疾病变化和药物治疗对机体生物化学过程 和组织、体液成分的影响，以提供疾病诊断、病情 监测、药物疗效、预后判断和疾病预防有用信息的
一门学科。
生理学
病理生理学
检验学
生物化学
免疫学 实验诊断学
药理学
生命的本质是化学
著名的诺贝尔奖获得者亚瑟·肯伯格在哈佛大 学医学院建校100周年时说：“所有的有生命体 都有一个共同的语言，这个语言就是化学。” 自然界所有的生命物体都由三类物质组成： 水、无机离子和生物分子。 生物分子是生物体和生命现象的结构基础和 功能基础，是生物化学研究的基本对象。
《生物医学工程前沿》
主讲教师 涂秋芬
第二章 生物医学检测与 疾病诊断
一：显微镜的发展 二：医学生物化学检测
三：医学成像检测
一：显微镜的发展
（一）光学显微镜的鼻祖---单式显微镜
早在公元前一世纪，人们就已发现通过球形透明物 体去观察微小物体时，可以使其放大成像。后来逐渐 对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。
荧光显微镜
※ 有明视野、暗视野 ※ 相差
※ 偏振、微分干涉
※ 荧光 ※ 显微摄影 是一种高档次的显微镜。 万能显微镜
CD 31
细胞光学显微镜图片
人类认识生物的脚步绝对不会停止在细胞水平，对 于亚细胞物质、微小病毒颗粒的认识需要更大放大倍 数的显微镜出现。
血小板
SARS病毒 示意图
（七）透射电子显微镜
1972 Berg（美）在基因工程基础研究方面作出了杰出成果，获 1980年诺贝尔奖。1973 Cohen等（美）用核酸限制性内切酶 EcoR1，首次基因重组成功。
展方向是场发射型高分辨扫描电镜和环境扫描电镜。
场发射扫描电镜（左）和环境扫描电镜（右）
扫描电镜下的花粉图片
目前扫描电镜的最高分辨率可达1-2nm， 最好
的高分辨环境扫描电镜可在气压为4000Pa下仍保持
2nm 的高分辨率水平。
20
扫描电镜分析材料元素
能谱的测试范围有限，一般为Be（4）到U（92），在 这范围之外元素的信号不能通过探测窗口。
1： EDS 所能测到的是核外原子数必须大于2的， 所以H、 He 都是测不到的。 2：核外电子太少 采集器采集时只能采到很少。
史上最强显微镜 ---扫描透射电子全息显微镜（STEHM）
日本日立公司用了一年时
间在加维多利亚大学一个
研究中心地下实验室，组
装了这部超高分辨率、超 稳定的仪器。 2013-07-31
现存于荷兰尤特莱克特大学博物馆 (University Museum of Utrecht)中的一 架的放大倍数为 270 倍。分辨力为 1.4μ m 。 在当时,这个水平是很高的，直到19世纪初所 制的显微镜还未超过这一水平。
（三）最早的复式显微镜
大约在16世纪末，荷兰的眼镜商詹森 （Zaccharias Janssen）和他的儿子把几块镜片 放进了一个圆筒中，结果发现通过圆筒看到附近 的物体出奇的大，这就是现在的显微镜和望远镜 的前身。
1987年，White 和Amos在Nature杂志发表了
“Confocal microscopy come of age”,标志
着LSCM已成为科学研究的重要工具。
激光共聚焦显微镜结构图
激光扫描共焦显微镜基本原理
激光扫描共焦显微镜分辨率
人眼分辨率： 0.2mm
光学显微镜分辨率：0.25μ m
种分子病，并于1951年提出
蛋白质存在二级结构。
（ 1954年获诺贝尔奖）
李纳斯· 鲍林（Linus Pauling）
◆ 1953年 Watson（美）
弗朗西斯· 克里克（Francis H. Crick）
与 Crick（英）提出
DNA分子的双螺旋结构
模型，1962年共获诺贝
尔奖。
詹姆斯· 沃森（James D. Watson）
由Francis Wenham在 1882年制造。有着当时 最为精巧先进的齿轮传
动系统和齿轮调焦系统,
聚光系统，还有成像系
统 。
是十九世纪中性能最
好的显微镜,也是历史上
最精美的显微镜 。
（六）现代显微镜 （二十世纪以后）
※ 由于人们在物理，数学和材料科学等领域取
得了非常大的进展，显微镜的质量大大提高。
电子聚光镜
约10nm厚的薄膜 电子透镜 高度真空 改变线圈电流或电压 0.2~0.3nm 106×
（八）扫描电子显微镜
在透射电镜的基础上,
1935年德国学者诺尔首
次提出了扫描电镜的概念， 1952年剑桥大学Oatley
Oatley and McMullan
等制作了第一台扫描电镜。
18
1965年剑桥大学推出第一台商品扫描电镜。目前其发
◆诺贝尔化学奖 (1958年) 1955年将胰岛素的氨基酸 序列完整地定序出来，同时 证明蛋白质具有明确构造。 ◆诺贝尔化学奖 (1980年)
弗雷德里克· 桑格 （Frederick Sanger）
1975年， Sanger双脱氧链 终止法（chain termination method）技术测定DNA序列。
原子力显微镜的应用
（1） 小尺寸样品的观察：
适用于观察原子级样品，DNA分子等，在纳米材料科 学、分子生物学、仿生学等研究领域有广泛研究。
原子力显微镜对表面形貌的观测
沉积于云母片上的抗体分子
原子力显微镜，使得学键首次肉眼可见（ 5月30日 《Science》）
（2）纳米加工：
利用AFM可以对样品进行表面原子搬运，原子蚀刻，从而 制造纳米器件。
Hamilton O. Smith
Daniel Nathans
Werner Arber
1969-1972, Arber(瑞士),Smith(美)与Nathans(美)在核酸限 制酶的分离与应用方面做出突出贡献,1978年共获诺贝尔奖。
Paul Berg
Herbert Boyer
Stanley Cohen
原子力显微镜工作原理
金属表面与针尖的电子云图
图 AFM的工作原理
将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另 一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触， 由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的 排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针 尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力 的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利 用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对 应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面 形貌的信息。
单式显微镜的致命缺点：它的焦距与透 镜直径成正比,与放大倍数成反比。 如果放大倍数是100倍,透镜的焦距为 0.25毫米,透镜直径大约为0.33毫米。
（二）列文虎克显微镜——单式显微镜的顶峰
他一生亲自磨制了550个透镜，装配了247 架显微镜，为人类创造了一批宝贵的财富，至 今保留下来的有9架。
用列文虎克制作的显微镜观察到的人血涂片
用AFM针尖移动Si原子形 成的IBM文字
STM针尖移动原子形成的 图形文字
（3）测量肿瘤细胞、微生物等的粘附力
（4）测量分子间的作用力，例如抗原抗体结合力、受体
配体结合力
（5）DNA 互补链间的氢键
二：医学生物化学检验
（一）医学生物化学检验（临床检验）
医学生物化学检验是以健康和疾病发生时的生
德国西门子公司总部
，分辨率优于10埃。
15
加速电压可达2000 kv的超高压透射电镜
随着20世纪90年代纳米科技的发展，有力推动了透射
电镜的进一步发展，目前透射电镜晶格分辨率最高达
詹森制造的是第一台复合式显微镜。其基本原理是
使用两个凸透镜，一个凸透镜把另外一个所成的像
进一步放大。
第一个复式显微镜——詹森显微镜
复式显微镜的发明,是科学史上的里程碑,人类 从此开始认识微观世界。
从十六世纪晚期，第一个复式显微镜发明 并开始被人们使用，一直到十七世纪末,复式 显微镜都使用得没有单式显微镜广泛。因为当 时的透镜制造技术不高, 制造出的复式显微镜 的像差和色差都很大，这使人们大都不喜欢使 用复式显微镜。 不过还是有些人制造,使用了一些复式显微镜， 例如意大利人伽利略(Galileo)和英国人罗伯特. 胡克(Hooke)。
电子显微镜分辨率：0.2nm 共焦显微镜分辨率：0.18μ m
共焦显微镜与传统荧光显微镜的区别
（1） 抑制图像的模糊，获得清晰的图像。
（2） 具有更高的轴向分辨率， 并可获取连续光学切片。
（3） 点对点扫描去除了杂散光的影响。
（十）原子力显微镜
原子力显微镜发展历史
1981年，IBM公司苏黎士研究所的科学家成功开发扫 描隧道显微镜，为原子力显微镜的问世奠定了基础。 1986年，徳裔物理学家G.Binnig等人原子力显微镜 进行了改良，开始使用微悬臂梁作为探针。 1988年，国外开始对原子力显微镜进行改进，激光 检测原子力显微镜。 1989年，白春礼等人研制出了我国第一台原子力显 微镜，并跻身于国际先进行列。
这类显微镜的特色在于:
新式底座：几乎所有
的显微镜的基座都连 在一个木盒子上。 独特镜臂结构。 当时最先进的聚光方
法。
卡夫(Cuff)显微镜
（五）Wenham显微镜 （十九世纪） 十九世纪，随着工业革命的进行，显微
科学也同其它学科一起飞速发展起来。其 主要的原因是机械的使用使透镜的质量大 大提高和光学的发展使显微镜的结构更加 符合光学原理。
（二）生物化学发展里程碑
◆ 1780-1789 Lavoisier（法） 研究“生物体内的燃烧”，指 出此类“燃烧”耗氧并排出二 氧化碳。后人称他是生物化学 之父。
Lavoisier（拉瓦锡）
◆ 1830-1842 Liebig
（德）将食物分为糖、脂、 蛋白质类，提出“代谢” 一词，证明动物体温形成 是食物在体内“燃烧”的 缘故。最先写出两本生物
Liebig（李比希）
化学相关专著。
◆ 1890－1902 Fischer（德） 首次证明了蛋白质是多肽； 发现酶的专一性，提出并验 证了酶催化作用的“锁-匙” 学说；合成了糖及嘌呤。 1902年获诺贝尔奖。
Emil Fischer（埃米尔· 费舍尔）
◆ 1949 Pauling（美）指
出镰刀形红细胞性贫血是一
伽利略的显微镜
胡克的显微镜
软木塞
（四）卡夫显微镜（十八世纪） 英国显微镜设计师John Cuff在17世纪
中叶设计了一种新型的显微镜。这种显微镜
很快得到了人们的喜爱。在以后的很多年里
这种显微镜被大量地制造和使用(甚至在当
时的一些解剖学著作里都可以看到对这种显
微镜的介绍)，同时又被不断地改造和完善。 它们被统称为Cuff显微镜。
※ 数字成像技术开始了用计算机来处理传送显
微影象的时代，使人们记录wk.baidu.com微影象的方式又
前进了一步。
蔡司普通光学显微镜
倒置相差显微镜
※ 激发光源（紫外光或蓝
紫光）激发标本（经过荧光 染色或没有）产生荧光进行 观察。
※ 优点：成像对比强烈，
色彩鲜艳，分辨率高，可以 观察到一般不可见的物质 （如DNA等分子）的分布 情况等。
原子力显微镜的成像特点
具有非常高的横向分辨率和纵向分辨率。横向分辨率 可达到0.15nm，纵向分辨率高达0.05nm。 原子力显微镜具有很宽的工作范围，可以在诸如真空、 空气、高温、常温、低温以及液体环境下扫描成像。 样品制备简单。原子力显微镜所观察的标本不需要包 埋、覆盖、染色等处理，可以直接观察。 原子力显微镜具有对样品的分子或原子进行加工的力 行为。
0.1nm，放大倍率150万倍。
17
核仁清晰、细胞器丰富透射电镜 （×6656）
SARS病毒透射电镜图
比较部分 光源
光学显微镜 可见光(日光、电灯光)
透射电镜 电子源(电子枪)
照明控制
样本 放大成象系统 介质 聚焦方法 分辨本领 有效放大倍数
玻璃聚光镜
1mm厚的载玻片 玻璃透镜 空气和玻璃 移动透镜 200nm 103×
重7吨、高 4.5 米； 分辨率 35 皮米（0.035nm）；
该显微镜能让研究人员以一种前所未有的方式观测
原子、确定元素类型和数量。 有了这部设备，很多需要观测原子结构量级的国际
多学科科学和工程研究项目得以深入开展，相关科学
研究也将开启新纪元。
（九）激光共聚焦显微镜
1957年，Malwin Minsky在其专利中首次阐明 了激光共聚焦显微镜技术的基本工作原理， 1970年，Sheppard和Wilson 推出第一台单光 束共聚集激光扫描显微镜，
物化学过程为研究目的，通过测定组织、体液的成 分，揭示疾病变化和药物治疗对机体生物化学过程 和组织、体液成分的影响，以提供疾病诊断、病情 监测、药物疗效、预后判断和疾病预防有用信息的
一门学科。
生理学
病理生理学
检验学
生物化学
免疫学 实验诊断学
药理学
生命的本质是化学
著名的诺贝尔奖获得者亚瑟·肯伯格在哈佛大 学医学院建校100周年时说：“所有的有生命体 都有一个共同的语言，这个语言就是化学。” 自然界所有的生命物体都由三类物质组成： 水、无机离子和生物分子。 生物分子是生物体和生命现象的结构基础和 功能基础，是生物化学研究的基本对象。
《生物医学工程前沿》
主讲教师 涂秋芬
第二章 生物医学检测与 疾病诊断
一：显微镜的发展 二：医学生物化学检测
三：医学成像检测
一：显微镜的发展
（一）光学显微镜的鼻祖---单式显微镜
早在公元前一世纪，人们就已发现通过球形透明物 体去观察微小物体时，可以使其放大成像。后来逐渐 对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。
荧光显微镜
※ 有明视野、暗视野 ※ 相差
※ 偏振、微分干涉
※ 荧光 ※ 显微摄影 是一种高档次的显微镜。 万能显微镜
CD 31
细胞光学显微镜图片
人类认识生物的脚步绝对不会停止在细胞水平，对 于亚细胞物质、微小病毒颗粒的认识需要更大放大倍 数的显微镜出现。
血小板
SARS病毒 示意图
（七）透射电子显微镜
1972 Berg（美）在基因工程基础研究方面作出了杰出成果，获 1980年诺贝尔奖。1973 Cohen等（美）用核酸限制性内切酶 EcoR1，首次基因重组成功。
展方向是场发射型高分辨扫描电镜和环境扫描电镜。
场发射扫描电镜（左）和环境扫描电镜（右）
扫描电镜下的花粉图片
目前扫描电镜的最高分辨率可达1-2nm， 最好
的高分辨环境扫描电镜可在气压为4000Pa下仍保持
2nm 的高分辨率水平。
20
扫描电镜分析材料元素
能谱的测试范围有限，一般为Be（4）到U（92），在 这范围之外元素的信号不能通过探测窗口。
1： EDS 所能测到的是核外原子数必须大于2的， 所以H、 He 都是测不到的。 2：核外电子太少 采集器采集时只能采到很少。
史上最强显微镜 ---扫描透射电子全息显微镜（STEHM）
日本日立公司用了一年时
间在加维多利亚大学一个
研究中心地下实验室，组
装了这部超高分辨率、超 稳定的仪器。 2013-07-31
现存于荷兰尤特莱克特大学博物馆 (University Museum of Utrecht)中的一 架的放大倍数为 270 倍。分辨力为 1.4μ m 。 在当时,这个水平是很高的，直到19世纪初所 制的显微镜还未超过这一水平。
（三）最早的复式显微镜
大约在16世纪末，荷兰的眼镜商詹森 （Zaccharias Janssen）和他的儿子把几块镜片 放进了一个圆筒中，结果发现通过圆筒看到附近 的物体出奇的大，这就是现在的显微镜和望远镜 的前身。
1987年，White 和Amos在Nature杂志发表了
“Confocal microscopy come of age”,标志
着LSCM已成为科学研究的重要工具。
激光共聚焦显微镜结构图
激光扫描共焦显微镜基本原理
激光扫描共焦显微镜分辨率
人眼分辨率： 0.2mm
光学显微镜分辨率：0.25μ m
种分子病，并于1951年提出
蛋白质存在二级结构。
（ 1954年获诺贝尔奖）
李纳斯· 鲍林（Linus Pauling）
◆ 1953年 Watson（美）
弗朗西斯· 克里克（Francis H. Crick）
与 Crick（英）提出
DNA分子的双螺旋结构
模型，1962年共获诺贝
尔奖。
詹姆斯· 沃森（James D. Watson）
由Francis Wenham在 1882年制造。有着当时 最为精巧先进的齿轮传
动系统和齿轮调焦系统,
聚光系统，还有成像系
统 。
是十九世纪中性能最
好的显微镜,也是历史上
最精美的显微镜 。
（六）现代显微镜 （二十世纪以后）
※ 由于人们在物理，数学和材料科学等领域取
得了非常大的进展，显微镜的质量大大提高。
电子聚光镜
约10nm厚的薄膜 电子透镜 高度真空 改变线圈电流或电压 0.2~0.3nm 106×
（八）扫描电子显微镜
在透射电镜的基础上,
1935年德国学者诺尔首
次提出了扫描电镜的概念， 1952年剑桥大学Oatley
Oatley and McMullan
等制作了第一台扫描电镜。
18
1965年剑桥大学推出第一台商品扫描电镜。目前其发
◆诺贝尔化学奖 (1958年) 1955年将胰岛素的氨基酸 序列完整地定序出来，同时 证明蛋白质具有明确构造。 ◆诺贝尔化学奖 (1980年)
弗雷德里克· 桑格 （Frederick Sanger）
1975年， Sanger双脱氧链 终止法（chain termination method）技术测定DNA序列。
原子力显微镜的应用
（1） 小尺寸样品的观察：
适用于观察原子级样品，DNA分子等，在纳米材料科 学、分子生物学、仿生学等研究领域有广泛研究。
原子力显微镜对表面形貌的观测
沉积于云母片上的抗体分子
原子力显微镜，使得学键首次肉眼可见（ 5月30日 《Science》）
（2）纳米加工：
利用AFM可以对样品进行表面原子搬运，原子蚀刻，从而 制造纳米器件。
Hamilton O. Smith
Daniel Nathans
Werner Arber
1969-1972, Arber(瑞士),Smith(美)与Nathans(美)在核酸限 制酶的分离与应用方面做出突出贡献,1978年共获诺贝尔奖。
Paul Berg
Herbert Boyer
Stanley Cohen
原子力显微镜工作原理
金属表面与针尖的电子云图
图 AFM的工作原理
将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另 一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触， 由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的 排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针 尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力 的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利 用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对 应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面 形貌的信息。
单式显微镜的致命缺点：它的焦距与透 镜直径成正比,与放大倍数成反比。 如果放大倍数是100倍,透镜的焦距为 0.25毫米,透镜直径大约为0.33毫米。
（二）列文虎克显微镜——单式显微镜的顶峰
他一生亲自磨制了550个透镜，装配了247 架显微镜，为人类创造了一批宝贵的财富，至 今保留下来的有9架。
用列文虎克制作的显微镜观察到的人血涂片
用AFM针尖移动Si原子形 成的IBM文字
STM针尖移动原子形成的 图形文字
（3）测量肿瘤细胞、微生物等的粘附力
（4）测量分子间的作用力，例如抗原抗体结合力、受体
配体结合力
（5）DNA 互补链间的氢键
二：医学生物化学检验
（一）医学生物化学检验（临床检验）
医学生物化学检验是以健康和疾病发生时的生