A. 如何利用电镜技术测定病毒粒体的特征
随着科学的发展,电镜已成为一种综合的分析仪器,在植物病毒的诊断和鉴定中发挥着重要作用。植物病毒学上用得较多的是透射电镜。
1 透射电镜的成像原理
显微镜的分辨率与其使用光源的波长呈负相关,即波长越短分辨本领越大。可见光的波长范围为0.4~0.7μm,它决定了光镜的分辨极限为0.2μm,有效放大倍数不能超过2000倍。电镜用的光源为电子枪产生的高速电子束,其波长比可见光短十万倍以上,因而大大地提高了分辨率。电镜分辨率接近0.lnm,有效放大倍数在百万倍以上。
在电子显微镜下可观察病毒粒体外形、大小以及在寄主细胞中的位置等。植物病毒粒子常见的有球形、长杆状、线形和弹状。
2 制样技术
样品处理技术多种多样,适用于不同的材料和观察目的。如金属投影和复型技术,主要用于病毒或其他大分子的表面结构和大小观察;冰冻蚀刻用于细胞化学、生物膜等研究;另外还有放射自显影电镜技术、免疫电镜技术等。而植物病毒学上广泛应用的是负染技术和超薄切片技术。负染制样操作简单,所需时间少;而超薄切片制样方法操作复杂,所需时间长,但这种方法可以观察到病毒粒子在组织中的情况。
2.1 负染技术
负染是相对正染而言的。是指在样品的周围包被高电子密度的染料,背景呈深色,而样品呈白色,反衬出样品的轮廓。病毒负染后能很清楚地看到其大小和细微结构。此法简便、易行、快速,为病毒诊断提供了一种可靠手段。现在鉴定病毒,一般先用病汁液做负染观察,根据看到的病毒的大小和形状等,能为进一步研究提供许多有用信息,如采用什么方法提纯、病毒的分类地位如何等。其中有六个病毒属的形态特征非常典型,几乎可以凭此特征就能确定它们属于哪个病毒科、属,见表1。
表1 六个典型特征病毒属
pH调节用1mol/L HCl或1mol/L NaOH,而钼酸铵用醋酸铵调,甲酸铀用氢氧化铵调。
强大电子束的轰击,是造成病毒变形和失去结构细节的另一重要原因,观察时要采用尽量低亮度光斑,动作迅速,以减少轰击时间。Forvmor膜等在电子束照射下,容易漂移,这样病毒会被拉长或拉宽,因此,在测量病毒颗粒大小等精确观察时,最好使用碳膜,或在Forvmor膜上加喷一层碳膜。
(5)病毒粒体大小测量 目前病毒学工作者已经注意到,同一病毒的大小不一样,有些甚至相差甚远。这可能是由于不同分离物或不同株系本身就不同,但大部分可能是由于实验误差或方法上的差别造成的。测量病毒大小,一般不宜提纯病毒,而要用病株粗提液。因为病毒在提纯过程中的形态结构,会由于提纯过程中离子环境等的变化和物理因素的影响发生而变化。染色要用两种以上染料,测量病毒颗粒的数量要尽量多,尤其是线状病毒容易断裂,数量应在100个以上。
2.2 超薄切片技术
根据电镜成像原理可知,用于电镜观察样品其厚度要求在数十纳米,而通常单个细胞的厚度在数十微米,比要求厚度大100倍,而徒手切片或用于光镜的切片机,其切片厚度一般在单个细胞水平,所以电镜观察必须做超薄切片。
超薄切片一般程序为:取材—固定—脱水—包埋—切片—染色—电镜观察。
(1)取材 取材要求典型、迅速,机械损伤小。材料切成1mm3大小,离体后1min之内进入固定液。应取不同寄主材料、同一寄主的不同组织和不同接种时期的样品。
(2)固定 是用物理的或化学的方法迅速将细胞杀死,并且尽可能地使保存和固定细胞内各种结构、生物大分子生活时的状态和位置。电镜中常用的固定方法是化学固定。常用四氧化锇、戊二醛、高锰酸钾或重铬酸钾等固定剂。在病毒学中一般采用2%~3%戊二醛—1%~2%四氧化锇(用0.2mol/LPBS,pH7.2配制)双固定法,这样细胞中的多种成分,如蛋白质、脂类、多糖、核酸等,大部分都能固定下来。戊二醛固定12~24h,四氧化锇固定2~4h。戊二醛遇到锇酸会形成沉淀,因此戊二醛固定后一定要用缓冲液充分清洗后再进行四氧化锇固定。固定在超薄切片中很关键,固定液的种类、浓度、pH、渗透压、离子组成、固定时间、温度和方式都与固定的质量密切相关。因此,整个固定过程应该在4℃下进行。固定剂一定要用缓冲液配制。固定好的材料,电镜下细胞内各种膜系统应该完整,没有断裂,双层膜要基本平行,细胞质呈精细颗粒状,没有空白。固定后缓冲液要充分清洗后再进行下面的步骤。
(3)脱水 常用的包埋剂是疏水的,因此包埋前要用既亲水又亲脂的乙醇或丙酮进行脱水。从低浓度到高浓度的脱水剂脱水,最后用绝对无水的脱水剂脱水。
(4)包埋 包埋的目的是增强样品的机械强度,使样品具有一定的机械形状,适于切片机工作;另一个重要作用是进一步固定细胞结构。包埋剂种类很多,有水溶性的,也有脂溶性的。常用的是Epon812等环氧树脂。包埋过程中发生的化学反应,叫聚合过程。聚合过程中实际上发生了两类反应,一类是环氧树脂末端环氧基之间在胺类化合物(如DMP-30)催化下,化合生成长链;另一类是树脂中间的羟基和交联剂(也称固定剂)的酸酐发生反应,生成横向连桥,加固了树脂分子之间的联系。为了增强树脂聚合形成的包埋块的切割性能,常加入一些增塑剂,如树脂、催化剂、固化剂。
(5)切片 准确、熟练地掌握切片机操作技术,包埋块软硬适度,修块好,就能切出要求质量的片子来。这里技巧很重要。
(6)超薄切片的染色 也叫电镜技术的正染色。观察内容不一样,采用染色方法不同,病毒内含体和细胞病理学研究则常用醋酸双氧铀—柠檬酸铅染色法。切片在1%~2%醋酸双氧铀中染色20min,用50%乙醇冲洗后用柠檬酸铅染色30min,0.01mol/L NaOH冲洗。染色的关键是要防止醋酸铀和柠檬酸铅生成沉淀。防止污染的主要措施是防止CO2和柠檬酸铅反应。如用刚制备出的蒸馏水配制染料和冲洗剂,染色时在小室中进行,小室中放入吸收CO2的固体NaOH,防止人呼吸时CO2进入小室中,戴口罩等。染色和冲洗完毕,切片自然干燥后就可以电镜观察。
电子显微镜的出现及各种电镜技术的发展,为植物病毒的直接观察起到了巨大的推动作用,使检疫工作人员能得到受病毒感染的病毒粒子电镜照片以作为直接证据。但电镜观察结果需要和其他方法的检测结果相结合,才能确定病毒的分类地位。这是因为许多病毒都有类似的形态和结构。由于一些植物汁液中病毒浓度过低,在进行常规的电镜观察检测中,很难发现病毒粒子,这样就要求对一些植物病毒进行分离和提纯,以便进行有效的电镜观察和其他理化检测。病毒的分离和提纯主要是采用差速离心、PEG沉淀的方法,进一步的纯化则采用密度梯度离心和柱层析法。为了直接检测植物体内的带毒情况,常采用植物组织的超薄切片和电镜观察进行。超薄切片的电镜观察可以直接用于对植物组织内部的病毒形态、内含体形态、病毒所在的部位、受感染的植物组织发生的病理学变化等进行检查。
B. 怎么用电子显微镜观察噬菌体
由于电镜产生的电子束穿透能力很弱,必须把标本切成厚度小于0.1um以下的薄片才适用,这种薄片称为超薄切片。常用的超薄切片厚度是50-70nm。
在透射电镜的样品制备方法中,超薄切片技术是最基本、最常用的制备技术。超薄切片的制作过程基本上和石蜡切片相似,需要经过取材、固定、脱水、浸透、包埋聚合、切片及染色等步骤。
一、 取材的基本要求
组织从生物活体取下以后,如果不立即进行适当处理,会由于细胞内部各种酶的作用,出现细胞自溶现象。此外,还可能由于污染,微生物在组织内繁殖使细胞的微细结构遭受破坏。因此,为了使细胞结构尽可能保持生活时的状态,最好是在动物血流未断之前进行,取材时必须要做到快、小、准、冷等四大要点:
快:即取材动作迅速,组织从活体取下后应在最短时间内 (争取在1分钟内) 投入2.5%戊二醛固定液。
小:所取组织的体积要小,一般不超过1mm×1mm×1mm。也可将组织修成1mm×1mm×2mm大小长条形。因为固定剂的渗透能力较弱,组织块如果太大,块的内部将不能得到良好的固定,从而影响细胞超微结构的保存。
冷:所用的固定液、操作工具要预先冷藏,操作时环境温度最好在低温(0℃~4℃)下进行,以降低酶的活性,防止细胞自溶。
准:取材部位要准确,即各组实验动物必须取材在同一脏器的同一位置,这样才能有较可信的比较。
此外,还要避免机械损伤,解剖器械应锋利,在修小块的时候最好用崭新的剃须刀片,操作宜轻,避免牵拉、挫伤与挤压,最好采用“双刀拉锯法”,具体操作如下:
将取出的组织放在洁净的蜡板上(蜡板可以用病理切片石蜡融化在培养皿中冷却后即可使用),滴几滴预冷的固定液,用两片新的、锋利的刀片成“拉锯式”将组织切下并修小,然后用牙签或镊子轻轻地将组织块移至盛有冷的固定液的小瓶中。如果组织带有较多的血液和组织液,应先用固定液洗几遍,然后再切成小块固定。
二、固定
固定的目的是尽可能使细胞中的各种细胞器以及大分子结构保持生活状态,并且牢固地固定在它们原来所在的位置上。固定的方法有物理的和化学的两大类。物理的方法系采用冰冻、干燥、微波等手段来保持细胞结构;化学的方法是用一定的化学试剂来固定细胞结构。现通常使用化学方法进行固定,有时用物理-化学双固定。
常用固定剂
1、四氧化锇 (osmium tetroxide,)是一种强氧化剂,与氮原子有较强的亲和力,因而对于细胞结构中的蛋白质成分有良好的固定作用。它还能与不饱和脂肪酸反应使脂肪得以固定。此外,四氧化锇还能固定脂蛋白,使生物膜结构的主要成分磷脂蛋白稳定。它还能与变性DNA以及核蛋白反应,但不能固定天然DNA、RNA及糖原。四氧化锇固定剂有强烈的电子染色作用,用它固定的样品图象反差较好。锇固定的时间一般为1-2小时。
2.戊二醛 (glutaraldehyde C5H8O2), 戊二醛的优点是对糖原、糖蛋白、微管、内质网和细胞基质等有较好的固定作用,对组织和细胞的穿透力比四氧化锇强,还能保存某些酶的活力,长时间的固定(几周甚至1~2个月)不会使组织变脆。缺点是不能保存脂肪,没有电子染色作用,对细胞膜的显示较差。
组织块固定常规采用戊二醛—锇酸双重固定法。分预固定和后固定,中间用磷酸缓冲液漂洗。前固定用2.5%戊二醛固定2小时以上、后固定用1%锇酸固定液固定1~2小时,pH7.2~7.4。固定完毕,用缓冲液漂洗30分钟后进行脱水。
三、脱水
为了保证包埋介质完全渗入组织内部,必须事先将组织内的水分驱除干净,即用一种和水及包埋剂均能相混溶的液体来取代水,常用的脱水剂是乙醇和丙酮。急骤的脱水会引起细胞的收缩,因此,脱水应梯度进行:70% 丙酮15分钟,80% 丙酮15分钟,90%丙酮15分钟,100%丙酮20分钟(分二次进行)。游离细胞可适当缩短脱水时间。过度脱水不仅引起更多物质的抽提,而且会使细胞皱缩变形、超微结构破坏、同时引起样品发脆,造成切片困难或无法切片。
四、浸透和包埋
(一) 浸透
浸透就是利用包埋剂渗入到组织内部取代脱水剂,这种包埋剂在单体状态时(聚合前)为液体,能够渗入组织内,当加入某些催化剂,并经加温后,能聚合成固体,以便进行超薄切片。目前常用的包埋剂是环氧树脂(epoxy resin)。环氧树脂是一类高分子聚合物,它的分子中含有两种反应基团,即环氧基和羟基。当加入酸酐类时,树脂分子中的羟基能与酸酐结合,形成分子间的横桥连接,这种起横桥式连接作用的交联剂叫做硬化剂,它们参与交联反应,并被吸收到树脂链中。常用的硬化剂有十二烷基琥珀酸酐(或叫十二碳烯基丁二酸酐,简称DDSA)、甲基内次甲基邻苯二甲酸酐(或叫六甲酸酐,简称MNA)及顺丁烯二酸酐等。当加入胺类时,就引起末端环氧基相连,形成首尾相接的长链状聚合物。这种促进末端相接的交联剂叫做催化剂或加速剂。常用的加速剂有2,4,6-三(二甲氨基甲基苯酚)(简称DMP-30)、二乙基苯胺及乙二胺等。为了改善包埋块的切割性能,某些环氧树脂包埋剂配方中还加有增塑剂,使包埋块具有适当的韧性。常用的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(简称DBP)。
包埋操作: 常规将组织块包埋在多孔橡胶包埋模板中,然后置烤箱烘干,在45℃(12小时)、60℃(36小时或更长)烤箱内加温,即可聚合硬化,形成包埋块。
包埋操作中应注意以下几点:(1)所有试剂要防潮,最好存放在干燥器中;(2)所用器皿应烘干;(3)配包埋剂时,每加入一种试剂要搅拌均匀;(4)包埋时动作要轻巧,防止产生气泡;(5)皮肤尽量不要接触包埋剂,以免引起皮炎;(6)盛放过包埋剂的容器要及时用丙酮清洗干净;(7)操作过程最好在通风柜中进行。
五、超薄切片
(一) 超薄切片前的准备工作
1.修块
一般用手工对包埋块进行修整。将包埋块夹在特制的夹持器上,放在解剖显微镜下,用锋利的刀片先削去表面的包埋剂,露出组织,然后在组织的四周以和水平面成45度的角度削去包埋剂,修成锥体形。
2.半薄切片定位
利用超薄切片机切厚度为1μm-5μm的切片,称半薄切片。将切下的片子用镊子或小毛刷转移到干净的事先滴有蒸馏水的载玻片上,加温,使切片展平,干燥后经甲苯胺蓝染色,光学显微镜观察定位。如果半薄切片做得好,比一般石蜡切片更能观察到细微结构,效果比石蜡切片要好一些。
半薄切片进行光学显微镜观察的目的:(1) 定位:通过光学显微镜观察,确定所要观察的范围,然后保留要用电镜观察的部分,修去其余部分。(2)便于对同一组织的同一部位进行光学显微镜和电镜的对比观察。半薄切片定位以后,要对包埋块作进一步的修整。通常将块的顶端修成金字塔形,顶面修成梯形或长方形(最好是梯形),每边的长度为0.2mm~0.3mm。
3.制刀
超薄切片使用的刀有两种:一种是玻璃刀,另一种是钻石刀。由于玻璃刀价格便宜,使用者较多。制刀用的玻璃为硬质玻璃,厚度为5mm~6.5mm。
玻璃刀用专用制刀机制作。制好玻璃刀后,要围绕刀口制作一只水槽,以便使超薄切片漂浮在水面上。水槽有树胶水槽和胶布水槽两种。树胶水槽有固定的形状,可反复使用。胶布水槽是临时用胶布或专用塑料条制作的。装好水槽后,用熔化的石蜡封固接口,防止漏水。
4.载网和支持膜
4.1 载网
电镜中使用的载网有铜网、不锈钢网、镍网等,一般常用铜网。载网为圆形,直径3mm。网孔的形状有圆形、方形、单孔形等。网孔的数目不等,有100、200、300目等多种规格,可根据需要进行选择。
4.2 支持膜的制备
挑选并清洗好载网之后,要在载网上覆盖一层薄膜,这层薄膜称支持膜,厚度为10nm~20nm。对支持膜的要求是透明无结构,并能承受电子束的轰击。常用的支持膜有火棉胶膜及聚乙烯醇缩甲醛膜(Formvar膜),一般采用后者。
(二) 超薄切片
超薄切片需用超薄切片机进行。根据推进原理不同,将超薄切片机分为两大类:一类是机械推进式切片机,用微动螺旋和微动杠杆来提供微小推进;另一类是热胀冷缩式切片机,利用金属杆热胀或冷缩时产生的微小长度变化来提供推进。
超薄切片的步骤包括:(1)安装包埋块;(2)安装玻璃刀;(3)调节刀与组织块的距离;(4)调节水槽液面高度与灯光位置;(5)调节加热电流及切片速度,切片;(6)将切片捞在有支持膜的载网上。
六.超薄切片的染色
未经染色的超薄切片,反差很弱。因此,要进行染色处理,以增强样品的反差。一般是用重金属盐与组织细胞中某些成分结合或被组织吸附来达到染色的目的。重金属的原子对电子束形成散射,从而提高图象的反差。常用的染色剂有醋酸铀和柠檬酸铅。染色方法有两种:
1.组织块染色
在脱水至70%乙醇或丙酮时,将组织块放在用70%乙醇或丙酮配制的饱和醋酸铀溶液中,染色时间2小时以上,或在冰箱中过夜。
2.切片染色
预先取一个清洁的培养皿,将石蜡溶解制作成蜡板,然后滴数滴染液于蜡板上,用镊子夹住载网的边缘,把贴有切片的一面朝下,使载网浮在液滴上,盖上培养皿,染色10~20分钟。载网从染液中取出后,必须尽快用蒸馏水清洗干净。在染色过程中,铅染液容易与空气中的二氧化碳结合形成碳酸铅颗粒,而污染切片。因此,在保存和使用染液时,要尽量减少与空气的接触。为防止铅沉淀污染,可在培养皿内放置少许氢氧化钠,以吸收空气中的二氧化碳。
七、电镜观察、拍片、记录等。
做好观察记录,选好范围拍片,准确记录底片号码及相应内容,然后在电脑中备案。如果使用CCD系统,则遵照CCD操作程序进行,并在观察后作好图片的拷贝或刻录工作
C. 有哪些材料可以用作包埋剂
在制作切片或超薄切片时,由于组织是柔软的,或局部的软硬不均,这样制作厚薄均匀的切片是困难的。所以有必要用一定物质浸透组织内部,使整个组织一样硬化,以利于切成薄片,这种物质叫做包埋剂。一般用光学显微镜观察的切片,用石蜡、火棉胶、炭蜡、明胶等作包埋剂;电子显微镜则用环氧树脂、聚苯乙烯树脂、异丁烯树脂及水溶性树脂。
D. 制作冰冻切片过程中OCT包埋剂怎么使用,怎么将组织至于切片机上
将组织置于冷冻托上将otc挤出覆盖在组织上,放置快速冷冻架上1分钟即可,把冷冻托放在标本夹头上切就可以了
E. 812包埋剂的配方
用于透射电镜样品的包埋液,数年来一直延用几种固定的配方,即常用的812、国产树脂618、Spurr等等,各种包埋剂各有其优缺点.
Spurr包埋剂:粘度低,浸透容易,包埋聚合时间短,硬度及韧性均很好,经免疫标记的样品,常用此液进行包埋.另外还可用于难以浸透、硬度高、致密性较高组织.但此包埋液价格昂贵,不宜作为常规的包埋液来使用.
812包埋液:粘度低,韧性好,易切出较大的超薄切片,但组织包埋块易吸潮,不易保存 ,包埋液的价格也较高.
国产树脂618:价格便宜,购买方便,组织块不易吸潮,保存方便,切割性能较好.但此包埋液粘度高,浸透速度缓慢,配制时不易搅拌均匀.
根据以上常用的几种包埋液的优缺点,我室经数年的摸索,按自己的条件,重组了国产61 8树脂包埋液配方:
618环氧树脂 5ml
DDSA(十二碳烯基丁二酸酐) 2ml
MNA(甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐) 2.5ml
DBP(苯二甲酸二丁酯) 1ml
DMP-30(2-4-6-三(二甲氨基甲基)苯酚) 0.11ml
该包埋液中的增塑剂DBP可根据季节的变化或组织的硬度进行适当的调整(冬季包埋时, DBP可增加至1.5ml,使包埋块的韧性增加).
此配方的优点是:粘度降低,浸透力增强,聚合后的组织块颜色淡黄,硬度均等,韧性良好 ,切割性能较佳.经我室数年使用,对不易制片的眼球、耳蜗、皮肤、血管等组织,均取得了较好的超薄切片效果,现已成为我室的常规配方.
F. 光学显微镜的样品要求是什么
光学和电子显微镜样品制备 optical and electron micros,preparation of specimens for 将生物材料制成适于在显微镜下观察的薄片的技术。 光学显微制片技术 光学显微镜制片首先要尽量保持生物材料的天然状态,避免赝像、变形和失真,因此须将生物材料做固定处理;制片必须薄而透明,才能在光学显微镜下成像,除将材料切成薄片或通过轻压或其他手段使之分散外,还需采用其他方法使它透明和染色,以便更好地观察到结构的细节。需长期保存的制片,还应进行脱水和封固。
G. 透射电子显微镜的样品制作要求有哪些
①快速冷冻,用致冷剂(如液氮、液体氟利昂、液体丙烷等)或其他方法使生物材料急剧冷冻,使组织和细胞中的水只能冻结成体积极小的冰晶甚至无定形的冰──玻璃态。这样,细胞结构不致被冰晶破坏,生物大分子可保持天然构型,酶及抗原等能保存其生物活性,可溶性化学成分(如小分子有机物和无机离子)也不致流失或移位。用冷冻的组织块,可进行切片、冷冻断裂、冷冻干燥和冷冻置换等处理。用此法固定的样品既可提供组织、细胞结构的形态学信息,又可提供相关的细胞化学信息。②化学固定,固定剂有凝聚型和非凝聚型两种,前者如光学显微术中常用的乙醇、二氯化汞等,此法常使大多数蛋白质凝聚成固体,结构发生重大变化,常导致细胞的细微结构出现畸变。非凝聚型固定剂包括戊二醛、丙烯醛和甲醛等醛类固定剂和四氧化锇,四氧化钼等,适用于电子显微。它们对蛋白质有较强的交联作用,可以稳定大部分蛋白质而不使之凝聚,避免了过分的结构畸变。它们与细胞蛋白质有较强的化学亲和力,固定处理后,固定剂成为被固定的蛋白质的一部分。如用含有重金属元素的固定剂四氧化锇(也是良好的电子染色剂)进行固定,因为锇与蛋白质结合,增强了散射电子的能力,提高了细胞结构的反差。采用一种以上固定剂的多重固定方法,如采用戊二醛和四氧化锇的双固定法,能较有效地减少细胞成分的损失。此外,固定剂溶液的浓度、pH及所用的缓冲剂类型、渗透压、固定时间和温度等对固定效果都有不同程度的影响。
固定操作方法通常是先将材料切成 1立方毫米左右小块,浸在固定液中,保持一定温度(通常为4℃),进行一定时间的固定反应。取材操作要以尽可能快的速度进行,以减少组织自溶作用造成的结构破坏。对某些难以固定的特殊组织,如脑、脊髓等,最好使用血管灌注方法固定,即通过血管向组织内灌注固定液,使固定液在组织发生缺氧症或解剖造成损伤之前,快速而均匀地渗透到组织的所有部分。灌注固定的效果比浸没固定好得多。
脱水化学固定后,将材料浸于乙醇、丙酮等有机溶剂中以除去组织的游离水。为避免组织收缩,所用溶剂需从低浓度逐步提高到纯有机溶剂,逐级脱水。
浸透脱水之后,用适当的树脂单体与硬化剂的混合物即包埋剂,逐步替换组织块中的脱水剂,直至树脂均匀地浸透到细胞结构的一切空隙中。
包埋浸透之后,将组织块放于模具中,注入树脂单体与硬化剂等混合物,通过加热等方法使树脂聚合成坚硬的固体。用作包埋剂的树脂有甲基丙烯酸酯、聚酯和环氧树脂等。最广泛使用的是某些类型的环氧树脂,如618树脂、Epon812、Araldite和 Spurr等商品树脂。它们具有良好的维持样品特性、低收缩率和较强的耐电子轰击能力等优点。
切片制备超薄切片要使用特制超薄切片机(大多是根据精密机械推进或金属热膨胀推进原理制成)和特殊的切片刀(用断裂的玻璃板制成的玻璃刀或用天然金刚石研磨而成的金刚石刀)。先将树脂包埋块中含有生物材料的部分,用刀片在立体显微镜下修整成细小的金字塔形,再用超薄切片机切成厚度适中(500埃左右)的超薄片,切片应依次相互联接形成切片带。切片带漂浮于装在切片机上的水槽中的水面上。
通过装置在切片机上的解剖显微镜,监控切片过程。用荧光灯照射水面上的切片,并根据由此产生的干涉光颜色来判断切片的实际厚度(见表)。
切片通常用敷有薄的支持膜的特制金属载网,从水面上捞取。快速冷冻固定的生物材料,可用冷冻超薄切片装置制成切片。用醛类或冷冻方法固定的组织,可通过超薄切片术与生物化学技术、免疫技术等结合使用,进行超微结构水平上的蛋白质、核酸、酶及抗原等生物活性物质的定位甚至定量研究。这就是电镜细胞化学技术(见细胞化学)和电镜免疫细胞化学技术。
染色电子显微镜主要是依赖散射电子成像,为了增强细胞结构的电子反差,需要对切片进行染色。染色是依据各种细胞结构与染色剂(重金属盐)结合的选择性,而形成不同的对电子散射能力,从而产生借以区别各种结构的反差。电子染色方法分块染色和切片染色两种:①块染色法,在脱水剂中加入染色剂,在脱水过程中对组织块进行电子染色。②切片染色法,最常用,即将载有切片的金属载网漂浮或浸没在染色液中染色。也可使用有微处理机控制的染色机进行自动化染色。一般切片染色所使用的染色剂为金属铀盐和铅盐的双重染色。为显示某种特殊结构,则可采用与该结构有特异性结合的选择性染色剂。
冷冻置换法用有机溶剂(如丙酮、乙醚等)在低温条件下(通常,-80~-90℃),缓慢地置换冷冻固定的小块组织中的冰(“惰性脱水”),这样可减少常规方法脱水过程中有机溶剂对组织中化学组分的抽取。然后再按常规方法进行树脂包埋、超薄切片和染色等。用冷冻置换法,可以很好地保存快速变化过程中物质的状态和非常脆弱的超微结构以及细胞内某些化学组分。
电镜放射自显影技术用超薄切片术与放射性同位素标记技术相结合的电镜放射自显影术(见同位素技术)可获得同位素标记的化合物在组织细胞内存在部位,以及在代谢过程中物质的合成、分解、转运及分泌的信息。
负染色和投影技术 研究分散的颗粒状生物材料,为增强其反差,常采用的方法。
负染色研究以蛋白质为主要成分的颗粒状材料的最常用方法。以某些在电子束轰击下稳定而又不与蛋白质相结合的重金属盐类作为负染色剂,使之在支持膜上将颗粒材料包围,形成具有高电子散射能力的背景,衬托出低电子散射能力的颗粒的形态细节。其所成的电子显微像的反差与常规电子染色相反,即暗的背景和亮的颗粒形态的所谓阴性反差。负染色方法简便,所获得的颗粒的电子显微图像反差强,分辨率也高于超薄切片,可广泛用于研究蛋白质分子、细菌鞭毛、蛋白质结晶,以及生物膜及分离的细胞的细微结构,特别适用于蛋白质大分子及病毒颗粒结构的三维重建研究。常用的负染色剂有醋酸铀、磷钨酸钠或磷钨酸钾、 硅钨酸、 铜酸铵及甲酸铀等。用液滴法或喷雾法将颗粒材料的悬液加在载网的支持膜上,然后滴加负染色剂溶液。或将颗粒的悬液与负染色剂按一定浓度混合滴加或喷撒到支持膜上,吸去多余液体,待干燥后,即可用电镜观察。样品颗粒在支持膜上的均匀分散是成功的关键之一。染色剂溶液的pH则是成功的另一关键。一般染色剂的pH应在中性偏酸范围(pH 5~7),但对不同种类的颗粒材料和染色剂,最适pH也不尽相同。
投影 在真空蒸发器的高真空腔中,加热某些金属至熔化后,金属以细小颗粒沿直线方向蒸发出来。当金属微粒以一定入射角喷镀在载有颗粒材料的载网支持膜表面上时,颗粒向蒸发源的一面即被镀上一层金属薄膜,而背蒸发源的一面及附近区域形成无金属沉积的“阴影”,并且由于各部位散射电子能力存在着差别,这样就能构成具有强烈反差和立体感的电子显微图像。常用于投影的蒸发材料,有金、 铬、 铂、钯以及铂-铱、铂-钯、铂-碳等金属或合金。此外,还可利用电子枪投影装置使钨、钽等高熔点金属以极微细颗粒蒸发,从而获得高分辨率投影。
蛋白质展膜技术用电子显微镜研究核酸分子常用的方法。某些碱性球蛋白,如细胞色素c,可以在低浓度盐溶液或蒸馏水表面展成单分子层,在展开过程中,能为蛋白质的碱性氨基酸侧链基团所吸附的、带负电荷的核酸分子同时展开成完整的线状分子。然后,用带有支持膜(有机膜或碳膜)的载网捞起这些蛋白质──核酸展膜,并用染色或金属投影法提高核酸分子的反差,可在电镜下直接观察核酸分子的形态、DNA的双螺旋结构,并可通过分子长度的测量来计算核酸分子量。
冷冻断裂和冰冻蚀刻技术研究细胞超微结构,特别是生物膜结构的一种独特的样品制备技术。利用快速冷冻方法固定的生物组织块具有刚性和脆性。在对其施加外力后,组织即在结构上结合最薄弱的部位发生“脆性断裂”,这就是“冷冻断裂”。对于生物膜,断裂沿膜内部疏水区发生,从而暴露出膜内部结构。利用投影和复型技术,制备断裂面的复型,然后将组织腐蚀掉,并用载网捞起复型膜,就可用电镜来研究组织断裂表面所显示的细胞的或生物膜内部超微结构。在高于 10毫米汞柱真空度和-100℃温度下,冷冻组织的断裂表面上的冰升华为水蒸汽,而使原表面高度下降,即谓之“冰冻蚀刻”。由于组织各部分结构的含水量不同,冰的升华造成各部分结构的表面高度下降程度有差异,因此冰冻蚀刻的断裂表面的投影、复型所显示的断裂表面形态具有很强的立体感。冷冻断裂和冰冻蚀刻技术,为细胞超微结构,特别是关于细胞联接、细胞融合、细胞分化以及生物膜的通透性的研究提供了许多重要信息。也为流行的生物膜结构模型,即“流动镶嵌模型”的研究提供了有利的证据。
H. 制作人体标本的方法
NHK : 楼上错了~~...制作塑化尸体标本...根本不会使用传统的福尔马林(Formalin)...塑化尸体技术(Plastination)是由德国人在70年代末发明的...制作过程挺复杂的...不是一般人在家里可以跟著做的...根据塑化尸体技术发明者在1977/78年度发表的 Polymer Impregnation of Perishable, Biological Specimens 一文...小弟只能做下面的简介...有兴趣的话...你可以自行上网...查阅该文章的内容...首先...尸体要经过脱水和脱蛋白的处理...让它变成枯尸...要完成第一个步骤...己经是高难度...然后...再将相同份量的树脂(Resin)注入尸体体内...用树脂来保存人体外表和器官的色泽...也让皮肤可以保持弹性...请留意...在这种新的标本制作方法下...尸体的内脏可以取出...也可以不取出...连躯体一并制作成标本也可以的...用树脂这种物料...除了可以消除尸臭以外...也不会孳生细菌...当塑化完成以后...就算不再添加其他防腐物...也不用冷藏...只要置放在室温下...尸体也可以长期保存的..........
I. 一般显微观察样品的预处理,主要包括什么
在光学显微镜的样品制备过程中,样品的切片厚度在2~25um之间;电镜的切片厚度在50-100nm以内(高压电镜除外,其样品厚度可达到1um),所以采用的切片方法,也不尽相同。
在载体方面,光学显微镜的的切片的载体是玻片,而电镜切片的载体是载网。
在固定方面,光学显微镜的切片使用复合固定液固定,而电镜切片,只用单一固定液进行重复固定
在染色方面,光学样品的染色较为简单,根据不同的观测样品及光学显微镜的类型,通常以固定的一些染色剂染色就行了。而电镜样品再染色方面的方法很多,而且也很复杂,比如负染色、银染色等等。
在包埋方面,光学显微镜切片使用石蜡、火棉胶、明胶等做包埋剂;电镜切片则用环氧树脂、聚苯乙烯树脂、异丁烯树脂及水溶性树脂等做包埋剂。