第四章超薄切片技术课件.ppt
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1、生物电子显微技术生物电子显微技术第四章第四章 超薄切片技术超薄切片技术生物电子显微技术生物电子显微技术一、生物样品制备技术的重要性一、生物样品制备技术的重要性二、二、TEMTEM样品制备技术分类样品制备技术分类四、超薄切片技术概述四、超薄切片技术概述第一节第一节 基本概念基本概念三、扫描电镜样品制备技术三、扫描电镜样品制备技术生物电子显微技术生物电子显微技术一、生物样品制备技术的重要性一、生物样品制备技术的重要性1)电镜本身的分辨本领 2)样品的结构和反差,而样品的结构与反差在很 大程度又取决于样品制备技术1、决定电镜图像分辨率的两个因素、决定电镜图像分辨率的两个因素2、电镜样品应具备的基本条
2、件、电镜样品应具备的基本条件1)样品必须彻底干燥;2)样品要进行提高反差处理3)样品厚度要适宜4)样品耐受电子束的轰击5)充分保存好生物样品的超微结构生物电子显微技术生物电子显微技术二、二、TEMTEM样品制备技术分类样品制备技术分类1、超薄切片技术(普通)2、冷冻超薄切片技术3、冷冻置换和低温包埋技术4、金属投影技术5、表面复型技术6、冷冻(断裂)蚀刻及复型技术7、免疫电镜技术8、电镜细胞化学技术 TEM,SEM共有9、电镜放射自显影技术生物电子显微技术生物电子显微技术1、表面镀金(喷镀)技术2、组织导电技术3、冷冻断裂技术4、离子蚀刻技术5、临界点干燥技术6、冷冻干燥技术7、铸型观察技术(
3、复型)注:最基本、最经典的还是超薄切片技术SEM,TEM共有三、扫描电镜样品制备技术三、扫描电镜样品制备技术生物电子显微技术生物电子显微技术四、超薄切片技术概述四、超薄切片技术概述1、超薄切片、超薄切片样品厚度在10100nm之间的切片为 石蜡切片h=10m(550m)超薄切片TEM专用,一般5007002、制作超薄切片的必要性、制作超薄切片的必要性1).增加电子透射能力2).电镜的场深大,切片太厚,上下结构重 叠,使得图像不清楚3).减少色差4).减少样品对电子的吸收生物电子显微技术生物电子显微技术 细胞的细微结构保存良好,没有明显的物质凝聚、丢失、添加等人工效应 切片厚度500700为宜,
4、小于1000 太薄:高,反差低太厚:低,反差好,结构重叠,电子甚至 不 能穿透 切片应耐电子束的强烈照射,不变形,升华 切片能够适当被染色,保证一定的反差 切片均匀,无皱褶、刀痕,无染色剂或其他 化学物质的沉淀3、对超薄切片的要求、对超薄切片的要求生物电子显微技术生物电子显微技术取材固定脱水渗透包埋聚合修块切片染色4、超薄切片制备的一般程序:、超薄切片制备的一般程序:生物电子显微技术生物电子显微技术第二节第二节 普通超薄切片技术普通超薄切片技术一一 取材取材二二 固定固定三三 脱水脱水四四 渗透与包埋渗透与包埋五五 超薄切片超薄切片六六 电子染色电子染色生物电子显微技术生物电子显微技术 操作规
5、则:快,小,冷,准,稳,轻(防损伤)快:动作迅速,快取,投入固定液 小:样品体积小,动1mm3,植宽1,长34 冷:04 准:取的部位准,有代表性、目的性 轻:操作轻巧,避免拉、锯、压一、取材一、取材1、含义、含义指从生物体上取下要观察的组织块。2、取材操作规则、取材操作规则注意:由于水解酶的作用可引起细胞自溶注意:由于水解酶的作用可引起细胞自溶生物电子显微技术生物电子显微技术动物材料麻醉解剖 戊二醛预固定(04,25)在预冷的玻板上细切(1mm3)戊二醛前固定(13h)漂洗(1030min)1锇酸后固定(12h)植物材料叶片宽1,长34,有时需脱蜡根茎果实1mm3单细胞:洗去有机成分固定预包
6、埋切块3、取材方法、取材方法A、按样品类别分为:、按样品类别分为:B、按取材地点分为:、按取材地点分为:野外取材:冰壶实验室室内取材生物电子显微技术生物电子显微技术1、概念、概念:用化学或物理方法迅速将细胞、组织杀死,同时把从细胞间的联系到细胞器的分子结构等全部组织的活体形态、精细结构及其组成真实的保存下来.2、常用的固定方法、常用的固定方法 化学方法:锇酸(OsO4),戊二醛(C5H8O2),甲醛(HCHO),高锰酸钾KMnO4、重铬酸钾、丙烯醛 物理方法:冷冻,干燥,高温二、固定二、固定(一)固定的基本知识(一)固定的基本知识生物电子显微技术生物电子显微技术 把细胞中的动态系统定格,要求生
7、命过把细胞中的动态系统定格,要求生命过 程立即停止程立即停止,细胞和它周围组织中的半液细胞和它周围组织中的半液 体内含物立即凝固而不分解体内含物立即凝固而不分解,接近细胞有接近细胞有 机体的生活状态机体的生活状态 防止以后的制备过程中丢失或添加成分防止以后的制备过程中丢失或添加成分 使其在电镜下有良好的电子反差使其在电镜下有良好的电子反差3、固定的目的、固定的目的生物电子显微技术生物电子显微技术4、固定的标准、固定的标准 细胞内膜结构线条清晰连续不断,细胞基质无明显溶泡和颗粒凝集生物电子显微技术生物电子显微技术1)组成:固定液:固定剂缓冲液2)作用:破坏细胞的酶活性系统 稳定细胞物质成分,并保
8、存之 接近细胞生活状态的渗透压,使细胞不收缩或膨胀 在组分的分子之间建立交联,提供骨架稳定细胞器的空间构型 提供一定的电子反差5、固定液的作用、固定液的作用生物电子显微技术生物电子显微技术1)渗透力强,穿透速度快,能迅速达到组织块的各部位,立即杀死细胞,以尽量减小死后变化2)稳定细胞成分和结构,使各种结构成分凝固或变性,以保证后续的各种处理中物质不溶 解、不丢失3)使细胞不变形,保持各种结构生活时形状,不产生人工假象,以保证电镜图像的真实性。4)能保存一定的酶活性,以供细胞化学的测定5)最好提供一定的反差,并有防腐作用(二)常用的固定剂(二)常用的固定剂1、常用、理想固定剂应具备的条件生物电子
9、显微技术生物电子显微技术优点:优点:几乎和细胞内所有成分发生化学结合几乎和细胞内所有成分发生化学结合 对氮具有较强亲和力,对含有蛋白质的细胞结构固定作对氮具有较强亲和力,对含有蛋白质的细胞结构固定作 用良好用良好 可保存脂肪可保存脂肪,形成脂肪形成脂肪-锇复合物锇复合物 Z=76 Z=76,增加膜的反差,增加膜的反差 对磷脂蛋白、核蛋白保护很好对磷脂蛋白、核蛋白保护很好2 2、理想固定剂、理想固定剂1 1)锇酸()锇酸(OsOOsO4 4)生物电子显微技术生物电子显微技术锇酸缺点:不能固定糖元、碳水化合物、核酸,对微管固定效果差 酶的钝化剂,不能用于细胞化学研究 分子量大,渗透能力差,要求组织
10、块小 固定时间不宜过长 可与乙醇、醛类氧化还原反应生成沉积 有挥发性、剧毒生物电子显微技术生物电子显微技术2)戊二醛(C5H8O2)优点:固定迅速,样品块可以大于固定迅速,样品块可以大于1mm3 能保存糖元、蛋白质、核蛋白,核酸,尤其对微能保存糖元、蛋白质、核蛋白,核酸,尤其对微 管,内质网等固定效果最好,对细胞内结构有较管,内质网等固定效果最好,对细胞内结构有较 强的亲和力强的亲和力 可长时间固定(可长时间固定(7天),适于野外取材天),适于野外取材 不易使酶失活,适于细胞化学研究不易使酶失活,适于细胞化学研究 不挥发,但容易经皮肤吸收,对呼吸道粘膜有不挥发,但容易经皮肤吸收,对呼吸道粘膜有
11、 刺激性刺激性生物电子显微技术生物电子显微技术 戊二醛缺点:不保存脂肪 无电子染色作用 对缓冲液的要求严格很差很好糖元良好很好好锇酸很差很好尚好戊二醛脂类核蛋白蛋白质固定剂不强有小很差强无大较好对 BS的选择性电子染色渗透核酸四氧化锇与戊二醛的固定作用比较四氧化锇与戊二醛的固定作用比较锇酸戊二醛固定剂生物电子显微技术生物电子显微技术双固定法双固定法:指用戊二醛对样品前固定,漂洗:指用戊二醛对样品前固定,漂洗后使用锇酸对样品进行后固定,这种使用两后使用锇酸对样品进行后固定,这种使用两种化学试剂分别前后对样品进行固定的方法种化学试剂分别前后对样品进行固定的方法称为双固定法。称为双固定法。3)3)甲
12、醛甲醛(HCHO):甲醛戊二醛:甲醛戊二醛 滲透速度快、固定迅速,对酶活滲透速度快、固定迅速,对酶活 性的保护优于性的保护优于 戊二醛,经济方便戊二醛,经济方便4)4)高锰酸钾高锰酸钾(KMnOKMnO4 4)磷脂蛋白,对神经髓脂质很好,细胞膜性结磷脂蛋白,对神经髓脂质很好,细胞膜性结 构、叶绿素固定良好。构、叶绿素固定良好。生物电子显微技术生物电子显微技术1、缓冲液:一种仿效细胞外液成分,对细胞富有生理保护功能的溶液2、缓冲液主要作用 维持稳定的pH值 提供适当的渗透压 提供适当的离子成分使样品不抽提,不沉淀3、附加剂:调节渗透压,NaCL,CaCL2,蔗糖,葡萄糖(三)缓冲液和附加剂(三)
13、缓冲液和附加剂生物电子显微技术生物电子显微技术储备A液(0.2M):磷酸氢二钠 (Na2HPO4.2H2O)35.61g加水定容1000ml储备B液(0.2M):磷酸二氢钠 (NaH2PO4.2H2O)27.6g加水定容1000ml 0.1M磷酸缓冲液(PBS),由储备A液(0.2M)和储备B液(0.2M)按上表比例合成,然后稀释定容到100ml。优点:对细胞无毒害,便宜,易于大量配置 缺点:易产生沉淀,不稳定,易受到细菌污染pH(25。C)6.26.66.87.07.27.47.6A液9.2518.7524.530.536.040.543.5B液40.7531.2525.519.514.09
14、.56.5磷酸盐缓冲液磷酸盐缓冲液4、常用缓冲液、常用缓冲液生物电子显微技术生物电子显微技术巴比妥盐巴比妥盐 对锇酸适用,戊二醛不能,不长期保存二钾胂酸盐二钾胂酸盐 可长期保存,有毒,有臭味(四)、固定(四)、固定1、固定液的配制生物电子显微技术生物电子显微技术单固定:戊二醛或锇酸单次固定13小时双固定:前固定(戊),漂洗,后固定(锇)多重固定:用三种以上的固定剂对样品进行固定 2、固定的方法、固定的方法1)按固定液的成分划分为)按固定液的成分划分为:2)按固定方式分为)按固定方式分为:a.浸泡固定 b.体外固定 c.原位固定 d.灌流固定生物电子显微技术生物电子显微技术固定操作示意图生物电子
15、显微技术生物电子显微技术漂洗操作方法生物电子显微技术生物电子显微技术1)固定液的浓度:戊二醛1-5%,锇酸1-3%浓度低固定时间长细胞质的抽提,组织肿胀 浓度高易损细胞微结构,OsO4或KMnO4可使蛋 白质分子氧化而断裂2)固定液的渗透压:渗透压低细胞器或整个细胞膨胀 渗透压高细胞收缩3)pH值:植物6.87.1,动7.27.44)固定的温度:04 但低温对细胞微丝、微管有害5)组织块的大小:0.51mm36)固定液的用量,一般为组织块的500倍3、固定注意事项:生物电子显微技术生物电子显微技术三三 脱水脱水(dehydrate)(dehydrate)1.定义:定义:用适当的有机溶剂取代组织
16、和细胞中的用适当的有机溶剂取代组织和细胞中的 游离态水分的过程。游离态水分的过程。2.脱水的原因:脱水的原因:包埋时一般使用非水溶性包埋剂,为了更好的包埋样包埋时一般使用非水溶性包埋剂,为了更好的包埋样 品,提高包埋质量必须对样品脱水;品,提高包埋质量必须对样品脱水;湿样品反差低、必须干湿样品反差低、必须干 燥;燥;含水样品在高真空下容易被破坏。含水样品在高真空下容易被破坏。3.脱水的原则:脱水的原则:逐级梯度脱水逐级梯度脱水(80%及以前及以前4)305070809095(每次每次5 15min)100(23次,每次次,每次15min)100环环 氧丙烷氧丙烷(乙醇脱水时必须的一步骤乙醇脱水
17、时必须的一步骤,15min)生物电子显微技术生物电子显微技术4.常用的脱水剂:常用的脱水剂:乙醇、丙酮、甲醇、乙二醇、聚乙二醇、乙醇、丙酮、甲醇、乙二醇、聚乙二醇、环氧丙烷、包埋剂的单体。环氧丙烷、包埋剂的单体。5.脱水注意事项脱水注意事项:脱水要彻底脱水要彻底 更换液体动作要迅速更换液体动作要迅速 脱水时间不宜过长脱水时间不宜过长 固定后的固定后的 样品要充分漂洗样品要充分漂洗生物电子显微技术生物电子显微技术附加步骤:附加步骤:块染块染(Block Staining)块染块染:在脱水前或脱水时对组织块进行的染色:在脱水前或脱水时对组织块进行的染色叫块染。叫块染。(在切成片之后的染色可称为(在
18、切成片之后的染色可称为“片染片染”)脱水前染色脱水前染色:双固定双固定 漂洗漂洗 0.54%的醋酸双氧铀的醋酸双氧铀染色,染色,1h,4脱水脱水脱水时染色脱水时染色:脱水至脱水至70乙醇乙醇 硝酸铅的硝酸铅的70乙醇饱和溶乙醇饱和溶液中液中2h,4 70乙醇漂洗乙醇漂洗 继续脱水继续脱水生物电子显微技术生物电子显微技术四四 渗透与包埋渗透与包埋 目的目的:使包埋剂逐步渗透到组织细胞内部,以便与 细胞外的包埋剂同时聚合,以保证切出优质 的超薄切片。步骤步骤:渗透,包埋,聚合(一)、渗透(一)、渗透(Infiltrate)Infiltrate)渗透:渗透:用另一种溶液或混合液逐渐取代组织内的脱 水
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