透射电子成像技术及其 - ihb.ac.cn
Transcript of 透射电子成像技术及其 - ihb.ac.cn
二、XXXXXX
肖 媛
中国科学院水生生物研究所
分析测试中心
透射电子成像技术及其
在水生生物研究中的应用
一、电子成像技术平台情况介绍
二、透射电子成像技术原理
三、细胞超微结构介绍
四、透射电子成像技术在水生生物
研究中的应用
主 要 内 容
分 析 测 试 中 心
现有包括光学与电子成像
技术平台在内的六个技术平台,
各平台规划合理、仪器配套。
电子成像技术平台仪器概况
透射电镜
全自动组织包埋机
场发射扫描电镜 冷冻电子显微镜系统
微波电镜组织处理机
冷冻干燥机
超薄切片机 全自动染色机
蛋白--病毒--细菌--细胞--组织
全链条配套电子成像技术服务
离子溅射仪
全自动修块机
透 射 电 子 成 像
测试样品涵盖病毒、细菌、藻类、植物和动物(组织、细胞、细
胞器),基本所有种类的样品均可接样;
高效率测试服务,最快2周可完成接样-制样-观测成像。
透射电镜
Hitachi, H7700
一、电子成像技术平台情况介绍
二、透射电子成像技术原理
三、细胞超微结构介绍
四、透射电子成像技术在水生生物
研究中的应用
主 要 内 容
透 射 电 子 成 像
以电子束透过样品后所产生的物像,投射到荧光屏上或
CCD上进行观察。
观察样品内部超微结构。
透射电镜 (Hitachi HT7700)
工作原理
透 射 电 镜 结 构 图
成像放大系统
照明系统
观察记录系统
电子枪
照明透镜系统
样品室
成像透镜系统
观察室
照相室
样品
入
射
电
子
透
射
电
子
成像
加 速 电 压
透射电镜在不同加速电压下,发射的电子波长不同、能量不同,
电子的穿透能力也不同,得到的透射电镜图像分辨率和对比度
也不同。
120KV 300KV 200KV
生物型透射电镜 材料型透射电镜
• 分辨率:能看清多小的颗粒?
– 电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比,也就是说电压
越高,电子束波长越短,能实现的分辨率越高。
分 辨 率
• 对比度(衬度):荧光屏或CCD上,眼睛能观察到的光强度差别或
感光度差别。一般由组成物质种类和厚度的不同造成。质厚衬度。
– 原子序数越大,颜色越深。
– 样品越厚或越致密,颜色越深。
对 比 度
加 速 电 压 的 选 择
120KV 300KV 200KV
分 辨 率 、 损 伤
对 比 度
分测中心的透射电镜为日本Hitach HT7700,最大加速电压
120kV,一般使用的是80kV,最大分辨率可达0.4nm。
透射电镜 光学显微镜
图片
光源 电子束 激光、汞灯
透镜 电磁透镜 玻璃凸透镜
最大分辨率 0.1-0.2nm 200nm
样品厚度 小 大
制样时间 长 短
成像范围 小 大
能否观察活细胞 否 能
透射电子成像和光学成像的区别
两 个 问 题
1、什么时候需要使用透射电镜?
• 想了解组织、细胞内部的超微结构
• 光学显微镜看不清
2、用透射电镜看什么?
• 合理推测
• 能量代谢改变——线粒体
• 光合活性改变——叶绿体、类囊体
• 蛋白质合成改变——核糖体、粗面内质网
• 找不同
• 一定要有对照
• 查文献
• 形态改变和数量变化
透 射 电 镜 制 样 流 程
铜网直径约为3mm
透 射 电 镜 测 试 流 程
基本所有类型的样品均可接样 1、取材(快、准、小)
2、观察目标明确
3、提供相关文献
科研人员
分析测试中心
制样
1、固 定
2、脱 水
3、包 埋
4、聚 合
5、修 块
6、超薄切片
7、染 色
1、上机观察
2、数据输出
微波电镜 组织处理机
超薄切片机
组织包埋机 修块机
染色机
送样
结果
预
留
一
个
月
一、电子成像技术平台情况介绍
二、透射电子成像技术原理
三、细胞超微结构介绍
四、透射电子成像技术在水生生物
研究中的应用
主 要 内 容
1、原 核 细 胞 和 真 核 细 胞
原核细胞:拟核,没有细胞器 真核细胞:有细胞核和细胞器
大肠杆菌 豚鼠骨髓浆细胞
细胞核
线粒体
拟核
2、细 胞 核
细胞核:细胞核可以是圆形、椭圆形或不规则形,大小不等。细胞核的形状
常随细胞机能状态变化而变化,还与细胞成熟程度和年龄有关。核内电子密
度较低区域为核质和常染色质,电子密度较高区域为异染色质。
核仁 细胞核形态怪异,核膜深度凹陷 异染色质
3、细 胞 膜
细胞膜:呈现三层结构,即内外两
个致密层隔以一染色浅的中间层,
每层厚度约为2-3nm,全层厚7-10nm。
不同细胞器,甚至同一细胞器的不
同部位,膜的厚度可以不同。
细胞膜的液态镶嵌模型
4、线 粒 体
线粒体:形态多样,一般呈线状、粒状或短杆状,也有呈哑铃状、
环状等其他形状。
线粒体大小不一,一般横径为0.2-1.0µm,长0.5-6µm。
在不同类型的细胞和细胞不同的功能状态下,线粒体的数量、形
状和大小有很大区别。
5、叶 绿 体
叶绿体:形状、数目和大小因物种细胞类型、生态环境、生理状态而
有所不同。在高等植物中叶绿体像双凸或平凸透镜,长径5~10µm,短
径2~4µm,厚2~3µm;在藻类中叶绿体形状多样,有网状、带状、裂片
状和星形等等,而且体积巨大,可达100µm。
6、内 质 网
粗面内质网 光面内质网
内质网:内质网是扁平囊状或管泡状膜性结构。表面附着核糖体的称
为粗面内质网,表面不附着核糖体的称为光面内质网,两者互相连通。
一般来说,分泌蛋白质旺盛的细胞中,粗面内质网特别发达;未分
化、未成熟的细胞,如干细胞、母细胞中的粗面内质网较不发达。
7、核 糖 体
核糖体:电镜下,单个核糖体是一种致密小颗粒,圆形或卵圆形。核
糖体有的附着于粗面内质网膜上,称膜结合核糖体;有的游离于细胞
质中,称游离核糖体。在旺盛增殖的细胞中游离核糖体极多。
线粒体
游离核糖体 膜结合核糖体
8、高 尔 基 体
高尔基体:电镜下,高尔基体由扁平膜囊、小泡和大泡三个基本部分
组成。
9、溶 酶 体
溶酶体:溶酶体为有膜包裹的小体,内含多种酸性水解酶,能分解各种
内源性或外源性物质。
初级溶酶体:内无作用底物(红圈),内容物为不同电子密度的均质。
次级溶酶体:内含有一些颗粒状或膜性物质(蓝圈),内容物非均质。
10、微 绒 毛
微绒毛:细胞游离面的
细胞膜和细胞质伸出的微
细指状突起,被细胞膜所
包围并垂直于细胞膜表面,
其直径约0.1µm,长度因
细胞种类或细胞生理状态
的不同而有很大差别。
一、电子成像技术平台情况介绍
二、透射电子成像技术原理
三、细胞超微结构介绍
四、透射电子成像技术在水生生物
研究中的应用
主 要 内 容
纳 米 材 料 鱼体中的纳米颗粒
(直径约10nm)
1、纳 米 材 料
噬 藻 体
(长度约500nm)
病 毒
(直径约100nm)
2、病 毒
弹 状 病 毒
(宽约100nm,长约150nm)
2、病 毒
100nm
病 毒 感 染 细 胞
(病毒宽约80nm)
2、病 毒
2µm
200nm
类 囊 体 片 层
(藻细胞直径约1.5µm)
叶 绿 体 片 层 结 构
(长度约700nm)
3、光 合 组 织
500nm
伪 空 胞
(宽约100nm,长约800nm)
4、微 藻 伪 空 胞
500nm
病 变 组 正 常 组
5、线 粒 体
1µm 1µm
鱼 精 子 头 部 及 鞭 毛 9+2 结 构
6、生 殖 细 胞
线粒体
1µm
µ
原 生 动 物 吞 噬 细 菌
(吞噬泡直径约为1-3µm)
原 生 动 物 吞 噬 藻 类
(吞噬泡直径约为7-10µm)
7、原 生 动 物
8、生 物 相 互 作 用
真菌入侵藻细胞过程
难点:难以定位,接触管直径仅约300nm。
解决办法:半薄切片初步定位,目标附近连续超薄切片,从大量切片中进行海选。
华中农业大学
刘春生老师课题组
Scientific Reports. 2015.
三磷酸对四膜虫核
糖体的作用。
透 射 电 镜 应 用 举 例
透 射 电 镜 应 用 举 例
赵志娟,刘国祥老师课题组
Fottea. 2016.
一种根枝藻属新种
(Rhizoclonium ramosum)中蛋
白核的超微结构。
透 射 电 镜 应 用 举 例
宋会银,刘国祥老师课题组
International Journal of Systematic an
Evolutionary Microbiology. 2016.
Mysteriochloris nanningensis FACHB-
1787的超微结构。
透 射 电 镜 应 用 举 例
鲁志营,吴振斌老师课题组
Algal Research. 2017.
焦棓酸引起的铜绿微囊藻
细胞超微结构改变:细胞核开
始降解,细胞内含物减少,细
胞死亡。
朱要军,桂建芳老师学科组
BMC Genomics. 2018.
基因型性别决定(GSD)
和温度依赖性别决定(TSD)
的雄性异育银鲫具有相似的
精子结构。
透 射 电 镜 应 用 举 例
李晓晖,崔宗斌老师课题组
Journal of Cellular Physiology.
2017.
研究了cldn7b基因对斑马
鱼耳上皮和耳表皮细胞的紧密
连接的影响。
透 射 电 镜 应 用 举 例
谢 谢 谢 谢
欢迎来中心技术交流!
肖 媛 TEL:68780321/13517197620
MAIL:[email protected]
邢振飞 TEL:68780321/18571580302
MAIL:[email protected]