人體是一個細胞的組合體,細胞是生命的基本單位,是一切生物新陳代謝、生長發育、繁殖、分化的形態基礎。而組織學主要研究機體各類組織()和臟器(organ)的微細結構。其中組織是由細胞和細胞外基質()構成。根據結構和功能一般把機體的基本組織分為上皮組織、結締組織、肌肉組織和神經組織四種。四種基本組織根據一定的比列和形式構成臟器,一些結構和功能相關的臟器構成系統,完成連續的生理活動。
組織學的研究和發展與研究方式緊密相關,所以須要了解組織學的研究工具、方法和相關技術。
組織學的研究主要依靠顯微鏡,分為光學顯微鏡和電子顯微鏡。光學顯微鏡下觀察到的結構稱為光鏡結構,電子顯微鏡下觀察到的結構稱為電鏡結構或超微結構。具體的顯微鏡分類如圖1。
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1.普通光學顯微鏡:
光學顯微鏡使最常用的研究工具。因、組織和臟器不能直接在顯微鏡下觀察,須要制備成可以使光線透過的組織切塊,組織切塊制備包括取材、固定、脫水、包埋、切片和染色等多個步驟。
取材分為兩種情況,一種是迅速取下的組織塊用甲醛等固定劑固定,組織內的蛋白質發生融化或沉淀,另一種是將組織塊快速冷藏變硬,進行冷藏切塊,保存蛋白質的活性。
關于染色,染色的目的是使不同的微細結構呈現不同的顏色,以便組織結構的分辨和觀察,染色方式中最常用的是蘇木精()和伊紅(eosin)染色(簡稱HE染色)。蘇木精屬于酸性顏料,可以使細胞核和細胞質中的核苷酸等堿性物質染成紫紅色;伊紅屬于堿性顏料,可以使細胞質和細胞外基質中的酸性蛋白成份染成粉紫色。具體圖象見圖2。
圖2乳腺切面光鏡像-來始于組織學與胚胎學(第二版)
染色原理:
嗜酸性()指組織和細胞成份對酸性顏料的親和力強;嗜酸性()指組織和細胞成份對堿性顏料的親和力強的;組織和細胞成份對酸性顏料和堿性顏料親和力都不強的稱為中性()。
其他染色原理如圖3:
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圖4乳腺切面光鏡像-來始于組織學與胚胎學(第二版)
2.特殊光學顯微鏡
特殊光學顯微鏡是區別于普通光學顯微鏡的光學顯微鏡,包括螢光顯微鏡、相差顯微鏡和激光掃描共聚焦掃描顯微鏡(LSCM)。螢光顯微鏡的光源為紫外線,通過迸發細胞、組織內的螢光物質或利用螢光顏料發出螢光。適用于觀察細胞和組織內各類自發螢光物質,也可觀察被螢光素或螢光顏料標記的細胞、組織結構。相差顯微鏡通常將光源安裝在載物臺里面,目鏡在載物臺下邊,稱為倒置相差顯微鏡,用于觀察體外培養中活細胞的形態結構,可以觀察到普通顯微鏡辨認不了的微細結構,其原理為相差顯微鏡可以借助活細胞內各類結構對光折射轉化為疏密差異,如圖5所示:
圖5體外培養的大鼠胚胎成纖維細胞倒置相差顯微鏡圖象-來始于組織學與胚胎學(第二版)
激光掃描共聚焦掃描顯微鏡(LSCM)是一種高光敏度、高幀率的新型生物學儀器,目前在教學和科研過程當中的應用越來越多。LSCM與普通光學顯微鏡比較優點在于可以對細胞或組織內部進行定位監測,實現了對細胞內部非侵入式掃描成像,并以激光對細胞及染色體進行切割、分離、篩選和克隆光學顯微鏡的結構,實現亞細胞和分子水平的結構與功能研究。
3.電子顯微鏡
電子顯微鏡簡稱電鏡技術,與光鏡相比電鏡用電子束取代可見光,電磁透鏡取代光學透鏡(聚光鏡、物鏡和物鏡)將肉眼看不到的電子束成像于螢光屏上。電鏡可以觀察到細胞的更微細結構,稱為超微結構。電鏡技術分為透射電鏡術和掃描電鏡術。
透射電鏡(TEM)是通過電子槍發射的電子束穿透觀察樣品后,經過電磁場的聚合放大在螢光屏上顯像或將影像投射到拍照底片上。因電子束的穿透能力較弱,樣品制片通常為纖薄切塊,切塊長度為50~80nm。細胞內重金屬鹽沉積部位因電子多被散射,故呈現較黑暗圖象,稱為電子密度高,反之圖象較明亮,稱為電子密度低。如圖6:
圖6小鼠胃粘膜嗜酸性粒細胞透射電鏡像-來始于組織學與胚胎學(第二版)
掃描電鏡(SEM)主要用于觀察細胞、組織和臟器表面微細結構。圖象特性呈現三維立體感,比如可以觀察到細胞表面的微絨毛、纖毛等。如圖7:
圖7食道掃描電鏡像顯示排列整齊的鞭毛-來始于組織學與胚胎學(第二版)
鏡下是我們人眼難以見到的另外一個世界,正是利用光鏡和電鏡讓我們觀察到組織與胚胎的神奇世界,感慨生命的神奇與強悍光學顯微鏡的結構,為科研的進一步發展奠定了基礎。
請繼續關注,小編以后會繼續帶來組織學與胚胎學的相關知識,我們一起闡述細胞和生命,探究我們神奇的生命體。