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行业资讯
什么是显微镜

显微镜  microscope

由光源聚光器、目镜和物镜组成复式显微放大装置。

显微镜分光学显微镜电子显微镜:光学显微镜是在1590年由荷兰的杨森父子所首创。

后来有两个人开始在科学上使用显微镜。第一个是意大利科学家伽利略。他通过显微镜观察到一种昆虫后,第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷兰亚麻织品商人安东尼··列文虎克(1632-1723年),他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。

  1931年,恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜,使生物学发生了一场革命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986年他被授予诺贝尔奖。

通常人眼的分辨本领大概是0.2mm(即人眼可分辨的两点间最小距离为0.2mm
现在的光学显微镜可把物体放大1600倍,分辨的最小极限达0.1微米,国内显微镜机械筒长度一般是160mm。
电子显微镜的分辨率(约0.2纳米)远高于光学显微镜的分辨率(约200纳米)
显微镜的分辨率:显微镜可分辨的两点间的最小距离,即为显微镜的分辨率,它主要取决于照明波长以及物镜的球差系数。
自然光与电子束的波长:
可见光的波长在39007600Å,光学玻璃透镜分辨本领的极限值可达0.2微米;而电子束的波长约为可见光的十万分之一
光学显微镜: >200nm      扫描电子显微镜:~1nm        透射电子显微镜:~0.1nm

 

电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的最小间距来表示。20世纪70年代,透射式电子显微镜的分辨率约为0.3纳米(人眼的分辨本领约为0.1毫米)。现在电子显微镜最大放大倍率超过300万倍,而光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍,所以通过电子显微镜就能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。

暗视野显微镜   荧光显微镜    解剖显微镜   

●备课资料

1.细胞的形态

所有的生物都是由细胞组成的,只是不同的生物体细胞的大小和形状有所不同。有的细胞人的眼睛可以看得见,如鸟类的蛋,最大的直径近10厘米(鸵鸟蛋)。有的细胞直径只有0.1微米,要用高倍显微镜才能看到,如原始的细菌。大多数细胞的直径是10100微米,用低倍显微镜就能看到。细胞的大小,即使在同一生物体的相同组织中也不一样。同一个细胞,处在不同发育阶段,它的大小也是会改变的。

细胞的形状多种多样,有球体、多面体、纺锤体和柱状体等。由于细胞内在的结构和自身表面张力,以及外部的机械压力,各种细胞总是保持自己的一定形状。细胞的形状和功能之间有密切关系。例如,神经细胞会伸展到几米,这是因为伸长的神经细胞有利于传导外界的刺激信息。高大的树木为什么能郁郁葱葱,这是因为植物内的导管、筛管细胞是管状的,有利于水分和营养的运输。

2.细胞的亚显微结构

普通光学显微镜的分辨极限约为0.2微米,而细胞内更加细微结构如细胞膜、核糖体、微管等直径均小于0.2微米。普通光学显微镜是观察不到的。电子显微镜以电子束代替照明,对细胞的超微结构的分辨本领可达0.10.2纳米。用电子显微镜看到的细胞超微结构叫做细胞的亚显微结构。

3.由于细胞很微小,用电子显微镜观看的细胞膜、细胞器则更加微小,所以在表示它们的大小时,测量单位通常用微米(μm)、纳米(nm)、埃( )表示。

换算关系如下:

1m=103毫米(mm               1毫米(mm=103微米(μm

1微米(pm=103纳米(nm        1纳米(nm=10埃(        

 1 m=103mm=106μm=109nm=1010             1 =101nm=104μm=107mm=1010m

4.病毒

病毒是已知最微小的生活在细胞内的致病因子,它的大小为10300 nm。常见的有球状(实际上是二十面体对称球状,如流感病毒、腺病毒),杆状(如烟草花叶病病毒)以及蝌蚪状(如大肠杆菌噬菌体)。

通过化学方法,将病毒提纯成结晶状态。结晶的病毒在试管里就像普通的化学药品,看不出任何生物的特征。但是,一进入活细胞,病毒就变得十分活跃,体现出生物的特征。这就是说,病毒只有寄生在其他生物的细胞里,才能生长、繁殖。

据统计,人和动物约60%的疾病是由病毒感染引起的,其中麻疹、腮腺炎、脊髓灰质炎、流行性感冒、病毒性肝炎、狂犬病、流行性乙型脑炎等是常见的威胁人类健康的病毒性疾病。19181919年流行性感冒在全球大流行,全世界上亿人患病,2 000人死亡。另外,肆虐世界的艾滋病,由艾滋病病毒引起,教科书另外的单元中会有介绍。

猪瘟、鸡瘟、口蹄疫等病毒性疾病是发展畜牧业的严重阻碍。蚕脓病、蜜蜂瘫痪病是养蚕和养蜂生产中最重要的病毒性昆虫疾病。番茄花叶病、水稻黄矮病、大白菜孤丁病等植物病毒病能够严重地威胁农业生产,例如,广东省某县1965年水稻黄矮病大流行,导致水稻减产50多万千克。

5.病毒病的防治

人类病毒病的种类很多,感染的范围很广。在控制病毒感染时,主要采取广泛使用疫苗的方法。

疫苗有活疫苗和死疫苗两种。活疫苗是选用人工变异的方法或直接从自然界选择出来的基本无毒或毒力高度减弱的活的微生物制成的预防制剂。常用的活疫苗有卡介苗、牛痘苗、麻疹疫苗、脊髓灰质炎疫苗等。由于活疫苗进入人体内有一定的繁殖力,因此只需接种一次,持续时间长,一般可长达35年,免疫效果好。死疫苗是选用免疫原性高而毒性强的细菌、病毒等,经人工大量培养,用物理或化学方法将其杀死后制成的预防制剂。常用的死疫苗有百日咳、伤寒、霍乱、流行性乙型脑炎、狂犬病疫苗等。此疫苗由于病原微生物已被杀死,不能繁殖,所以用量大,免疫时间短。

我国先后在北京、上海、长春、武汉、兰州、成都等地建立了生物制品研究所,专门进行各类疫苗的研制和生产。我国自1950年起普及牛痘、卡介苗、百日咳菌苗及白喉类毒素的预防接种,1960年以后扩展到麻疹、破伤风和脊髓灰质炎等预防制剂的接种,使这些疾病在我国广大地区得到控制。   

6.病毒的遗传物质

病毒由核酸和蛋白质外壳组成。病毒的核酸通常是一个DNA分子或RNA分子,至今没有见到在一种病毒中存在两种核酸的情况,这也是病毒与其他生物的不同之处。不同的病毒所含DNARNA分子不同,有的分子为单链,有的为双链。不同病毒中组成核酸分子的核苷酸数目也有区别,少的几千个,多的可达25万个。如果1 000个核苷酸相当于1个基因,则每一个病毒的基因数不过是几个到几百个。所以说病毒是一种简单的生命形态。下面是具有不同遗传物质的病毒举例。

双链DNA

疱疹病毒、痘病毒、腺病毒、大肠杆菌噬菌体

单链DNA

细小病毒(常与腺病毒一同侵染细胞)

双链RNA

肠炎病毒

单链RNA

大脑炎病毒、狂犬病病毒、埃博拉病毒、腮腺炎病毒、烟草花叶病毒、感冒病毒

单链RNA(能反向转录出DNA

肿瘤病毒、艾滋病病毒

7.病毒杀虫剂

在自然界中,有许多昆虫受到病毒的侵染而死亡。目前,我国已经分离出的昆虫病毒约200种。

单个或多个昆虫病毒粒子被包围在一个主要由蛋白质构成的包被中,形成的结构叫包涵体。包涵体有不同的形态,包含单个病毒粒子的呈圆形;包含多个病毒粒子的呈多角体形。包涵体不溶于水,也不溶于乙醇、氯仿、苯酚等一般的有机溶剂,许多种蛋白酶对它不起作用。它保护着病毒粒子,使病毒粒子在离开昆虫数年后仍然具有侵染活性。在自然条件下,病毒包涵体通过食物进入昆虫的消化道,由于昆虫碱性消化液的作用,使得包涵体破裂释放出病毒粒子。当病毒粒子逐步侵染昆虫体内的各种细胞后,造成昆虫死亡。

世界卫生组织和粮农组织推荐使用核型多角体病毒,研究表明,这种病毒只在昆虫体内寄宿,对人、植物和害虫的天敌均无危害。我国科学家研制出棉铃虫核型多角体病毒的商品杀虫剂,应用于棉铃虫的防治,能够有效地控制虫害的大规模发生。

8.生物圈

地球表面有生命的地带被称为“生物圈”。它包括地球上一切生命有机体(植物、动物和微生物)及其赖以生存和发展的环境(空气、水、岩石、土壤等)。生物群落与环境之间以及生物群落内部通过能量流动和物质循环形成一个统一整体,即生态系统,生物圈是地球上最大的生态系统。群落内部依靠食物链维系着物质和能量的平衡和流动,生物和环境之间也因物质和能量的制约而达到一种较稳定的状态,即生态平衡。生物与环境之间、生物群落内部以及人类与生物环境之间时刻存在着复杂的相互作用,研究这些相互作用将有助于人类更好地保护自身生存环境。