醫(yī)學超微概述

醫(yī)學超微結構學概述1一、概念1、細胞生物學：細胞整體亞細胞結構

分子結構

2、醫(yī)學細胞生物學：細胞生物學的分支，其目的就是從醫(yī)學的角度研究細胞23、顯微結構（microscopicstructure）是指在分辨本領約為0.2微米的光學顯微鏡下所能觀察到的細胞結構，如核仁、線粒體、中心體等

4、亞顯微結構（submicroscopicstructure）是指用光學顯微鏡觀察不到，必須用電子顯微鏡或其他技術才能見到的細胞微細結構。35、超微結構學（ultrastructure,finestructure）是指細胞或組織在分子水平或亞顯微水平的結構，即指在電子顯微鏡下顯示的結構。電子顯微鏡能觀察的范圍很廣，從細胞內的各種細胞器，細胞的表面結構和各種細胞連接，及細菌（含納米細菌）、支原體和病毒等各種病原微生物，甚至能看到分子結構（如DNA的結構）,以及原子結構（如已見到鎢的原子結構）。在電鏡下,亞顯微結構與超微結構不具有明顯界限,統稱“超微結構”4“醫(yī)學超微結構學”是一門交叉性的基礎學科，它主要講述：①正常人體組織、細胞及與醫(yī)學實驗相關的動物細胞在電鏡下的超微結構，即各種細胞、細胞器、細胞核和膜結構，細胞表面結構及細胞連接等；②細菌、支原體、衣原體、霉菌、病毒、寄生蟲等病原微生物的超微結構；③核酸、脂質體等生物大分子及醫(yī)用納米材料等的超微結構。5

它是為了響應我國醫(yī)學教學體系改革的需要，是為了適應全球醫(yī)學教育基本標準而分離出來的一門新學科，是細胞生物學的縱向延伸，在形態(tài)上又是組織胚胎學的深入與發(fā)展。它是臨床醫(yī)學、預防醫(yī)學、麻醉學及檢驗等相關專業(yè)必修的基礎科目，其任務是使學生掌握正常組織與細胞的超微結構，掌握細菌、病毒等的超微形態(tài)與鑒定，了解電子顯微鏡（簡稱：電鏡）在生物醫(yī)學中的應用及其生物樣品的制備技術，了解基于電鏡技術的超微病理學在基礎研究與臨床診斷中的廣泛應用，了解超微結構學的新知識和新技術。6二、超微結構學的主要內容1、主要：人體細胞及與醫(yī)學實驗相關的動物細胞在電鏡下的超微結構，各種細胞器和膜結構，細胞的表面結構及細胞連接，也介紹細胞基質的超微結構，細菌、支原體、衣原體、霉菌、病毒等病原微生物和寄生蟲的超微結構，以及與醫(yī)學有關的納米材料的超微結構等內容2、電鏡原理、電鏡生物樣品的制備技術7三、電子顯微鏡及其技術簡介1、何為電鏡？

電子顯微鏡（electronmicroscope),簡稱電鏡,是使用電子來展示物件的內部或表面結構的顯微鏡。物件：無機材料：材料科學、化工、采礦有機材料：生物、醫(yī)學用顯微鏡：實質上是一類工具，是顯微鏡的一種！但電鏡是大型精密儀器,其原理、結構與光鏡顯著不同81924年deBroglie發(fā)現電子具有波動性與粒子性

加速電壓為60千伏時,波長為0.05x10-10米

高速運動的電子在電場或磁場的作用下，會發(fā)生折射，并且能被聚焦，能聚焦即能成像原理9高速運行的電子的波長比可見光的波長短（波粒二象性),電子顯微鏡的分辨率（約0.1納米）遠高于光學顯微鏡的分辨率（約200納米,光學顯微鏡的分辨率受其使用波長的限制).102、電子顯微鏡的產生1931年Ruska與Knoll正式發(fā)表論文，研制出第一臺電子顯微鏡。Ruska對電鏡術的貢獻在于他設計了電磁透鏡，今日的電鏡即沿用此設計。1986年Ruska獲諾貝爾獎金的物理獎111932年，經過魯斯卡的改進，電子顯微鏡的分辨能力達到了50納米，約為當時光學顯微鏡分辨本領的十倍，突破了光學顯微鏡分辨極限，于是電子顯微鏡開始受到人們的重視。到了二十世紀40年代，美國的希爾用消像散器補償電子透鏡的旋轉不對稱性，使電子顯微鏡的分辨本領有了新的突破，逐步達到了現代水平。中國，1958年研制成功透射式電子顯微鏡，其分辨本領為3納米，1979年又制成分辨本領為0.3納米的大型電子顯微鏡。12宏觀水平顯微水平亞微水平物細胞水平分子水平肉眼LMEM0.2mm0﹒2μm0.1nm超過300萬倍電鏡的產生使醫(yī)學經歷了三個飛躍：分辨率：134、透射電鏡的基本原理鏡筒成象系統照明系統觀察記錄系統真空系統機械泵油擴散泵真空管道、閥門供電系統電子槍電源透鏡電源偏轉器電路真空自動電路計算機控制電路采圖系統141516174、電鏡技術1、超薄切片技術2、負染色技術3、冰凍復型技術4、冷凍超薄切片技術5、電鏡酶細胞化學技術6、免疫電子顯微鏡技術7、電鏡放射自顯影技術8、核酸大分子的電鏡樣品制備技術9、SEM電鏡樣品制備技術10、電子微探針：TEM或SEM與X射線衍射儀或電子能譜儀相結合18

電子顯微鏡（簡稱：電鏡）的問世為人類探索微觀世界的奧妙開辟了新紀元。一個多世紀以來，電鏡技術的飛躍發(fā)展，電鏡制樣技術的不斷創(chuàng)新，使電鏡的應用日益廣泛，涉及到工業(yè)、農業(yè)、地質、醫(yī)學及生物學等的各個領域。電鏡在醫(yī)學上的應用，早在40年代已經開始，在病毒學、細胞生物學、組織學、病理學、分子生物學及分子病理學等研究領域均作出了卓越的貢獻。近20年來，電鏡從醫(yī)學理論性的研究逐漸擴大到臨床醫(yī)學的實際應用方面。例如：對疾病的病情、病因的鑒定；對腫瘤、血液病及腎臟病等的分型診斷方面都取得了顯著成效。我們正處在醫(yī)學飛速發(fā)展的新時代，人們對疾病的認識水平不斷提高，新的診療手段不斷涌現，廣大醫(yī)務工作者及醫(yī)學生迫切需要這方面的知識，以便更好地開展醫(yī)學科研工作及臨床診斷。四、學習超微結構及電鏡技術的必要性19

肺泡蛋白沉著癥LMTEMSEM元素分析冷凍蝕刻20冰凍斷裂復型技術及免疫電鏡技術顯示緊密連接蛋白21五、電鏡及其技術在醫(yī)學中的應用22

基礎醫(yī)學臨床診斷發(fā)展趨勢、新應用（納米材料檢測、DNA構象)

1、EM在醫(yī)學中的應用23①在基礎醫(yī)學方面a.觀察細胞的亞微結構：線粒體、內質網、高爾基體、溶酶體等細胞器的接構及病理變化。b.觀察藥物的代謝機理及對亞微結構的影響。c.研究病毒的作用機理及作用靶。d.探討分子病理學的發(fā)生機制。e.研究大分子在生理和病理條件下的作用方式。f.其它：如功能蛋白質組的亞細胞定位，納米藥物的研制等概述：在基礎醫(yī)學方面：細胞生物學、組織學、病毒學、病理學、分子生物學的發(fā)展中作出了巨大貢獻并在繼續(xù)應用中24

②EM及其技術在臨床診斷中的應用：

臨床方面：已廣泛應用于臨床各種疑難病的診斷，如腫瘤cell來源的鑒別，血液病和腎臟病的分型診斷，病毒性疾病因診斷，支原體、衣原體的鑒別，神經系統疑難病和各種代謝性疾病的診斷。25張孝騫院長說過：在基礎醫(yī)學的科目中，他認為病理學與臨床最接近，是基礎醫(yī)學與臨床醫(yī)學之間的橋梁。要學好臨床要先學好病理學，醫(yī)學生要下苦工夫學好病理學。26一、向更微細的結構，生物分子，原子水平發(fā)展。電子顯微鏡正成為分子生物學、基因分子遺傳學非常重要的研究工具。電子顯微鏡技術應用于細胞生物學，分子生物學的分子結構與功能關系，蛋白、抗體、DNA等的定位已成為當前的總趨勢。二、向更普及的應用方向發(fā)展。在農林、醫(yī)藥、動植物等生命科學中，應用方面最引人注目的是病理診斷電子顯微學。在臨床醫(yī)學方面，它已成為一些疾病，如某些癌瘤、病毒病、代謝性疾病及腎臟病等進行診斷必不可少的工具。六、發(fā)展趨勢：27七、超微結構觀察與研究中值得注意的問題1、局部與整體的關系:EM下:極小的一部分,超薄切片獲得的樣品厚度只有一個細胞的幾百分之一……必須同時進行大體和組織學的觀察,才能獲得全面的資料.

2、靜態(tài)和動態(tài)的關系:在常規(guī)電鏡技術中,不能觀察活細胞,故細胞結構是瞬間靜態(tài)的圖象,實際上,細胞是運動和變化,細胞超微結構也是動態(tài)的.防止單純的形態(tài)描述。283.半薄切片:補充上述缺陷.生物樣品的普通石蠟切片厚度為5微米左右,其觀察深度遠比超薄切片為大,即在石蠟切片和超薄切片之間不僅有觀察范圍大小的區(qū)別,也有觀察厚度大小的顯著差異.半薄切片厚度為1微米左右,一方面可為超薄切片定位,以選取電鏡下觀察部位,另一方面可供光鏡觀察標本的整體面貌.通過LM觀察半薄切片可以檢見通常在石蠟切片難以檢見的形態(tài)