醫(yī)學(xué)超微概述

醫(yī)學(xué)超微結(jié)構(gòu)學(xué)概述1一、概念1、細(xì)胞生物學(xué)：細(xì)胞整體亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)

分子結(jié)構(gòu)

2、醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)：細(xì)胞生物學(xué)的分支，其目的就是從醫(yī)學(xué)的角度研究細(xì)胞23、顯微結(jié)構(gòu)（microscopicstructure）是指在分辨本領(lǐng)約為0.2微米的光學(xué)顯微鏡下所能觀察到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如核仁、線粒體、中心體等

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

它是為了響應(yīng)我國醫(yī)學(xué)教學(xué)體系改革的需要，是為了適應(yīng)全球醫(yī)學(xué)教育基本標(biāo)準(zhǔn)而分離出來的一門新學(xué)科，是細(xì)胞生物學(xué)的縱向延伸，在形態(tài)上又是組織胚胎學(xué)的深入與發(fā)展。它是臨床醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、麻醉學(xué)及檢驗(yàn)等相關(guān)專業(yè)必修的基礎(chǔ)科目，其任務(wù)是使學(xué)生掌握正常組織與細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)，掌握細(xì)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(xué)中的應(yīng)用及其生物樣品的制備技術(shù)，了解基于電鏡技術(shù)的超微病理學(xué)在基礎(chǔ)研究與臨床診斷中的廣泛應(yīng)用，了解超微結(jié)構(gòu)學(xué)的新知識和新技術(shù)。6二、超微結(jié)構(gòu)學(xué)的主要內(nèi)容1、主要：人體細(xì)胞及與醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的動物細(xì)胞在電鏡下的超微結(jié)構(gòu)，各種細(xì)胞器和膜結(jié)構(gòu)，細(xì)胞的表面結(jié)構(gòu)及細(xì)胞連接，也介紹細(xì)胞基質(zhì)的超微結(jié)構(gòu)，細(xì)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(jié)構(gòu)，以及與醫(yī)學(xué)有關(guān)的納米材料的超微結(jié)構(gòu)等內(nèi)容2、電鏡原理、電鏡生物樣品的制備技術(shù)7三、電子顯微鏡及其技術(shù)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(nèi)部或表面結(jié)構(gòu)的顯微鏡。物件：無機(jī)材料：材料科學(xué)、化工、采礦有機(jī)材料：生物、醫(yī)學(xué)用顯微鏡：實(shí)質(zhì)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(jié)構(gòu)與光鏡顯著不同81924年deBroglie發(fā)現(xiàn)電子具有波動性與粒子性

加速電壓為60千伏時(shí),波長為0.05x10-10米

高速運(yùn)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(yùn)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(yuǎn)高于光學(xué)顯微鏡的分辨率（約200納米,光學(xué)顯微鏡的分辨率受其使用波長的限制).102、電子顯微鏡的產(chǎn)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(shù)的貢獻(xiàn)在于他設(shè)計(jì)了電磁透鏡，今日的電鏡即沿用此設(shè)計(jì)。1986年Ruska獲諾貝爾獎金的物理獎111932年，經(jīng)過魯斯卡的改進(jìn)，電子顯微鏡的分辨能力達(dá)到了50納米，約為當(dāng)時(shí)光學(xué)顯微鏡分辨本領(lǐng)的十倍，突破了光學(xué)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(jì)40年代，美國的希爾用消像散器補(bǔ)償電子透鏡的旋轉(zhuǎn)不對稱性，使電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)有了新的突破，逐步達(dá)到了現(xiàn)代水平。中國，1958年研制成功透射式電子顯微鏡，其分辨本領(lǐng)為3納米，1979年又制成分辨本領(lǐng)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(xì)胞水平分子水平肉眼LMEM0.2mm0﹒2μm0.1nm超過300萬倍電鏡的產(chǎn)生使醫(yī)學(xué)經(jīng)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(tǒng)照明系統(tǒng)觀察記錄系統(tǒng)真空系統(tǒng)機(jī)械泵油擴(kuò)散泵真空管道、閥門供電系統(tǒng)電子槍電源透鏡電源偏轉(zhuǎn)器電路真空自動電路計(jì)算機(jī)控制電路采圖系統(tǒng)141516174、電鏡技術(shù)1、超薄切片技術(shù)2、負(fù)染色技術(shù)3、冰凍復(fù)型技術(shù)4、冷凍超薄切片技術(shù)5、電鏡酶細(xì)胞化學(xué)技術(shù)6、免疫電子顯微鏡技術(shù)7、電鏡放射自顯影技術(shù)8、核酸大分子的電鏡樣品制備技術(shù)9、SEM電鏡樣品制備技術(shù)10、電子微探針：TEM或SEM與X射線衍射儀或電子能譜儀相結(jié)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(jì)元。一個多世紀(jì)以來，電鏡技術(shù)的飛躍發(fā)展，電鏡制樣技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使電鏡的應(yīng)用日益廣泛，涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、醫(yī)學(xué)及生物學(xué)等的各個領(lǐng)域。電鏡在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，早在40年代已經(jīng)開始，在病毒學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、組織學(xué)、病理學(xué)、分子生物學(xué)及分子病理學(xué)等研究領(lǐng)域均作出了卓越的貢獻(xiàn)。近20年來，電鏡從醫(yī)學(xué)理論性的研究逐漸擴(kuò)大到臨床醫(yī)學(xué)的實(shí)際應(yīng)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(xué)飛速發(fā)展的新時(shí)代，人們對疾病的認(rèn)識水平不斷提高，新的診療手段不斷涌現(xiàn)，廣大醫(yī)務(wù)工作者及醫(yī)學(xué)生迫切需要這方面的知識，以便更好地開展醫(yī)學(xué)科研工作及臨床診斷。四、學(xué)習(xí)超微結(jié)構(gòu)及電鏡技術(shù)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(fù)型技術(shù)及免疫電鏡技術(shù)顯示緊密連接蛋白21五、電鏡及其技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用22

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)臨床診斷發(fā)展趨勢、新應(yīng)用（納米材料檢測、DNA構(gòu)象)

1、EM在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用23①在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)方面a.觀察細(xì)胞的亞微結(jié)構(gòu)：線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體等細(xì)胞器的接構(gòu)及病理變化。b.觀察藥物的代謝機(jī)理及對亞微結(jié)構(gòu)的影響。c.研究病毒的作用機(jī)理及作用靶。d.探討分子病理學(xué)的發(fā)生機(jī)制。e.研究大分子在生理和病理?xiàng)l件下的作用方式。f.其它：如功能蛋白質(zhì)組的亞細(xì)胞定位，納米藥物的研制等概述：在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)方面：細(xì)胞生物學(xué)、組織學(xué)、病毒學(xué)、病理學(xué)、分子生物學(xué)的發(fā)展中作出了巨大貢獻(xiàn)并在繼續(xù)應(yīng)用中24

②EM及其技術(shù)在臨床診斷中的應(yīng)用：

臨床方面：已廣泛應(yīng)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(jīng)系統(tǒng)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(chǔ)醫(yī)學(xué)的科目中，他認(rèn)為病理學(xué)與臨床最接近，是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)之間的橋梁。要學(xué)好臨床要先學(xué)好病理學(xué)，醫(yī)學(xué)生要下苦工夫?qū)W好病理學(xué)。26一、向更微細(xì)的結(jié)構(gòu)，生物分子，原子水平發(fā)展。電子顯微鏡正成為分子生物學(xué)、基因分子遺傳學(xué)非常重要的研究工具。電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)，分子生物學(xué)的分子結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，蛋白、抗體、DNA等的定位已成為當(dāng)前的總趨勢。二、向更普及的應(yīng)用方向發(fā)展。在農(nóng)林、醫(yī)藥、動植物等生命科學(xué)中，應(yīng)用方面最引人注目的是病理診斷電子顯微學(xué)。在臨床醫(yī)學(xué)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(jìn)行診斷必不可少的工具。六、發(fā)展趨勢：27七、超微結(jié)構(gòu)觀察與研究中值得注意的問題1、局部與整體的關(guān)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(xì)胞的幾百分之一……必須同時(shí)進(jìn)行大體和組織學(xué)的觀察,才能獲得全面的資料.

2、靜態(tài)和動態(tài)的關(guān)系:在常規(guī)電鏡技術(shù)中,不能觀察活細(xì)胞,故細(xì)胞結(jié)構(gòu)是瞬間靜態(tài)的圖象,實(shí)際上,細(xì)胞是運(yùn)動和變化,細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)也是動態(tài)的.防止單純的形態(tài)描述。283.半薄切片:補(bǔ)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(yuǎn)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(biāo)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)