描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030374974丛书名: 生物科学专业“6+X”简明教程系列-配套实验教材
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地方高等师范院校生命科学专业的本科生，相关专业的教师、研究生和其他科研人员
内容简介
《细胞生物学实验教程》结合编者多年教学实践并参考吸收了近年来国内院校细胞生物学实验教材的精华，由11位一线教师及专家编写而成。《细胞生物学实验教程》分为4个部分共24个实验，内容涵盖显微镜技术、细胞化学、细胞器的分离和鉴定、染色体标本制作、细胞培养和细胞融合、染色体畸变检测、细胞凋亡检测等基础性实验及综合设计性实验的选题、设计和实施等。实验内容设置合理，可操作性强，能够反映目前细胞生物学研究现状和发展趋势。在编写中对每个实验易出现的问题进行了提示，为培养学生的探究及思维能力，每个实验设置了思考问题。《细胞生物学实验教程》旨在培养学生基本的细胞生物学实验技能和综合创新能力。
目 录
目录
前言
**部分 显微镜及其制片技术
实验一 普通光学显微镜的使用及装片制备 3
实验二 特殊光学显微镜的原理及使用 12
实验三 激光共聚焦扫描显微镜的原理及使用 24
实验四 透射电子显微镜原理及样品制备 28
实验五 扫描电子显微镜原理及样品制备 35
第二部分 基础性实验
实验六 细胞显微结构观察 41
实验七 细胞器的活体染色与观察 45
实验八 叶绿体的分离纯化与荧光观察 51
实验九 细胞骨架的染色与观察 54
实验十 核酸的细胞化学 59
实验十一 细胞膜生理 63
实验十二 细胞增殖与染色体制备技术 74
实验十三 植物原生质体的制备与培养 80
实验十四 动物细胞培养 87
实验十五 细胞周期与细胞凋亡 93
第三部分 综合性实验
实验十六 流式细胞术检测细胞周期中DNA的含量 101
实验十七 单细胞凝胶电泳检测细胞中DNA链的断裂 105
实验十八 植物细胞染色体显带与核型分析 110
实验十九 植物原生质体的分离及外源基因的瞬时表达 118
实验二十 体外培养细胞的冻存？复苏和活力测定 121
第四部分 设计性实验
实验二十一 植物组织培养 127
实验二十二 动物细胞融合 134
实验二十三 细胞凋亡的生化特征检测 137
实验二十四 细胞异常分裂与染色体畸变的诱导及观察 140
前言
**部分 显微镜及其制片技术
实验一 普通光学显微镜的使用及装片制备 3
实验二 特殊光学显微镜的原理及使用 12
实验三 激光共聚焦扫描显微镜的原理及使用 24
实验四 透射电子显微镜原理及样品制备 28
实验五 扫描电子显微镜原理及样品制备 35
第二部分 基础性实验
实验六 细胞显微结构观察 41
实验七 细胞器的活体染色与观察 45
实验八 叶绿体的分离纯化与荧光观察 51
实验九 细胞骨架的染色与观察 54
实验十 核酸的细胞化学 59
实验十一 细胞膜生理 63
实验十二 细胞增殖与染色体制备技术 74
实验十三 植物原生质体的制备与培养 80
实验十四 动物细胞培养 87
实验十五 细胞周期与细胞凋亡 93
第三部分 综合性实验
实验十六 流式细胞术检测细胞周期中DNA的含量 101
实验十七 单细胞凝胶电泳检测细胞中DNA链的断裂 105
实验十八 植物细胞染色体显带与核型分析 110
实验十九 植物原生质体的分离及外源基因的瞬时表达 118
实验二十 体外培养细胞的冻存？复苏和活力测定 121
第四部分 设计性实验
实验二十一 植物组织培养 127
实验二十二 动物细胞融合 134
实验二十三 细胞凋亡的生化特征检测 137
实验二十四 细胞异常分裂与染色体畸变的诱导及观察 140
前 言
序言
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**部分 显微镜及其制片技术
实验一 普通光学显微镜的使用及装片制备
实验二 特殊光学显微镜的原理及使用
实验三 激光共聚焦扫描显微镜的原理及使用
实验四 透射电子显微镜及其样品制备
实验五 扫描电子显微镜原理及样品制备
实验一
普通光学显微镜的使用及装片制备
实验目的
1. 熟悉普通光学显微镜的主要构造及其性能。
2. 掌握低倍镜、高倍镜及油镜的使用方法。
3. 了解光学显微镜的维护方法。
实验原理
光学显微镜（optical microscope）是一种利用透镜成像原理将微小实物放大成像的光学系统，其基本成像原理如图1-1所示。物镜和目镜的结构虽然比较复杂，但它们的作用都相当于凸透镜，由于被检标本放在物镜下方1~2倍焦距之间，上方形成一倒立的放大实像，该实像正好位于目镜的下焦点（焦平面）之内，目镜进一步将它放大成一个虚像，通过调焦可使虚像落在眼睛的明视距离处，在视网膜上形成一个直立的实像。显微镜中被放大的倒立虚像与视网膜上直立的实像是相吻合的，该虚像看起来好像在离眼睛25cm处。
图1-1 光学显微镜成像原理
一、光学显微镜的主要结构
包括机械部分、照明部分和光学器件（图1-2）。现代光学显微镜观察系统还应包括摄像元件CCD。
1. 机械部分
（1）镜筒。为安装在光镜*上方或镜臂前方的圆筒状结构，其上端装有目镜，下端与物镜转换器相连。根据镜筒的数目，光镜可分为单筒式和双筒式两类。单筒光镜又分为直立式和倾斜式两种。而双筒式光镜的镜筒均为倾斜的。镜筒直立式光镜的目镜与物镜的中心线互成45°，在其镜筒中装有能使光线折转45°的棱镜。
（2）物镜转换器。又称物镜转换盘，是安装在镜筒下方的一个圆盘状构造，可以按顺时针或逆时针方向自由旋转。其上均匀分布有3、4个圆孔，用以装载不同放大倍数的物镜。转动物镜转换盘可使不同的物镜到达工作位置（即与光路合轴）。使用时注意凭手感使所需物镜准确到位。
图1-2 普通光学显微镜结构图
（3）镜臂。为支持镜筒和镜台的弯曲状构造，是取用显微镜时握拿的部位。镜筒直立式光镜在镜臂与其下方的镜柱之间有一倾斜关节，可使镜筒向后倾斜一定角度以方便观察，但使用时倾斜角度不应超过45°，否则显微镜由于重心偏移容易翻倒。在使用临时装片时，千万不要倾斜镜臂，以免液体或染液流出，污染显微镜。
（4）调焦器。也称调焦螺旋或调焦手轮，为调节焦距的装置，位于镜臂的上端（镜筒直立式光镜）或下端（镜筒倾斜式光镜），分粗调螺旋（大螺旋）和细调螺旋（小螺旋）两种。粗调螺旋可使镜筒或载物台以较快速度或较大幅度升降，能迅速调节好焦距使物像呈现在视野中，适用于低倍镜观察时的调焦。而细调螺旋只能使镜筒或载物台缓慢或较小幅度地升降（升或降的距离不易被肉眼观察到），适用于高倍镜和油镜的聚焦或观察标本的不同层次，一般在粗调螺旋调焦的基础上再使用细调焦螺旋，精细调节焦距。
有些类型的光镜，粗调螺旋和细调螺旋重合在一起，安装在镜柱的两侧。左右侧粗调螺旋的内侧有一窄环，称为粗调松紧调节轮，其功能是调节粗调螺旋的松紧度（向外转偏松，向内转偏紧）。另外，在左侧粗调螺旋的内侧有一粗调限位环凸柄，当用粗调螺旋调准焦距后向上推紧该柄，可使粗调螺旋限位，此时镜台不能继续上升但细调螺旋仍可调节。
（5）载物台。也称镜台，是位于物镜转换器下方的方形平台，是放置被观察的玻片标本的地方。平台的中央有一圆孔，称为通光孔，来自下方的光线经此孔照射到标本上。
在载物台上通常装有标本移动器（也称标本推进器），移动器上安装的弹簧夹可用于固定玻片标本。另外，转动与移动器相连的两个螺旋可使玻片标本前后左右地移动，这样寻找物像时较为方便。
（6）镜柱。为镜臂与镜座相连的短柱。
（7）底座。位于显微镜*底部的构造，为整个显微镜的基座，用于支持和稳定镜体。有的显微镜在底座内装有照明光源等构造。
2. 照明部分
即显微镜光源，光学显微镜因观察方式不同而采用不同的光源类型。例如，普通光学显微镜一般采用卤素灯做光源；而荧光显微镜则以高压汞灯或氙灯做光源，以获得高能量的紫外光激发样品发出荧光；在激光扫描共聚焦观察方式中则以激光做光源。
3. 光学器件
光镜的光学系统主要包括物镜、目镜和照明装置（聚光器和光阑等）。
（1）目镜。又称接目镜，安装在镜筒的上端，起着将物镜所放大的物像进一步放大的作用。每个目镜一般由两个透镜组成，在上下两透镜（即接目透镜和会聚透镜）之间安装有能决定视野大小的金属光阑———视场光阑，此光阑的位置即物镜所放大实像的位置，故可将一小段头发黏附在光阑上作为指针，用以指示视野中的某一部分供观察。另外，还可在光阑的上面安装目镜测微尺。每台显微镜通常配置2或3个不同放大倍率的目镜，常见的有5×、10×和15× （×表示放大倍数）的目镜，可根据不同的需要选择使用，*常使用的是10×目镜。
（2）物镜。也称接物镜，安装在物镜转换器上。每台光镜一般有3或4个不同放大倍率的物镜，每个物镜由数片凸透镜和凹透镜组合而成，是显微镜*主要的光学部件，决定着光学显微镜分辨力的高低。物镜常用的放大倍数有10×、40×和100×等，一般将8×或10×的物镜称为低倍镜（5×以下的称为放大镜）；将40×或45×的称为高倍镜；将90×或100×的称为油镜（这种镜头在使用时需浸在镜油中）。
通常，在每个物镜上都刻有能反映其主要性能的参数，主要有放大倍数和数值孔径（如10/0.25、40/0.65和100/1.25）（图1-3）、该物镜所要求的镜筒长度和标本上的盖玻片厚度（160/0.17）等，另外，在油镜上还常标有“油”或“Oil”的字样。
油镜在使用时需要用香柏油或石蜡油作为介质，这是因为油镜的透镜和镜孔较小，而光线要通过载玻片和空气才能进入物镜中，玻璃与空气的折光率不同，使部分光线产生折射而损失掉，导致进入物镜的光线减少，而使视野暗淡，物像不清。在玻片标本和油镜之间填充折射率与玻璃近似的香柏油或石蜡油时（玻璃、香柏油和石蜡油的折射率分别为1.52、1.51和1.47，空气为1），可减少光线的折射，增加视野亮度，提高分辨率。物镜分辨力的大小取决于物镜的数值孔径（numerical aperture，N.A.），N.A. 又称为镜口率，其数值越大，则表示分辨力越高。
图1-3 物镜的性能参数及工作距离
C线为盖玻片的上表面。10倍物镜的工作距离为7.63mm；40倍物镜的工作距离为0.53mm；100倍物镜的工作距离为0.198mm。10/0.25、40/0.65、100/1.25表示镜头的放大倍数和数值孔径。160/0.17表示显微镜的机械镜筒长度（标本至目镜的距离）和盖玻片的厚度，即镜筒长度为160mm，盖玻片厚度为0.17mm
（3）聚光器。位于载物台的通光孔的下方，由聚光镜和光圈构成，其主要功能是将光线集中到所要观察的标本上。聚光镜由2或3个透镜组合而成，其作用相当于一个凸透镜，可将光线汇集成束。在聚光器的左下方有一调节螺旋可使其上升或下降，从而调节光线的强弱，升高聚光器可使光线增强，反之则光线变弱。
光圈也称为彩虹阑或孔径光阑，位于聚光器的下端，是一种能控制进入聚光器的光束大小的可变光阑。它由十几张金属薄片组合排列而成，其外侧有一小柄，可使光圈的孔径开大或缩小，以调节光线的强弱。在光圈的下方常装有滤光片框，可放置不同颜色的滤光片。
二、显微镜使用中的一些重要参数及术语
（1）分辨率（resolving power）与放大率。分辨率也称为分辨力或分辨本领，是指显微镜或人眼在25cm的明视距离处，能清楚地分辨被检物体细微结构*小间隔的能
实验一 普通光学显微镜的使用及装片制备
实验二 特殊光学显微镜的原理及使用
实验三 激光共聚焦扫描显微镜的原理及使用
实验四 透射电子显微镜及其样品制备
实验五 扫描电子显微镜原理及样品制备
实验一
普通光学显微镜的使用及装片制备
实验目的
1. 熟悉普通光学显微镜的主要构造及其性能。
2. 掌握低倍镜、高倍镜及油镜的使用方法。
3. 了解光学显微镜的维护方法。
实验原理
光学显微镜（optical microscope）是一种利用透镜成像原理将微小实物放大成像的光学系统，其基本成像原理如图1-1所示。物镜和目镜的结构虽然比较复杂，但它们的作用都相当于凸透镜，由于被检标本放在物镜下方1~2倍焦距之间，上方形成一倒立的放大实像，该实像正好位于目镜的下焦点（焦平面）之内，目镜进一步将它放大成一个虚像，通过调焦可使虚像落在眼睛的明视距离处，在视网膜上形成一个直立的实像。显微镜中被放大的倒立虚像与视网膜上直立的实像是相吻合的，该虚像看起来好像在离眼睛25cm处。
图1-1 光学显微镜成像原理
一、光学显微镜的主要结构
包括机械部分、照明部分和光学器件（图1-2）。现代光学显微镜观察系统还应包括摄像元件CCD。
1. 机械部分
（1）镜筒。为安装在光镜*上方或镜臂前方的圆筒状结构，其上端装有目镜，下端与物镜转换器相连。根据镜筒的数目，光镜可分为单筒式和双筒式两类。单筒光镜又分为直立式和倾斜式两种。而双筒式光镜的镜筒均为倾斜的。镜筒直立式光镜的目镜与物镜的中心线互成45°，在其镜筒中装有能使光线折转45°的棱镜。
（2）物镜转换器。又称物镜转换盘，是安装在镜筒下方的一个圆盘状构造，可以按顺时针或逆时针方向自由旋转。其上均匀分布有3、4个圆孔，用以装载不同放大倍数的物镜。转动物镜转换盘可使不同的物镜到达工作位置（即与光路合轴）。使用时注意凭手感使所需物镜准确到位。
图1-2 普通光学显微镜结构图
（3）镜臂。为支持镜筒和镜台的弯曲状构造，是取用显微镜时握拿的部位。镜筒直立式光镜在镜臂与其下方的镜柱之间有一倾斜关节，可使镜筒向后倾斜一定角度以方便观察，但使用时倾斜角度不应超过45°，否则显微镜由于重心偏移容易翻倒。在使用临时装片时，千万不要倾斜镜臂，以免液体或染液流出，污染显微镜。
（4）调焦器。也称调焦螺旋或调焦手轮，为调节焦距的装置，位于镜臂的上端（镜筒直立式光镜）或下端（镜筒倾斜式光镜），分粗调螺旋（大螺旋）和细调螺旋（小螺旋）两种。粗调螺旋可使镜筒或载物台以较快速度或较大幅度升降，能迅速调节好焦距使物像呈现在视野中，适用于低倍镜观察时的调焦。而细调螺旋只能使镜筒或载物台缓慢或较小幅度地升降（升或降的距离不易被肉眼观察到），适用于高倍镜和油镜的聚焦或观察标本的不同层次，一般在粗调螺旋调焦的基础上再使用细调焦螺旋，精细调节焦距。
有些类型的光镜，粗调螺旋和细调螺旋重合在一起，安装在镜柱的两侧。左右侧粗调螺旋的内侧有一窄环，称为粗调松紧调节轮，其功能是调节粗调螺旋的松紧度（向外转偏松，向内转偏紧）。另外，在左侧粗调螺旋的内侧有一粗调限位环凸柄，当用粗调螺旋调准焦距后向上推紧该柄，可使粗调螺旋限位，此时镜台不能继续上升但细调螺旋仍可调节。
（5）载物台。也称镜台，是位于物镜转换器下方的方形平台，是放置被观察的玻片标本的地方。平台的中央有一圆孔，称为通光孔，来自下方的光线经此孔照射到标本上。
在载物台上通常装有标本移动器（也称标本推进器），移动器上安装的弹簧夹可用于固定玻片标本。另外，转动与移动器相连的两个螺旋可使玻片标本前后左右地移动，这样寻找物像时较为方便。
（6）镜柱。为镜臂与镜座相连的短柱。
（7）底座。位于显微镜*底部的构造，为整个显微镜的基座，用于支持和稳定镜体。有的显微镜在底座内装有照明光源等构造。
2. 照明部分
即显微镜光源，光学显微镜因观察方式不同而采用不同的光源类型。例如，普通光学显微镜一般采用卤素灯做光源；而荧光显微镜则以高压汞灯或氙灯做光源，以获得高能量的紫外光激发样品发出荧光；在激光扫描共聚焦观察方式中则以激光做光源。
3. 光学器件
光镜的光学系统主要包括物镜、目镜和照明装置（聚光器和光阑等）。
（1）目镜。又称接目镜，安装在镜筒的上端，起着将物镜所放大的物像进一步放大的作用。每个目镜一般由两个透镜组成，在上下两透镜（即接目透镜和会聚透镜）之间安装有能决定视野大小的金属光阑———视场光阑，此光阑的位置即物镜所放大实像的位置，故可将一小段头发黏附在光阑上作为指针，用以指示视野中的某一部分供观察。另外，还可在光阑的上面安装目镜测微尺。每台显微镜通常配置2或3个不同放大倍率的目镜，常见的有5×、10×和15× （×表示放大倍数）的目镜，可根据不同的需要选择使用，*常使用的是10×目镜。
（2）物镜。也称接物镜，安装在物镜转换器上。每台光镜一般有3或4个不同放大倍率的物镜，每个物镜由数片凸透镜和凹透镜组合而成，是显微镜*主要的光学部件，决定着光学显微镜分辨力的高低。物镜常用的放大倍数有10×、40×和100×等，一般将8×或10×的物镜称为低倍镜（5×以下的称为放大镜）；将40×或45×的称为高倍镜；将90×或100×的称为油镜（这种镜头在使用时需浸在镜油中）。
通常，在每个物镜上都刻有能反映其主要性能的参数，主要有放大倍数和数值孔径（如10/0.25、40/0.65和100/1.25）（图1-3）、该物镜所要求的镜筒长度和标本上的盖玻片厚度（160/0.17）等，另外，在油镜上还常标有“油”或“Oil”的字样。
油镜在使用时需要用香柏油或石蜡油作为介质，这是因为油镜的透镜和镜孔较小，而光线要通过载玻片和空气才能进入物镜中，玻璃与空气的折光率不同，使部分光线产生折射而损失掉，导致进入物镜的光线减少，而使视野暗淡，物像不清。在玻片标本和油镜之间填充折射率与玻璃近似的香柏油或石蜡油时（玻璃、香柏油和石蜡油的折射率分别为1.52、1.51和1.47，空气为1），可减少光线的折射，增加视野亮度，提高分辨率。物镜分辨力的大小取决于物镜的数值孔径（numerical aperture，N.A.），N.A. 又称为镜口率，其数值越大，则表示分辨力越高。
图1-3 物镜的性能参数及工作距离
C线为盖玻片的上表面。10倍物镜的工作距离为7.63mm；40倍物镜的工作距离为0.53mm；100倍物镜的工作距离为0.198mm。10/0.25、40/0.65、100/1.25表示镜头的放大倍数和数值孔径。160/0.17表示显微镜的机械镜筒长度（标本至目镜的距离）和盖玻片的厚度，即镜筒长度为160mm，盖玻片厚度为0.17mm
（3）聚光器。位于载物台的通光孔的下方，由聚光镜和光圈构成，其主要功能是将光线集中到所要观察的标本上。聚光镜由2或3个透镜组合而成，其作用相当于一个凸透镜，可将光线汇集成束。在聚光器的左下方有一调节螺旋可使其上升或下降，从而调节光线的强弱，升高聚光器可使光线增强，反之则光线变弱。
光圈也称为彩虹阑或孔径光阑，位于聚光器的下端，是一种能控制进入聚光器的光束大小的可变光阑。它由十几张金属薄片组合排列而成，其外侧有一小柄，可使光圈的孔径开大或缩小，以调节光线的强弱。在光圈的下方常装有滤光片框，可放置不同颜色的滤光片。
二、显微镜使用中的一些重要参数及术语
（1）分辨率（resolving power）与放大率。分辨率也称为分辨力或分辨本领，是指显微镜或人眼在25cm的明视距离处，能清楚地分辨被检物体细微结构*小间隔的能
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