生物电镜样品制备

透射电镜细胞样品制备技术和观察方法

(一)原理

透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)是利用阴极发射的电子，通过阳极中央的微孔形成的电子束穿透样品获得样品的电子信号，经物镜、中间镜和投影镜等多级电子放大至数百至数千万倍，最后成像在荧光屏上便可即时观察，或是投射到照相底片感光片上作为永久记录。由于标本必须置于高真空中进行电镜观察，所以电镜观察的生物标本必须特殊制备，不能含水，离体的生物标本要迅速加以固定，以防产生结构改变。另外，电子的穿透力很弱，这就需要把样品制成50nm～100nm厚的超薄切片(一个细胞切成100～200片)。为了使柔软的生物组织能够制成这样薄的切片，并使切片耐受高真空和电子轰击，所以在切片前要进行包埋。超薄切片技术是透射电镜观察成功的关键。

超薄切片制作样品过程大体分为取材、固定、漂洗、脱水、渗透包埋与聚合、切片、染色等。细胞超薄切片技术中如何把细胞完整无损地从培养瓶皿壁上包埋下来是最大的难题。新的定型产品无菌聚苯乙烯塑料薄膜的使用解决了这个难题，把薄膜放在培养瓶皿中，让细胞直接长在塑料薄膜上，不仅细胞生长效果好，而且可与细胞一起包埋切片，省去了许多麻烦。

(二)超

一、基础知识（20分）：

1. 电子显微镜最主要有哪几类并标出相应的英文简写。（6分）工作原理有什么不同? （6分） （1）主要有透射电镜（TEM）、扫描电镜(SEM) ；（2）透射电镜：电子束透过样品直接放大成像，主要是利用透射电子。扫描电镜：电子束以扫描形式轰击在样品上，产生二次电子等信息，而后再将二次电子等信息收集起来放大成像，主要是利用二次电子。

2. 电子束作用于样品产生各种带有样品信息的信号，请至少列举五种。（5分）请问扫描电子显微镜成像主要利用哪一种信号? （2分） 透射电子显微镜成像主要利用哪一种信号? （2分）微区元素分析仪器，例如能谱仪，使用的是哪一种信号? （2分）

（1）背散射电子、二次电子、吸收电子、透射电子、特征x射线；（2）二次电子；（3）透射电子；(4)特征x射线

3. 什么是纳米材料？（3分）什么是纳米技术?（3分）举2例说明其应用领域。（4分）

（1）物质达到0.1-100纳米的尺度后，物质的性能就会发生突变。这种既不同于原来组成的分子、原子，也不同于特殊物质构成的材料，称为纳米材料。（2）纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术（3）在医学、环境科学、自动化技术及能源科

样品制备（溶胶-凝胶法）

一：实验目的

1. 了解溶胶-凝胶法制备样品的基本原理以及影响胶体形成的几种基本因素。

2. 通过实验可以系统、规范、和熟练地掌握化学实验的基本操作和基本实验技能。

3. 结合所学的物理和化学方面的知识，设计样品的相关物理与化学表征过程，了解 相关的样品表征技术和样品数据分析。

4. 了解相关化学实验废弃物的处理相关知识，提高学生的环保意识。 二：溶胶-凝胶过程的基本原理

1846年法国化学家J.J.Ebelmen用SiCl4与乙醇混合后，发现在湿空气中发生水解并形成了凝胶。20世纪30年代W.Geffcken证实用金属醇盐的水解和凝胶化可以制备氧化物薄膜。1971年德国H.Dislich报道了通过金属醇盐水解制备了SiO2-B2O-Al2O3-Na2O-K2O多组分玻璃。1975年B.E.Yoldas和M.Yamane制得整块陶瓷材料及多孔透明氧化铝薄膜。80年代以来，在玻璃、氧化物涂层、功能陶瓷粉料以及传统方法难以制得的复合氧化物材料得到成功应用。

溶胶-凝胶过程是一种胶体化学方法，是用含高化学活性组分的化合物作为前驱体（金属醇盐或金属无机盐）溶于有机溶剂或者去离子水中，在液相下将这些原料均匀混合，在控温搅拌的条件下并进行水解

样品制备（溶胶-凝胶法）

一：实验目的

1. 了解溶胶-凝胶法制备样品的基本原理以及影响胶体形成的几种基本因素。

2. 通过实验可以系统、规范、和熟练地掌握化学实验的基本操作和基本实验技能。

3. 结合所学的物理和化学方面的知识，设计样品的相关物理与化学表征过程，了解 相关的样品表征技术和样品数据分析。

4. 了解相关化学实验废弃物的处理相关知识，提高学生的环保意识。 二：溶胶-凝胶过程的基本原理

1846年法国化学家J.J.Ebelmen用SiCl4与乙醇混合后，发现在湿空气中发生水解并形成了凝胶。20世纪30年代W.Geffcken证实用金属醇盐的水解和凝胶化可以制备氧化物薄膜。1971年德国H.Dislich报道了通过金属醇盐水解制备了SiO2-B2O-Al2O3-Na2O-K2O多组分玻璃。1975年B.E.Yoldas和M.Yamane制得整块陶瓷材料及多孔透明氧化铝薄膜。80年代以来，在玻璃、氧化物涂层、功能陶瓷粉料以及传统方法难以制得的复合氧化物材料得到成功应用。

溶胶-凝胶过程是一种胶体化学方法，是用含高化学活性组分的化合物作为前驱体（金属醇盐或金属无机盐）溶于有机溶剂或者去离子水中，在液相下将这些原料均匀混合，在控温搅拌的条件下并进行水解

1.当两个组成或浓度不同的电解质溶液相接触时，由于正负离子扩散速度不同，有微小的电位差产生——液接电位或扩散电位。

由于扩散速度不同产生的液接电位，可用盐桥来消除或减小到忽略不计。 盐桥是“连接”和“隔离”不同电解质的重要装置

? 盐桥是一个盛满饱和KCl溶液和3%琼脂的U形管，用盐桥将两溶液连接，饱和

KCl溶液的浓度很高（一般为3.5~4.2mol.L-1）。

（1）作用

接通电路，消除或减小液接电位。 （2）使用条件

a.盐桥中电解质不含被测离子。

b.电解质的正负离子的迁移速率应基本相等。常用作盐桥的电解质有: KCl, NH4Cl, KNO3等。

c.要保持盐桥内离子浓度的离子强度5～10倍于被测溶液。 2.极化与过电位

? 极化——电流通过电极与溶液界面时，电极电位偏离平衡电位（即能斯特公式计算

的电位）的现象。

? 电极电位与平衡电位之差称为过电位 ?

? 一般阳极极化，电极电位更正，阴极极化，电极电位更负。利用过电位?的大小评

价电极的极化程度。

? 极化产生的原因：浓差极化和电化学极化 1浓差极化

? 电解过程中，电极表面附近溶液的浓度与主体溶液的浓度差别引起的。 ?

作业指导书

土壤样品制备作业指导书

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修订页

序号 修改的章、节、条号 修订内容 修改人 审核人 批准人 批准日期

1 目的

采用最经济有效的方法，将样品粉碎、缩分，制成具有代表性的分析试样； 制备的均匀并达到规定要求粒度的试样，保证整体原始样品的物质组分及其含量不变和便于前处理。

根据不同监测目的、不同项目和不同测试要求，采取不同的制样方法，确保试样制备的质量。 2 适用范围

适用于实验室土壤样品风干样品及新鲜样品的制备管理过程。 3 样品的制备

3.1新鲜样品的制备

某些土壤成分如挥发性和半挥发性有机污染物、氰化物、挥发酚、铵态氮、硝态氮、低价铁、酸碱度和速效养分等在风干过程中会发生显著变化，需用新鲜样品（原土）分析。为了能真实反映土壤在自然状态下的某些理化性状，新鲜样品再采集要及时送回实验室进行分析，分析前只需用玻璃或瓷炎钵棒将样品迅速弄碎混匀或多点取样称量，对含水较高的泥状土样可迅速搅匀后称样。称样时应注意不得将土壤以外的侵入体和新生体称取。新鲜样品若不能及时测定，必

第三部分 ICP-AES中样品的分解、制备

1. 前言

自上世纪60年代以来，由于ICP光源的无可比拟的优点，ICP-AES在地质、冶金、环境、医学、药品、生物、海洋、化工新型材料、核工业、农业、食品、水质等各领域及学科方面得到了广泛的应用，因而样品的种类十分庞杂繁多，但不管样品的种类何其繁多，其物理状态总是固体、液体、气体三种。

2. 将样品引入ICP光源的方法

1）液体样品引入ICP光源

A) 将液体雾化成气溶胶状态引入ICP光源，常用的有气动雾化和超声波雾化。

B) 将液体以电热蒸发或直接插入技术来引入ICP光源。 2）固体样品引入ICP光源 A) 电弧式火花融蚀，用放电方式将固体样品的表面产生气溶胶引入ICP光源中。

B) 将固体样品用电热蒸发技术（ETV）引入ICP光源。

C) 激光融蚀，用激光的能量产生的微粒（气溶胶、溅射微粒、蒸气羽等）引入ICP光源。

D) 将固体样品直接插入ICP光源。

E) 其他将粉末固体样品引入ICP光源的方法，如低带法，泥浆法等。 3）气体样品引入ICP光源

A) 气态样品直接引入ICP光源。 B) 氢化物发生法。 C) GC—ICP联用。

3．样品引入ICP光源的通则

虽然针对不同状态的样品有众多不同的将的方法。很多方法针对

第一节 概述

由于电子束的穿透能力比较低（散射能力强），因此用于TEM分析的样品厚度要非常薄，根据样品的原子序数大小不同，一般在5～500nm之间。要制备这样薄的样品必须通过一些特殊的方法。

第二节 复型技术

衬度：眼睛能观察到的或者其它媒介能记录到的光强度或感光度的差异； ? 质厚衬度就是样品中不同部位由于原子序数不同或者密度不同、样品厚度不同，入射电子被散射后能通过物镜光阑参与成像的电子数量不同，从而在图像上体现出的强度的差别。

?

2.1 影响质厚衬度的因素：

与原子序数的关系：物质的原子序数越大，散射电子的能力越强，在明场像（物镜光阑只允许散射角小的电子通过）中参与成像的电子越少，图像上相应位置越暗。

? 与试样厚度的关系：设试样上相邻两点的物质种类和结构完全相同，只是电子穿越的厚度不同，则在明场像中，暗的部位对应的试样厚，亮的部位对应的试样薄。

? 与物质密度的关系：试样中不同的物质或者不同的聚集状态，其密度一般不同，也可形成图像的反差，但这种反差一般比较弱。

?

2.2 复型技术

复型就是表面形貌的复制（其原理与侦破案件时用的石膏复制罪犯鞋底花纹相似）。通过复型制备出来的样品是真实样品表面形貌组织结构细节的薄

一、选择题。（每题4分，共16分）

1. 测试项目需要新鲜土壤样品时，采集后用可密封的聚乙烯或玻璃瓶容器盛装，并且保存。（）

A.室温避光

B.在20℃以下

C.在4℃以下

2. 土壤误差可分为采样误差（SE）、制样误差（PE）和分析误差（AE）三类，通常情况下。 ( )

A.SE＞PE＜AE

B. SE＜PE＞AE

C. SE＞PE＞AE

D.以上都不是

3. 分析土壤中挥发性和半挥发性有机污染物时，采集的样品应储存在，且样品要样品瓶。( )

A.透明玻璃瓶，装满

B.棕色玻璃瓶，不装满

C. 透明玻璃瓶，不装满

D. 棕色玻璃瓶，装满

4. 土壤样品可采用样品烘干机烘干，温度控制在( )

A.35℃±5℃

B. 30℃±5℃

C. 35℃±2℃

D. 25℃±5℃

二、判断题。（每题3分，共24分）

1. 土壤样品风干室应具备如下条件：朝南（以方便阳光直射土壤样品），通风良好，整洁，无尘，无易挥发性化学物质。( )

2. 土壤样品的风干操作为：在风干室将土样放置于风干盘中，摊成2~cm的薄层，适时地压碎、反动，检出碎石、砂砾和植物残体。（）

3．采集土壤样品的质量一般不少于500g。（）

4．土壤样品加工过程中，不用挑除草

实验二生物样品的荧光观察

一、实验目的

1、初掌握荧光显微镜和激光共聚焦扫描显微镜的结构、原理、使用方法及其在细胞生物学研究中的应用。

2、掌握生物材料的荧光染色和活体荧光蛋白的观察方法。 3、了解激光共聚焦的原理。

二、实验原理

1、某些物质经短波光照射后，分子被激活，吸收能量后呈激发态。其能量除部分转换为热量外，相当一部分则以波长较长的光能辐射出来，这种波长长于激发光的可见光称为荧光。细胞内的某些物质经过短波光照射后，可以发出自发荧光。在生物学研究中，能将发荧光的有机化合物-荧光染料与特定的细胞组分相结合，通过激发后产生的荧光对细胞组分进行定性和定位。

2、生物样品的荧光观察采用荧光显微镜或激光共聚焦显微镜。荧光显微镜以波长较短的光为光源，照射被检样品，激发被检物品内的荧光物质发出可见的荧光，通过物镜和目镜放大成像。激光共聚焦显微镜也是来观察样品中荧光分布状况的。激光共聚焦显微镜是以激光为光源，在某一瞬间只用很小一部分光照明，通过检测器的一个小孔或裂缝后成像，保证只有来自该焦平面的光成像，而来自焦平面外的散光则被小孔和裂缝挡住，成像异常清晰。此外，激光共聚焦显微镜可以在同一样品的不同焦平面进行扫描得到不同焦平面的图像，然后通过计算机重构出