神奇的“镜子”

       人体是一个细胞的组合体，细胞是生命的基本单位，是一切生物新陈代谢、生长发育、繁殖、分化的形态基础。而组织学主要研究机体各种组织（tissue）和器官（organ）的微细结构。其中组织是由细胞和细胞外基质（extracellular matrix）构成。按照结构和功能通常把机体的基本组织分为上皮组织、结缔组织、肌肉组织和神经组织四种。四种基本组织按照一定的比例和方式构成器官，一些结构和功能相关的器官构成系统，完成连续的生理活动。

       组织学的研究和发展与研究方法紧密相关，所以需要了解组织学的研究工具、方法和相关技术。

       组织学的研究主要借助显微镜，分为光学显微镜和电子显微镜。光学显微镜下观察到的结构称为光镜结构，电子显微镜下观察到的结构称为电镜结构或超微结构。具体的显微镜分类如图1。

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       1.普通光学显微镜：

       光学显微镜使最常用的研究工具。因、组织和器官不能直接在显微镜下观察，需要制备成可以使光线透过的组织切片，组织切片制备包括取材、固定、脱水、包埋、切片和染色等多个步骤。

       取材分为两种情况，一种是迅速取下的组织块用甲醛等固定剂固定， 组织内的蛋白质发生凝固或沉淀，另一种是将组织块快速冷冻变硬，进行冷冻切片，保存蛋白质的活性。

       关于染色，染色的目的是使不同的微细结构呈现不同的颜色，便于组织结构的区分和观察，染色方法中最常用的是苏木精（hematoxylin）和伊红（eosin）染色（简称HE染色）。苏木精属于碱性染料，可以使细胞核和细胞质中的核酸等酸性物质染成紫蓝色；伊红属于酸性染料，可以使细胞质和细胞外基质中的碱性蛋白成分染成粉红色。具体图像见图2。

图2甲状腺切面光镜像-来源于组织学与胚胎学（第二版）

       染色原理：

       嗜碱性（basophilia）指组织和细胞成分对碱性染料的亲和力强；嗜酸性（acidophilia）指组织和细胞成分对酸性染料的亲和力强的；组织和细胞成分对碱性染料和酸性染料亲和力都不强的称为中性（neutrophilia）。

       其他染色原理如图3：

[图片来源于网络]

图4甲状腺切面光镜像-来源于组织学与胚胎学（第二版）

       2. 特殊光学显微镜

       特殊光学显微镜是区别于普通光学显微镜的光学显微镜，包括荧光显微镜、相差显微镜和激光扫描共聚焦扫描显微镜（LSCM）。荧光显微镜的光源为紫外线，通过激发细胞、组织内的荧光物质或借助荧光染料发出荧光。适用于观察细胞和组织内各种自发荧光物质，也可观察被荧光素或荧光染料标记的细胞、组织结构。相差显微镜一般将光源安装在载物台上面，物镜在载物台下面，称为倒置相差显微镜，用于观察体外培养中活细胞的形态结构，可以观察到普通显微镜分辨不了的微细结构，其原理为相差显微镜可以利用活细胞内各种结构对光折射转化为明暗差别，如图5所示：

图5体外培养的小鼠胚胎成纤维细胞倒置相差显微镜图像-来源于组织学与胚胎学（第二版）

       激光扫描共聚焦扫描显微镜（LSCM）是一种高光敏度、高分辨率的新型生物学仪器，目前在教学和科研过程当中的应用越来越多。LSCM与普通光学显微镜比较优点在于可以对细胞或组织内部进行定位检测，实现了对细胞内部非侵入式扫描成像，并以激光对细胞及染色体进行切割、分离、筛选和克隆，实现亚细胞和分子水平的结构与功能研究。

       3.       电子显微镜

       电子显微镜简称电镜技术，与光镜相比电镜用电子束代替可见光， 电磁透镜替代光学透镜（聚光镜、物镜和目镜）将肉眼看不到的电子束成像于荧光屏上。电镜可以观察到细胞的更微细结构，称为超微结构。电镜技术分为透射电镜术和扫描电镜术。

       透射电镜（TEM）是通过电子枪发射的电子束穿透观察样品后，经过电磁场的聚合放大在荧光屏上显像或将影像投射到照相底片上。因电子束的穿透能力较弱，样品制片一般为超薄切片，切片厚度为50~80nm。细胞内重金属盐沉积部位因电子多被散射，故呈现较黑暗图像，称为电子密度高，反之图像较明亮，称为电子密度低。如图6：

图6大鼠胃黏膜嗜酸性粒细胞透射电镜像-来源于组织学与胚胎学（第二版）

       扫描电镜（SEM）主要用于观察细胞、组织和器官表面微细结构。图像特点呈现三维立体感，例如可以观察到细胞表面的微绒毛、纤毛等。如图7：

图7气管扫描电镜像显示排列整齐的纤毛-来源于组织学与胚胎学（第二版）

       镜下是我们人眼无法看到的另外一个世界，正是借助光镜和电镜让我们观察到组织与胚胎的神奇世界，感叹生命的神奇与强大，为科研的进一步发展奠定了基础。

       请继续关注，小编之后会继续带来组织学与胚胎学的相关知识，我们一起探讨细胞和生命，探究我们神奇的生命体。