醫(yī)學(xué)課件生命科學(xué)導(dǎo)論實驗

1、生命科學(xué)導(dǎo)論實驗一細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察及顯微鏡的使用 實驗一 細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察和光學(xué)顯微鏡的使用 一. 實驗?zāi)康?1.了解和掌握普通光學(xué)顯微鏡的的基本原理和操作規(guī)程。 2.了解細(xì)胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)。 3.通過比較不同細(xì)胞形態(tài)，了解正常肝細(xì)胞與脂肪肝細(xì) 胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)及區(qū)別。二. 實驗原理 細(xì)胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)單位。構(gòu)成生物機體的細(xì)胞是多種多樣的。要對細(xì)胞進(jìn)行研究，首先要從其形態(tài)結(jié)構(gòu)人手。所以，要借助顯微鏡的成像及放大原理，在顯微鏡下，才能觀察到細(xì)胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)。 基礎(chǔ)知識顯微鏡概述： 顯微鏡是觀察細(xì)胞的主要工具。根據(jù)光源不同，可分為光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡兩大類。前者以可見光（紫外線顯微鏡以紫外

2、光）為光源，后者則以電子束為光源。1.光學(xué)顯微鏡 普通生物顯微鏡由3部分構(gòu)成：照明系統(tǒng)：包括光源和聚光器。光學(xué)放大系統(tǒng)：由物鏡和目鏡組成， 是顯微鏡的主體。機械裝置：用于固定材料和觀察方便， 包括鏡臺(載物臺) 、調(diào)節(jié)器和、 物鏡轉(zhuǎn)換器(旋轉(zhuǎn)器)等。 尼康E-600顯微鏡 2.熒光顯微鏡 尼康E800熒光DIC顯微鏡 熒光顯微鏡照片（微管呈綠色、微絲紅色、核藍(lán)色） 3. 激光共聚焦掃描顯微鏡 LCSM照片藍(lán)色為細(xì)胞核，綠色為微管 4.暗視野顯微鏡 暗視野顯微鏡（dark field microscope）的聚光鏡中央有當(dāng)光片，使照明光線不直接進(jìn)人物鏡，只允許被標(biāo)本反射和衍射的光線進(jìn)入物鏡，因而

3、視野的背景是黑的，物體的邊緣是亮的。利用這種顯微鏡能見到小至 4-200nm的微粒子，分辨率可比普通顯微鏡高50倍。5.相差顯微鏡 一種介殼蟲的染色體 6. 偏光顯微鏡 偏光顯微鏡（polarizing microscope）用于檢測具有雙折射性的物質(zhì)，如纖維絲、紡錘體、膠原、染色體等等。7.微分干涉差顯微鏡 DIC顯微鏡其優(yōu)點是能顯示結(jié)構(gòu)的三維立體投影影像。與相差顯微鏡相比，其標(biāo)本可略厚一點，折射率差別更大，故影像的立體感更強。 DIC顯微鏡下的硅藻（偽彩色） 8. 倒置顯微鏡 9. 透射電子顯微鏡 JEM-1011透射電子顯微鏡 萊卡超薄切片機 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)透射電鏡圖（偽彩色） 冰凍蝕刻電鏡照片

4、 10. 掃描電子顯微鏡 JEOL掃描電子顯微鏡 人類血細(xì)胞SEM照片 11. 顯微操作技術(shù) 尼康NT-88NE顯微操作/注射儀 在物鏡上，有鏡口率(N.A.)的標(biāo)志，它反應(yīng)該鏡頭分辨力的大小，其數(shù)字越大，表示分辨率越高，各物鏡的鏡口率如下表： 物鏡 鏡口率(N.A.) 工作距離(mm) 10 0.25 5.40 40 0.65 0.39 100 1.30 0.11顯微鏡的總放大倍數(shù)等于目鏡和物鏡放大倍數(shù)的乘積， 公式為: M = K1xK2 焦點深度: 顯微鏡調(diào)焦到看清標(biāo)本某一點時，不僅是這一物點，而且它的 上下兩側(cè)也能看清楚兩側(cè)的厚度叫做焦點深度?？吹綐?biāo)本的全 厚度，必須調(diào)節(jié)螺旋仔細(xì)地從上

5、到下進(jìn)行觀察。三、實驗程序 (一)顯微鏡的使用1. 觀察前的準(zhǔn)備工作 (1)觀察者要養(yǎng)成顯微鏡鏡檢的工作習(xí)慣，觀察時要雙 眼同時睜開，一邊觀察一邊進(jìn)行記錄或描繪。 (2)觀察時所用的材料、藥品和各種器具要預(yù)先準(zhǔn)備好。 (3)顯微鏡在使用之前應(yīng)檢查一下它的各個部件是否完整 和正常，并對載物臺、目鏡、物鏡以及聚光器上端透 鏡進(jìn)行必要的清潔工作。然后進(jìn)行合軸調(diào)節(jié)。瞳 距 調(diào) 節(jié)2. 顯微鏡的調(diào)節(jié)屈 光 度 調(diào) 節(jié)調(diào)節(jié)粗 調(diào) 松 緊 調(diào) 節(jié) 旋 鈕聚 光 鏡 中 心 調(diào) 節(jié) 光軸中心調(diào)節(jié)螺釘 視場光欄 孔徑光欄10X物鏡 標(biāo)本 聚光鏡升降旋鈕3. 觀察操作：(1) 低、高倍鏡的使用: 先把低倍的物鏡用

6、粗調(diào)焦螺旋下降至離蓋玻片0.5cm處，然后一邊觀察視野一邊上升物鏡，直至看到圖像，再將標(biāo)本移到視野中心，用細(xì)調(diào)焦螺旋把物鏡調(diào)至最清晰處，若要用高倍鏡觀察時，把所要進(jìn)一步放大觀察的部位移至視野中央，直接順時針轉(zhuǎn)換成高倍物鏡，然后用細(xì)調(diào)焦螺旋調(diào)焦，至看清物像。 (2) 兔肝細(xì)胞蘇木精-伊紅(HE)染色玻片標(biāo)本的觀察 先在干燥系物鏡下觀察肝小葉的概況，辨認(rèn)肝細(xì)胞，然后用油鏡仔細(xì)觀察肝細(xì)胞的顯微結(jié)構(gòu)。注意肝細(xì)胞的形狀，細(xì)胞核和核仁的形狀和數(shù)量，細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的染色區(qū)別等。(3)脂肪肝細(xì)胞標(biāo)本觀察 細(xì)胞漿內(nèi)出現(xiàn)的脂滴超過生理范圍，或正常不出現(xiàn)脂滴的細(xì)胞中出現(xiàn)脂滴，即稱為脂肪變。肝臟是脂肪酸代謝的主要器官

7、，肝脂肪變較常見，嚴(yán)重時幾乎所有的肝細(xì)胞均發(fā)生脂肪變，肝臟腫大，可有輕度壓痛及肝功能異常，稱為脂肪肝。 肝脂肪變時，肉眼可見肝臟均勻腫大，呈淡黃色，包膜緊張，邊緣較鈍，質(zhì)地略軟；切面呈淡黃色而稍隆起，包膜外翻，觸之油膩感。鏡下可見輕者肝細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)多少不等的小脂肪空泡，多分布在核的周圍；重者空泡大而多，散布在整個胞漿中，甚至融合成大空泡，將細(xì)胞核擠壓至一邊，與脂肪細(xì)胞相似。脂肪變多分布在肝小葉中央，可在其周邊，也可累及整個肝小葉，其分布常與病因有一定的關(guān)系。正常肝臟肝小葉1.中央靜脈2.肝細(xì)胞索 3.肝血竇 脂肪肝患者的肝臟（肝細(xì)胞漿中出現(xiàn)大量脂肪空泡） 肝細(xì)胞脂肪變性1.肝細(xì)胞胞漿內(nèi)出現(xiàn)大小不

8、等的脂肪空泡；2.右上角為餓酸染色的脂肪細(xì)胞,脂滴染成 黑色。 肝脂肪變輕者，由于肝臟有很強的代償能力，一般不出現(xiàn)肝功障礙。但長期肝脂肪變可能引起肝纖維組織增生，甚至肝硬化。嚴(yán)重彌漫性肝脂肪變亦可引起肝功障礙，如妊娠高血壓綜合征發(fā)生嚴(yán)重肝脂肪變，臨床稱為脂肪肝，患者可能出現(xiàn)肝昏迷而死亡。 引起肝脂肪變的原因很多，如氯仿、四氯化碳、磷等化學(xué)毒物中毒，妊娠中毒、酒精中毒、饅性肝淤血、肥胖病、糖尿病、漫性消耗性疾病等。常見脂肪肝的病理類型及其病理變化為：1.酒糟性脂肪肝 此型脂肪肝由嗜酒引起，嗜酒時間及飲酒量與隨后發(fā)生的肝損傷之問井無嚴(yán)格的平行關(guān)系。每天飲用酒精60g以上者均會出現(xiàn)脂肪肝，但在戒酒后

9、幾周內(nèi)可完全恢復(fù)。但是，如果每天飲用酒精超過160g，則可出現(xiàn)脂肪肝炎。 2.毒性脂肪肝 本病系化學(xué)物質(zhì)（毒物或藥物）引起的肝損傷。有些物質(zhì)本身或其代謝產(chǎn)物可通過物理化學(xué)途徑直接損傷肝細(xì)胞，稱為直接的絕對肝毒素。屬于此類的有四氯化碳、氯仿、磷等。有些物質(zhì)不是通過毒物本身損傷肝細(xì)胞，而只是使一定的物質(zhì)代謝過程失常，造成肝細(xì)胞脂肪變或壞死，稱為間接的絕對肝毒素。此類毒物主要為藥物，如細(xì)胞抑制劑（抗代謝藥物）、抗生素（四環(huán)素）、鎮(zhèn)痛劑（撲熱息痛）及抗風(fēng)濕藥（保泰松）等。 3.營養(yǎng)不良性脂肪肝 許多原因均可引起營養(yǎng)不良，如食物攝人不足、消化道嚴(yán)重疾病阻礙營養(yǎng)吸收、神經(jīng)性厭食等，均可導(dǎo)致營養(yǎng)不良。 4.

10、妊娠性脂肪肝 通常見于妊娠高血壓癥患者或妊娠末期的初產(chǎn)婦。 小腸平滑肌肉瘤肝轉(zhuǎn)移 CT增強示肝內(nèi)多個圓形低密度灶，病灶中心見更低密度灶，為“牛眼征”（箭頭）。 肝細(xì)胞癌 CT平掃可見右肝內(nèi)葉有一類圓形稍高密度占位性病變（黑箭頭），邊緣光滑，密度不均，內(nèi)有不規(guī)則低密度區(qū)。下腔靜脈內(nèi)可見高密度影（白箭頭），有腹水形成（*號）。四. 思考題描繪一個脂肪肝細(xì)胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)。實驗二 人類體細(xì)胞染色體組型分析一. 實驗?zāi)康?1.通過對人類染色體組型進(jìn)行分析，可以初步學(xué)會對染色體進(jìn)行 分析的方法. 2.通過人體細(xì)胞染色體組型圖制備，熟悉人體細(xì)胞有絲分裂中期染色體的形態(tài)特征。二. 實驗原理 細(xì)胞分裂過程中，

11、染色體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)會發(fā)生一系列規(guī)律性變化，其中以中期染色體形態(tài)表現(xiàn)最為明顯和典型，它是由兩條相同的姐妹染色單體（sister chromatid）構(gòu)成，彼此以著絲粒(centromere)相連。 核型（karyotype）是指染色體組在有絲分裂中期的表型，包括染色體的數(shù)目、大小、形態(tài)特征等的總和。 按照染色體的數(shù)目、大小和著絲粒位置、臂比、次縊痕、隨體等形態(tài)特征，對生物核內(nèi)的染色體進(jìn)行配對、分組、歸類、編號等分析的過程稱為染色體核型分析（karyotype analysis）。 染色體核型分析技術(shù)已在醫(yī)學(xué)上得到廣泛應(yīng)用，它可用來診斷由染色體異常引起的遺傳性疾??；同時，還可應(yīng)用于動植物的育種，研

12、究物種間的親緣關(guān)系，探討物種進(jìn)化機制，鑒定遠(yuǎn)緣雜種，追蹤鑒別外源染色體或染色體片段等方面，因而具有十分重要的利用價值。 將一個染色體組的全部染色體逐個按其特征繪制下來，再按長短、形態(tài)等特征排列起來的圖象稱為核型模式圖或染色體組型(idiogram) 二000年六月二十六日，人類基因組草圖繪制完成。美國總統(tǒng)克林頓、英國首相布萊爾以及參與此項科研工作的一些研究結(jié)構(gòu)宣布這項對人類有重要意義的科研成果順利完成，同時他們將把這項科研成果免費向全世界公開。圖為在顯微鏡下看到的人類染色體。 人類的體細(xì)胞的正常染色體組型(男性)如下圖所示：46條染色體，相互構(gòu)成23對，其中1號22號是常染色體，還有1對是性染

13、色體XY。依據(jù)染色體的大小和著絲粒的位置等特征，可以將這些染色體分為七組(見下頁表)。 三. 實驗材料 人類體細(xì)胞有絲分裂中期染色體放大照片，剪刀，鑷子，膠水。 四. 實驗步驟1計數(shù)：統(tǒng)計照片上人類(男性或女性)染色體的數(shù)目，然后，將每條染色體分別剪下。2配對、分組：按照染色體的大小及著絲粒的位置(見表)，將所有染色體配對并分為7組。3調(diào)整：仔細(xì)觀察各個染色體的特征，如果發(fā)現(xiàn)有排列順序不適當(dāng)?shù)模瑧?yīng)該及時進(jìn)行調(diào)整。4 .染色體排列：染色體對從大到小，短臂向上、長臂向下，各染色體的著絲粒排在一條直線上。有特殊標(biāo)記的染色體（如含有隨體的）以及性染色體等可單獨排列。 5粘貼：將以上各組染色體，按順序粘

14、貼。 著絲粒是染色體的最顯著特征，堿性染料染色著色淺，且表現(xiàn)縊縮，所以也叫主縊痕（primary constriction）。著絲粒連接兩個染色單體，并將染色單體分為兩臂，較長的稱為長臂（q），較短的稱為短臂（p）。根據(jù)著絲粒在染色體上所處的位置，可將染色體分為4種類型：中著絲粒染色體（metacentric chromosome），兩臂長度相等或大致相等；近中著絲粒染色體（submetacentric chromosome），細(xì)胞分裂后期移動時呈L型；近端著絲粒染色體（acrocentric chromosome），具有微小短臂，細(xì)胞分裂后期移動時呈棒形；端著絲粒染色體（telocentri

15、c chromosome），著絲粒位于染色體一端。 染色體畸變綜合癥染色體病（染色體畸變綜合癥） 先天性的染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)異常所引起的疾病。共有表型：智力低下，發(fā)育遲緩染色體病常染色體病性染色體病一常染色體病共有表型： 智力低下（先天性、非進(jìn)行性） 生長發(fā)育遲緩 先天性心臟病 皮紋改變：通貫手、atd角增大、 弓形紋多 五官、四肢畸形（一）三體綜合癥先天愚型（ 21三體、owns 綜合癥） 主要臨床表現(xiàn)：智力低下，生長發(fā)育遲 緩，特殊面容、皮紋。 核型：47, XX（XY）, +21- 95% - 5% 產(chǎn)生機理：母親的卵子形成過程中21 號染色體不分離嵌合型（46 / 47,+21）易位型2

16、13 三體（Patau 綜合癥） 核型：47, XX (XY) , +13-80% （高齡孕婦減數(shù)分裂中13號染色體不分離）-20%嵌合型：46 / 47，+13易位型：多為羅伯遜易位如：t (13q14q) t (13q13q)3. 18三體（Edwards 綜合癥） 核型：47, XX（XY）, + 18-80% 易位型、嵌合型-20%（二）單體及部分單體綜合癥 常染色體單體性致死（死胎、流產(chǎn)） 例：5p 綜合征 46, XX（XY）, del ( 5 ) ( p15 ) 二. 性染色體異常綜合癥(一) 性染色體與性別決定性別決定X染色體與X染色質(zhì) Lyon 假說: 女性的兩條X 染色體中

17、，只有一條有 活性，另一條無活性，并在間期形成 X 染色質(zhì)。 X 染色體數(shù) = X 染色質(zhì)數(shù)+1 失活的 X 染色體可隨機地來自父親 或母親，但一旦在胚胎早期細(xì)胞中 決定以后，將延續(xù)于這個細(xì)胞的后 裔中。例：抗血友病球蛋白與血友病 A（二）性染色體病 共有表型 性發(fā)育不全或兩性畸形，有的患者只表現(xiàn)為生殖能力差，原發(fā)性閉經(jīng)，智力稍差等。1. Turner 綜合癥（性腺發(fā)育不全） 核型：45，X 部分為 45, X / 46, XX產(chǎn)生機理：母親卵子形成過程中X染色體不分離2. Klinefelter 綜合癥 （先天性睪丸發(fā)育不全） 核型：47, XXY- 80% 產(chǎn)生機理：雙親的配子形成過程中

18、染色體不分離46, XX / 47, XXY46, XY / 47, XXY46, XX / 46, XY- 20%3. XYY 綜合癥 核型: 47, XYY 少數(shù) 46, XY / 47, XYY4. X 三體綜合癥 核型: 47, XXX5. 脆性 X 染色體綜合癥 ( fragile X ) 脆性部位 ( fragile site ): 在染色體的某一特定部位上恒定地出現(xiàn)裂隙和趨向于斷裂的部位，是可遺傳的特征。 脆性 X 染色體（fra X ）： 具有脆性部位的 X 染色體（X q2728) 脆性 X 染色體綜合癥特點： 中度重度智力低下 語言障礙 特殊體征：長臉、招風(fēng)耳、大睪丸發(fā)病機理