一、電子顯微鏡與光學顯微鏡的主要區別
顯微鏡的分辨率取決于所用光的波長,1933年開始出現的電子顯微鏡正是由于使用了波長比可見光短得多的電子束作為光源,使其所能達到的分辨率較光學顯微鏡大大提高。而光源的不同,也決定了電子顯微鏡與光學顯微鏡的一系列差異。
根據電子束作用于樣品的方式的不同及成像原理的差異,現代電子顯微鏡已發展形成了許多種類型,目前最常用的是透射電子顯微鏡(transmission electron microscope)和掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope),前者總放大倍數可在1000-1000000倍范圍內變化,后者總放大倍數可在20-300000倍之間變化。本實驗主要介紹這兩種顯微鏡樣品的制備。
二、器材
1.菌種 大腸桿菌(大腸埃希氏菌,Escherichia coli)斜面。
2.溶液或試劑 醋酸戊脂,濃硫酸,無水乙醇,無菌水,2%磷鎢酸鈉(pH6.5-8.0)水溶液,0.3%聚乙烯甲醛(溶于三氯甲烷)溶液,細胞色素c,醋酸銨,質粒pBR322。
3.儀器或其他用具 普通光學顯微鏡,銅網,瓷漏斗,燒杯,平皿,無菌滴管,無菌鑷子,大頭針,載玻片,細菌計數板,真空鍍膜機,臨界點干燥儀等。
三、操作步驟
(一)透射電鏡的樣品制備及觀察
1.金屬網的處理
光學顯微鏡的樣品是放置在載玻片上進行觀察。而在透射電鏡中,由于電子不能穿透玻璃,只能采用網狀材料作為載物,通常稱為載網。載網因材料及形狀的不同可分為多種不同的規格,其中最常用的是200-400目(孔數)的銅網。網在使用前要處理,除去其上的污物,否則會影響支持膜的質量及標本照片的清晰度。本實驗選用的是400目的銅網,可用如下方法進行處理:首先用醋酸戊酯浸漂幾小時,再用蒸餾水沖洗數次,然后再將銅網浸漂在無水乙醇中進行脫水。如果銅網經以上方法處理仍不干凈時,可用稀釋的濃硫酸(1:1)浸1~2分鐘,或在1% NaOH 溶液中煮沸數分鐘,用蒸餾水沖洗數次后,放入無水乙醇中脫水,待用。
2.支持膜的制備
在進行樣品觀察時,在載網上還應覆蓋一層無結構、均勻的薄膜,否則細小的樣品會從載網的孔中漏出去,這層薄膜通常稱為支持膜或載膜。支持膜應對電子透明,其厚度一般應低于20nm;在電子束的沖擊下,該膜還應有一定的機械強度,能保持結構的穩定,并擁有良好的導熱性;此外,支持網在電鏡下應無可見的結構,且不與承載的樣品發生化學反應,不干擾對樣品的觀察,其厚度一般為15nm左右。支持膜可用塑料膜(如火棉膜、聚乙烯甲醛膜等),也可以用碳膜或者金屬膜(如鈹膜等)。常規工作條件下,用塑料膜就可以達到要求,而塑料膜中火棉膠膜的制備相對容易,但強度不如聚乙烯甲醛膜。
(1)火棉膠棉的制備
在一干凈容器(燒杯、平皿或下帶止水夾的瓷漏斗)中放入一定量的無菌水,用無菌滴管吸2%火棉膠醋酸戊酯溶液,滴一滴于水面中央,勿振動,待醋酸戊酯蒸發,火膜膠則由于水的張力隨即在水面上形成一層薄膜。用鑷子將它除掉,再重復一次此操作,主要是為了清除水面上的雜質。然后適量滴一滴火棉膠液于水面,火棉膠液滴加量的多少與形成膜的厚薄有關,待膜形成后,檢查是否有皺折,如有,則除去一直待膜制好。
所用溶液中不能有水分及雜質,否則形成的膜的質量較差。待膜成型后,可以側面對光檢查所形成的膜是否平整及是否有雜質。
(2)聚乙烯甲醛膜(formvar 膜)的制備
①洗干凈的玻璃板插入0.3% formvar溶液中靜置片刻(時間視所要求的膜的厚度而定),然后取出稍稍晾干便會在玻璃板上便形成一層薄膜;
②用鋒利的刀片或針頭將膜刻一矩形;
③將玻板輕輕斜插進盛滿無菌水的容器中,借助水的表面張力作用使膜與玻片分離并漂浮在水面上。
所使用的玻片一定要干凈,否則膜難以從上面脫落;漂浮膜時,動作要輕,手不能發抖,否則膜將發皺;同時,操作時應注意防風避塵,環境要干燥,所用溶劑也必需有足夠的純度,否則都將對膜的質量產生不良影響。