細菌鞭毛的負染色方法

2021-02-19 清華細胞生物學平臺

        細菌是生物的主要類群之一,也是常見的基因工程模型。細菌作為原核生物沒有特定的細胞核,它的遺傳物質散落在細胞質中,基本的細胞結構還有細胞膜、細胞壁。鞭毛是某些細菌特有的運動器官,細菌可以通過調整鞭毛的旋轉方向來改變運動狀態。細菌的鞭毛自細胞膜長出,游離於細菌細胞外,鞭毛的長度常超過菌體若干倍。在做電鏡實驗時,鞭毛由於反差弱,可視化往往需要藉助負染色。

負染之後的鞭毛結構在深色背景下呈陰性反差,結構清晰可見。關於負染色的原理背景可參見往期內容:負染色原理

        所有的電鏡下直接觀察,都需要以懸液的形式進行。在這種懸浮液中,樣品必須達到一定的濃度和純度。另外,電鏡實驗通常使用對數生長期的細菌,因為在這個期間細菌的生理活動最為活躍,而且活細菌的數量基本接近於總數。

      細菌樣品的觀察可以現取現用。如果細菌培養於固體培養基,可以從菌落上挑一點細菌溶解在純水裡。如果細菌培養於液體培養基,培養液除了有細菌,也可能有很多次級代謝產物,內含的雜質或者晶體會嚴重幹擾成像。所以樣品在包被完後,需要用純水洗一下銅網。如果細菌培養到理想的時期,但短時間內無法安排電鏡實驗,則需要對細菌進行固定。任何生命體,在停止培養後都會有自溶、破碎現象,固定即用化學或者物理的方法快速的殺死細菌,目的是儘可能使細胞中的各種細胞器以及大分子保持原有生活狀態,不發生位移,使得組織結構變化最小,最大化地接近生物體生活狀態。具體方法是將細菌在固定液(2.5%戊二醛+2%多聚甲醛 )中重懸。一定要保證固定液和單個的細菌充分接觸。固定之後,可將細菌懸液在4℃保存數月。

 具體染色方法:

1. 在實驗開始之前要做好準備工作。保證桌面乾淨, 準備好碳膜和鑷子。將封口膜貼在桌子上。

2. 在封口膜上滴樣品、純水、染液的液滴。液滴不宜過大,20微升左右即可。將銅網輕輕放在液滴上,讓有碳膜的那一面接觸液滴。靜置2分鐘。

3. 夾起銅網,用濾紙從側面吸取銅網上的水分,再將銅網轉移至純水液滴(如需水洗)或染液液滴。靜置1分鐘。

4. 夾起銅網,用濾紙吸乾多餘染液,放入樣品盒中風乾。

注意事項:

1. 鞭毛在細菌死亡後極易脫落,應選擇對數生長期的細菌及時制樣或固定。

2. 在處理液體培養基中的細菌樣品時,應避免高轉速離心以及強水流重懸。

3. 如果鞭毛依然有脫落情況發生,可用固體培養基培養菌落,在菌落上直接滴加純水,並在液滴上放銅網直接包被,以減少後續操作帶來的鞭毛損傷。

4. 為避免負染色汙染,應在染色前確定染液澄清透明,無肉眼可見沉澱,並在使用時離心取上清。

參考文獻:

1. Hayat, M. A. Basic Electron MicroscopyTechniques[J]. transactions of the americanmicroscopical society, 1972, 92:209–279.

2. Chance D L, Mawhinney T P. Using Negative Staining TEM to Study Structure/Function Relationships ofCystic Fibrosis Host-Adapted Opportunistic Pathogen Pseudomonas aeruginosa[J].Microscopy & Microanalysis, 2017, 23(S1):1354-1355.

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