光學顯微鏡下能看到的結構有哪些?科學研究工具顯微鏡的使用和發展過程.

2021-01-17 學甫無境


例題1:質膜是細胞與周圍環境區分開的界面,下列敘述錯誤的是(    )

A.光學顯微鏡下可觀察到質膜呈兩條細線

B.質膜中磷脂的理化性質決定了脂雙層的形成

C.蛋白質的水溶性部分和脂溶性部分決定了其在膜中的分布

D.質膜的流動鑲嵌模型能很好地解釋變形蟲的胞吞攝食現象


解析:只有在電子顯微鏡下才能觀察到磷脂雙分子層,A錯誤;磷脂分子的性質頭部親水,尾部疏水,而細胞內外是液體環境,因此磷脂分子在細胞膜中呈雙層排列,而且頭部分布在外側,B正確;蛋白質分子因為組成其胺基酸的不同也有水溶性和脂溶性部分,決定了其在膜中的分布,C正確; 變形蟲的變形運動是細胞膜在發生不斷變化的複雜過程,流動鑲嵌模型能很好地解釋該現象,D正確。故答案為A。


試題2:下列有關光學顯微鏡的敘述,正確的是(   )

A.顯微鏡的放大倍數是指面積的放大倍數

B.用高倍鏡觀察葉綠體,能觀察到葉綠體由內膜、外膜、基粒和基質組成

C.觀察同一個裝片時,鏡頭的放大倍數越高,視野中看到的細胞數量越少

D.換用高倍鏡後,須先用粗準焦螺旋調焦,再用細準焦螺旋調至物像清晰


解析:顯微鏡的放大倍數是指長或寬的放大倍數,面積的放大倍數是顯微鏡放大倍數的平方,A錯誤;在高倍鏡下無法觀察到葉綠體的內膜、外膜、基粒和基質等亞顯微結構,B錯誤;觀察同一個裝片時,鏡頭的放大倍數越高,視野中看到的細胞數量越少,C正確;使用高倍鏡時,不能用粗準焦螺旋調焦,只能用細準焦螺旋調焦,D錯誤。故答案為C。




細胞膜(植物細胞的細胞膜只有在質壁分離的時候可以看到,正常的細胞細胞膜和細胞壁是在一起的),細胞質,細胞核的完整結構(核膜、核孔等是分辨不出來的)。當然,按照大學教材,細胞核也可以包括在細胞器中。


可以看到的細胞器:線粒體(用健那綠染色才能看到藍綠色的小點)、葉綠體、液泡,其中葉綠體和液泡選擇的教材有色素的話,就不需要染色。


染色體也是可以看到,需要鹼性染料染色。


以上結構的觀察都是在高中生物中出現的實驗,如質壁分離和復原實驗,觀察葉綠體和線粒體,有絲分裂的觀察等。




世界上第一臺電子顯微鏡出現在1931年,在此之前科學家不可能使用電子顯微鏡觀察細胞器,因此1931年之前確認的細胞器,只能通過光學顯微鏡發現。


例如,中心體,Edouard Van Beneden在1883年就觀察到了中心體,彼時科學家沒有電子顯微鏡可用,因此光學顯微鏡下是可以看到中心體的。


我們使用光學顯微鏡不能看到中心體,一方面是因為普通高中的光學顯微鏡解析度不高;另一方面中心體沒有明顯的光學特徵,需要染色後才能看到。類似的很多細胞器都是通過染色處理,然後在顯微鏡下觀察其存在。當然,光學顯微鏡只能確認細胞器的存在,並不能觀察到這些細胞器內部的精細結構,細胞器精細結構的觀察還需要藉助於電子顯微鏡。


總之,有時在表述光學顯微鏡下能不能看到什麼結構的時候,需要分辨外部形狀還是內部結構的同時,還要慎重考慮,不能一概而論。(參考生命教育公眾號)





1665年,Hooke(虎克):「細胞」名詞的由來便由虎克利用複合式顯微鏡觀察軟木塞上某區域中的微小氣孔而得來的。


1674年,Leeuwenhoek(列文虎克):發現原生動物學的報導問世,並於九年後成為首位發現「細菌」存在的人。


1833年,Brown(布朗):在顯微鏡下觀察紫羅蘭,隨後發表他對細胞核的詳細論述。


1838年,Schlieden and Schwann(雪萊敦及史汪):皆提倡細胞學原理,其主旨即為「有核細胞是所有動植物的組織及功能之基本元素」。


1857年,Kolliker(寇利克):發現肌肉細胞中之線粒體。


1876年,Abbe(阿比):剖析影像在顯微鏡中成像時所產生的繞射作用,試圖設計出最理想的顯微鏡。


1879年,Flrmming(弗萊明):發現了當動物細胞在進行有絲分裂時,其染色體的活動是清晰可見的。


1881年,Retziue(芮祖):動物組織報告問世,此項發表在當世尚無人能凌駕逾越。然而在20年後,卻有以Cajal(卡嘉爾)為首的一群組織學家發展出顯微鏡染色觀察法,此舉為日後的顯微解剖學立下了基礎。


1882年,Koch(科赫):利用苯胺染料將微生物組織進行染色,由此他發現了霍亂及結核桿菌。往後20年間,其它的細菌學家,像是Klebs and Pasteur(克萊柏和帕斯特) 則是通過顯微鏡下檢視染色藥品而證實許多疾病的病因。


1898年,Golgi(高爾基):首位發現細菌中高爾基體的顯微學家。他將細胞用硝酸銀染色而成就了人類細胞研究上的一大步。


1924年,Lacassagne(蘭卡辛):與其實驗工作夥伴共同發展出放射線照相法,這項發明便是利用放射性釙元素來探查生物標本。


1930年,Lebedeff(萊比戴衛):設計並搭配第一架幹涉顯微鏡。另外由 Zernicke(卓尼柯)在1932年發明出相位差顯微鏡,兩人將傳統光學顯微鏡延伸發展出來的相位差觀察使生物學家得以觀察染色活細胞上的種種細節。


1931年,恩斯特·魯斯卡通過研製電子顯微鏡,使生物學發生了一場革命。這使得科學家能觀察到像百萬分之一毫米那樣小的物體。1986年他被授予諾貝爾獎。


1941年,Coons(昆氏):將抗體加上螢光染劑用以偵測細胞抗原。


1952年,Nomarski(諾馬斯基):發明幹涉相位差光學系統。此項發明不僅享有專利權並以發明者本人命名之。


1981年,Allen and Inoue(艾倫及艾紐):將光學顯微原理上的影像增強對比,發展趨於完美境界。


1988年,Confocal(共軛焦)掃瞄顯微鏡在市場上被廣為使用。





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