【基础知识】光学显微镜的基本观察方式——荧光观察

显微镜荧光观察Fluorescence Microscopy),是一种利用荧光显微镜进行的观察方法,这种方法依赖于荧光物质在特定波长光照射下发射出波长更长光的特性使之发出荧光,然后在显微镜下观察物体的形状及其所在位置。

 

荧光显微镜被广泛应用于细胞生物学、神经生物学、植物学、微生物学、病理学、遗传学等多个领域。其观察的对象包括细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。另有一些物质本身虽不能发荧光,但如果用荧光染料或荧光抗体染色后,经激发光照射亦可发荧光。荧光显微镜可以对这些物质进行定性和定量研究。

 

当特定波长(即激发波长)的光线照射到分子上,尤其是那些具备荧光特性的分子时,光子会与分子的电子发生相互作用并被其吸收。这一吸收过程导致电子从它们原本稳定的基态(S0)跃迁到更高的能级状态,即激发态(S1’)。这一跃迁现象被形象地称为“激发”。然而,激发态的存在是短暂的,其寿命通常只有10的负9次方至10的负8次方秒。在这短暂的时间里,电子会不可避免地损失部分能量。随后,当电子从激发态(S1)返回至基态时,它们会释放出在激发过程中剩余的能量。这一能量的释放形式特别有趣,它并非以热能或其他形式散失,而是以光子的形式再次被释放出来。值得注意的是,这些释放出的光子的波长会比原先激发光的波长更长,这也意味着它们的能量更低。这一特性在光谱上表现为一种位移,被科学界称为“斯托克斯位移”。

 

对于显微镜,荧光是最为实用的一种冷发光。荧光素可以很容易地通过特定的光源(如灯和滤光系统或激光器)在特定波长下激发,发射光和激发光可以通过波长来加以区分(斯托克斯位移)。利用荧光成像,实验室人员可以对细胞内的分子数量和位置进行特征描述。荧光显微镜的另一个优点是可以同时使用几种荧光素。荧光素只需其激发和发射波长不同即可。因此,不同目标分子均可同时观察并开展大量的实验,例如开展共定位的研究等。

 

在进行荧光观察时,通常需要准备荧光标记的生物样本,并确保样本处理和标记的质量良好。同时,需要调节显微镜的亮度和对比度,调节目镜的光圈和焦点,并使用适当的滤光片来选择激发光和发射光的波长。最后,切换到荧光模式,确保荧光源充分照射样本,从而获得清晰的荧光图像。

 

综上所述其:

 

优点:
检出能力高(放大作用)
对细胞的刺激小(可以活体染色)
能进行多重染色


用途:
物体构造的观察——荧光素
荧光的有无、色调比较进行物质判别——抗体荧光等
发荧光量的测定对物质定性、定量分析


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