生物电镜技术在生物医学领域中的应用摘要: 随着现代医学细胞超微结构及分子生物学等学科的迅速发展，电子显微镜技术并未像某些人预测的那样随着免疫组化技术的发展而进入了末日。

相反,电子显微镜技术也正向超,高分辨率、生物分子及原子水平发展。

口述（近年来越来越多的事实证明电镜在人体各种疾病的诊断中仍然发挥着重要的作用。

）生物电镜技术在生物和临床医学疾病诊断中作出了巨大的贡献, 并不断开辟着生物医学研究的新领域, 主要从细胞、亚细胞的形态结构上阐明疾病的发生、发展及转归规律, 丰富了传统病理学的知识。

口述比如：1.通过对亚细胞结构和病原体的观察, 在生物医学领域利用高性能的电子显微镜观察细胞中各种细胞器正常的和病理的超微结构, 诸如内质网、线粒体、高尔基体、溶酶体、细胞骨架系统等, 对探明病因和治疗疾病有很大帮助。

2.通过研究细胞结构和功能的关系, 也可以研究细胞的通讯与运输、分裂与分化、增殖与调控等生命活动的规律, 电子显微镜也可结合各种制样技术观察病毒、细菌、支原体、生物大分子等的超微结构, 是现代生物医学研究不可替代的工具。

口述（随着电镜技术的不断改进以及与多种研究手段相结合, 电子显微镜将在生物医学领域应用会更加广泛。

）口述：引言：首先，我们需要知道的是生物电镜技术是医学生物学工作者深入研究机体的超微结构及其功能的有利手段之一。

所谓超微结构，一般指光学显微镜所不能分辨的组织、细胞的细微形态结构（亚显微结构）以及生物大分子的结构。

在形态学科，如解剖学、组织学、胚胎学、细胞学、病理学、微生物学、寄生虫学等等之中，电子显微镜技术已成为研究结构的常规方法。

在某些机能学科，如生理、生物化学、病理生理、药理等。

此外，在临床医学、环境保护科学以及中草药的研究等，电镜技术也做出了重要的贡献，并不断开辟着生物医学研究的新领域，主要从细胞，亚细胞的形态结构上阐明疾病的发生，发展及其病理转归规律。

而随着电镜技术的不断改进以及与多种研究手段相结合，电镜技术在生物医学的应用将更加广泛。

下面，我们小组将对生物电镜技术在生物医学领域中的应用稍作讲解。

分为两个部分。

正文：一．生物电镜技术在生物和医学中的研究历史电子显微镜诞生于二十世纪30年代，德国的 Bruche和 Johannson根据电子光学原理，以电子束为介质用电子柬和电子透镜代替传统的光束和光学透镜，制造出了第一宋菲君型传头式电子显微镜。

但直到60年代以前,电子显微镜在生物医学中的应用主要限于细胞生物学、微生物、实验病理学等研究领域，60年代初期人们开始将电子显微镜应用于人体病理标本,通过对这些人体病理标本的超微结构分析,人们进一步了解了疾病的病理变化及其发生机制,也同时认识到电镜做为一个新的诊断工具可直接为临床服务,为某些疾病的诊断提供重要的形态依据。

60年代、70年代是国际上诊断电镜发展的黄金时代,越来越多的疾病通过电镜检查而得到确诊,越来越多的病理学家认识到了电镜诊断的价值,电镜逐渐成为病理诊断的一个基本工具,欧美国家中几乎所有大的医疗中心及医院都将电子显微镜用于疾病的研究和诊断。

(世界上第一台电子显微镜)随着科学技术的发展,相继出现的能直接观察样品表面立体结构的扫描电子显微镜（SEM），能进行活体观察的超高压电镜（HVEM），能在观察样品形态结构的同时进行微区化学成份及结构分析，灵敏度达到10-20g的分析电镜（AEM）和兼有扫描电镜。

透射电镜以及探针显微分析仪的多功能的扫描透射电子显微镜（STEM）等各种类型的电子显微镜。

电子显微镜技术的发展不仅表现在仪器本身性能的高度完善和种类的明显增多上，还突出地反映在与其相应的各种样品制备和应用技术上。

人们从常规的超薄切片技术开始，研究出了各种各样的技术方法，例如能增加样品反差的金属投影技术，能用透射电镜观察样品表面结构的复型技术，便于观察微小颗粒材料的负染色技术。

能暴露出样品内部结构的冷冻断裂和冷冻复型技术，能进行生物合成、转移定位研究的电镜放射自显影技术，利用抗原抗体相互作用特异性结合为基础的免疫电镜技术，利用特异的化学反应产生细胞化学产物（不溶性电子致密沉淀物）来识别和定位的电镜细胞化学技术。

用来分析各种不同组织细胞中存在的元素的微区成份分析技术。

而现在，随着电镜技术的放大倍数已从第一台的十几倍提高到现在的百万倍, 因此在生物医学领域利用高性能的电子显微镜观察细胞中各种细胞器正常的和病理的超微结构, 诸如内质网、线粒体、高尔基体、溶酶体、细胞骨架系统等, 对探明病因和治疗疾病有很大帮助。

通过研究细胞结构和功能的关系, 也可以研究细胞的通讯与运输、分裂与分化、增殖与调控等生命活动的规律, 电子显微镜也可结合各种制样技术观察病毒、细菌、支原体、生物大分子等的超微结构, 是现代生物医学研究不可替代的工具。

二．生物电镜在生物和医学领域中的当前应用状况参考相关文献对电子显微镜技术在肿瘤诊断、病毒和病毒性疾病、系统性疾病等研究领域的应用做简要概述, 说明其是现代临床研究和疾病诊断当前应用状况。

1.电镜在病毒性疾病的诊断应用揭示病毒的结构或新病毒的发现与鉴别都是电镜的经典应用, 因为病毒是最小的生命形态, 只有应用电镜才可以对它进行直接观察, 在整个生物医学界, 利用电镜研究受益最多的是病毒学领域。

病毒性疾病的诊断离不开电镜,电子显微术是确定各种病毒形态结构最有用的工具。

传统的超薄切片可供观察感染细胞内病毒的大小、形态、排列及其复制组装、成熟的过程以及某些有包膜病毒的芽生成熟的部位和病毒包涵体的形态特征。

电镜负染技术是一种快速简便的操作程序,也是病毒性致病因子电镜诊断常用的方法之一,在新病毒的发现中作出了重要贡献。

免疫电镜技术的应用更提高了病毒快速诊断的敏感性和特异性。

依据电镜下病毒形态结构特征,包括衣壳的对称性、壳微粒数和排列方式、核衣壳在细胞内复制组装的部位、病毒体的形态和大小以及螺旋对称核衣壳的直径等,再结合病毒的核酸和蛋白分子生物学特性,可以对致病病毒进行鉴定和分类。

鉴别诊断病毒主要有两种方法：目前,电镜技术不仅成为病毒快速诊断的常规技术手段, 而且在肿瘤病毒基因等重要研究领域中也起着不可替代的作用。

1.一般组织内的病毒, 可以利用超薄切片技术进行。

通过取材、固定、脱水、浸透、包埋、聚合、修块、超薄切片及染色后用透射电镜观察病毒大小、形态、排列及其复制组装、成熟的过程及病毒包涵体的形态特征。

通过形态特征再结合病毒的核酸和蛋白分子生物学特性, 可以对致病病毒进行鉴定和分类。

2.鉴别诊断病毒的另外一种方就是负染技术。

电镜负染技术是一种快速简便的操作程序, 是病毒性致病因子电镜诊断常用的方法, 在新病毒的发现中作出了重要贡献。

一般是将病毒分离提纯出来, 分离提纯主要是将病毒从细胞中裂解出来, 然后进行离心沉淀30min 除去细胞碎片, 取上清液制片, 然后进行染色。

如果病毒含量太少, 则需制成悬浮液制片。

制片后用磷钨酸染液染色约1min 左右后晾干,然后上电镜观察病毒的形态、结构等特征以鉴别诊断病毒属性。

负染色的特点是反差强, 分辨力高, 操作简便, 节省时间, 可以看到病毒的亚单位结构。

免疫电镜技术能使抗原和抗体在超微结构水平上得到精细检测和定位, 陈德蕙等报道免疫电镜技术的应用更提高了病毒快速诊断的敏感性和特异性。

常国权等应用固相免疫电镜技术成功地对鸡贫血病病毒( CAV ) 进行了检测;焦仁杰用生物素标记腺病毒的基因探针与整装抽提的细胞进行电镜原位杂交技术, 成功地证明了腺病毒DNA 与核骨架的紧密结合关系和胶体金颗粒族状与串珠状结合在核骨架上;程安春等采用胶体金标记羊抗兔的免疫电镜技术检测了鸭肝炎病毒( DVHV ) QL7。

目前, 国外研究人员已利用该项技术成功地检测出了猪传染性胃肠炎冠状病毒( T GEV ) 、犬细小病毒( CPV) 、SV40病毒、轮状病毒、Sabin 毒株及西方型马脑炎病毒(WEEV) 。

因此, 病毒性疾病的诊断离不开电镜, 电子显微技术是确定各种病毒形态结构最有用的工具。

另外,电镜技术对研究某些病毒感染的发病机理也很有帮助。

例如Geisbert等研究人报道了马尔堡出血热病人的电镜观察结果是先前无人报道过的。

他们发现在胰岛中有病毒感染,巨噬细胞是最早受病毒攻击的靶细胞，肝细胞、肾上腺皮质和髓质细胞以及纤维母细胞也是病毒复制的重要部位。

2.电镜技术在肿瘤鉴别诊断中的应用电子显微镜技术的应用是建立在光学显微镜的基础之上的, 光学显微镜的分辨率为0. 2Lm, 透射电子显微镜的分辨率为0. 2nm, 也就是说透射电子显微镜在光学显微镜的基础上放大了1000 倍。

因此,透射电子显微镜突破了光学显微镜分辨率低的限制, 成为了诊断疑难肿瘤的一种新的工具，辅以免疫组织化学等技。

（可口述？）一般讲,使用这些技术,绝大部分肿瘤都得以明确诊断。

但有些肿瘤的诊断及鉴别诊断,电镜所起的作用很大, 有研究报道电子显微镜技术通过超微结构观察可以区分如无色素性黑色素瘤、肥大细胞肿瘤、嗜酸细胞瘤、肌源性肿瘤、软组织腺泡状肉瘤及神经内分泌肿瘤癌、黑色素瘤和肉瘤以及腺癌和间皮瘤; 可区别胸腺瘤、胸腺类癌、恶性淋巴瘤和生殖细胞瘤; 可区别神经母细胞瘤、胚胎性横纹肌瘤、Ew ing 氏肉瘤、恶性淋巴瘤和小细胞癌; 可区别纤维肉瘤、恶性纤维组织细胞瘤、平滑肌肉瘤和恶性神经鞘瘤以及区别梭形细胞癌和癌肉瘤等对于这些肿瘤,光镜有时难以明确诊断。

如以神经内分泌肿瘤的诊断即为佐证。

神经内分泌肿瘤都含有神经内分泌颗粒,不论其分化程度如何,是原发的还是转移的,在电镜下都很易识别。

另外,通过对此类瘤细胞分泌颗粒及其他超微结构特点的识别,还可以对一些内分泌肿瘤作进一步的功能分类。

以上这些都是光镜难以做到的。

有研究报道, 无色素性肿瘤、嗜酸细胞瘤、肌原性肿瘤、软组织腺泡状肉瘤及神经内分泌肿瘤这些在光镜很难明确诊断的肿瘤, 利用电镜可以明确诊断。

电镜主要是通过对超微结构的精细观察, 寻找组织细胞的分化标记, 确诊和鉴别相应的肿瘤类型。

细胞凋亡与肿瘤有着密切的关系, 电镜对细胞凋亡的研究起着重要的作用, 因此利用电镜观察细胞的超微结构病理变化和细胞凋亡情况, 将为肿瘤的诊断和治疗提供科学依据。

3.电镜对非肿瘤性疾病的诊断应用3.1电镜在肾活检病理诊断中应用电镜对其它各器官系统疾病的病理诊断,在许多单位受到重视,但用得最多的是肾脏活检和某些皮肤疾病的诊断。

肾穿活检对了解疾病发生、发展及选择治疗方法是十分重要的, 可以提高诊断的准确性。

对肾脏病的诊断,通常将光镜、免疫荧光光镜和电镜观察三者结合。

临床上,有时仅靠光镜难以对疾病明确诊断,而电镜具有高分辨性能,可以获得许多不为光镜捕捉到的信息,往往就是这些信息,为疾病的正确诊断提供了宝贵的资料,甚至修正光镜的诊断结论。