透射電子顯微鏡的原理與演示

　　解剖、觀察和分析歷來是生物學研究的基本手段。用顯微鏡於細胞解剖觀察的主要工具就是顯微鏡，它是我們觀察細胞形態最常用的工具。但其分辨率的最小數值不會小於0。2mm(紫外光顯微鏡的分辨率也只能達到0。1mm)， 這一數值是光學顯微鏡分辨率的極限。限制顯微鏡分辨率的關鍵因素是光的波長(光的衍射效應)，顯微鏡無論制作得如何精密放大鏡都無法突破這一極限， 一般顯微鏡設計的最大放大倍數為1000~1500倍， 因為將0。2mm的質點放大到0。2~0。3mm(人肉眼的分辨率)就可以辨認清楚。如果分辨率不再提高， 只提高放大倍數毫無意義，並不能增望遠鏡加天文望遠鏡圖像的清晰度。

　　在光學顯微鏡下小於0。2mm的一些細微結構，即便是再提高放大倍數也無法看清，這些結構稱為亞顯微結構(submicroscopic structure)或超微結構(ultramicroscopic structure； ultrastructure)要想看清這些結構，就必須選擇波長更短的光源，以提高顯微鏡的分辨率。於是，德國柏林大學的E。 Ruska等便選擇了電子束為光源來突破光學顯微鏡分辨率的極限，終於在1938年研制出了世界上第一台實用透射電子顯微鏡(transmission electron microscope， TEM)。目前所使用的顯微鏡， 根據光源不同，可分為光學顯微鏡(簡稱光鏡)和電子顯微鏡(簡稱電鏡)兩大類。前者以可見光(紫外光顯微鏡以紫外光)為光源， 後者則以電子束為光源。電鏡的問世，為細胞生物學的研究打開了局面。尤其是1953年瑞典學者成功制造出的超薄切片機金相顯微鏡以及隨後相繼出現的各種電子染色技術，使超薄切片技術得到快速發展和完善，從而大大推動了電鏡在生物學研究領域中的廣泛使用。

　　目前，電鏡技術在細胞生物學研究領域中已由細胞水平發展到了分子和原子水平。英國學者A。 Klug博士已將高分辨電鏡技術應用到了生物大分子的結構測定上，在核酸-蛋白質復合體的晶體結構研究中做出了突出成就，在1982年他也因此獲得了諾貝爾化學獎。現在，電鏡已經成為細胞生物學、分子生物學和分子遺傳學等不可缺少的重要研究手段之一，仍然將為細胞生物學等生物學領域的研究做出應有的貢獻。