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细胞成像技术  061M4013H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:徐涛等
课程编号: 061M4013H 课时: 60 学分: 4.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:徐涛等
英文名称: Cell Imaging Technologies

教学目的、要求

本课程重点讲述针对生命科学研究的光学成像和电子显微成像技术,在详细先容成像原理的基础上,向学生讲解各种成像技术的特点、优势、瓶颈以及其在具体细胞生物知识题研究中的应用。

预修课程

大学物理、大学数学、生物化学、细胞生物学

教 材

1. Kubitscheck, U. (2013). Fluorescence Microscopy: From Principles to Biological Applications (1st ed.). 2. SheppardCJR, & ShottonDavid. (1997). Confocal Laser Scanning Microscopy (Royal Microscopical Society Microscopy Handbooks). 3. WilliamsDavidB, & CarterCBarry. (2009). Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science(4 Vol set).

主要内容

基本教学内容与学时安排:

1.	细胞光学显微成像技术的综述(历史、分类、前沿)(1学时)徐涛
2.	光学成像基本原理(3学时)					黄韶辉
a)	光学显微镜的构造
b)	光学成像物理原理——几何光学及关键光学元器件
c)	光学成像物理原理——波动光学(光的干涉和衍射、阿贝成像原理、数值孔径、分辨率、点扩散函数等)
3.	荧光光谱和荧光分子(2学时)					黄韶辉
a)	荧光分子的光物理特性(激发/发射光谱、光吸取系数、光量子效率、光淬灭等)
b)	化学荧光分子
c)	蛋白荧光分子
d)	半导体荧光分子
4.	光学成像技术(透射成像、荧光成像)(7学时)		黄韶辉
a)	透射显微成像技术(光路调整、衬度增强技术)
b)	宽场荧光显微成像技术(光路设置、激发光源、滤色片、荧光探测器等)
c)	荧光共聚集扫描成像与转盘共聚焦成像、
d)	全内反射荧光显微镜
e)	多光子荧光显微镜
f)	反卷积荧光显微镜
g)	荧光光谱与成像技术的结合(FRAP/FRET/FLIM)
5.	超分辨率荧光显微成像技术(3学时)				徐涛
a)	单分子荧光定位超分辨显微成像技术(PALM/STORM/SOFI)
b)	点扩散函数工程超分辨显微成像技术(STED/RESOLFT)
c)	结构照明荧光显微技术(SIM, non-linear SIM)
6.	数字图像处理基本原理(2学时)					黄韶辉
a)	数字图像基础常识(像素、灰度、颜色等)
b)	数字图像基本处理(对比增强、图像过滤算法等)
7.	光学成像技术在细胞生物学研究中的应用(2学时)		徐涛
a)	膜转运研究
b)	细胞信号传导研究
8.	电子显微生物成像技术(3学时)					孙飞
a)	细胞电子显微成像技术综述(历史、应用和前沿)
b)	透射电子显微镜与扫描电子显微镜的构造和关键参数
c)	几何电子光学(球差、像散、慧差、色差)
d)	细胞电子显微成像的衬度
e)	细胞电子显微成像的要点
f)	三维重构技术及在细胞生物学研究中的应用
9.	生物电镜样品制备技术(6学时)					孙飞
a)	化学固定、脱水包埋技术
b)	超薄切片技术
c)	冷冻固定技术
d)	免疫标记技术
e)	冷冻蚀刻技术
f)	衬度增强技术
g)	冷冻超薄切片技术
10.	高级细胞电子显微成像技术和前沿(2学时)			孙飞
a)	扫描透射电子显微成像技术、能谱技术
b)	光电关联成像技术
c)	冷冻电镜技术
11.	上机实习(2学时)							孙飞
a)	荧光共聚焦扫描显微镜(1学时)
b)	透射电子显微镜(1学时)
12.	文献学习报告(6学时)		黄韶辉(3学时)、孙飞(3学时)
教学方式:80% 课堂授课+ 15% 研讨+ 5% 上机练习
考核方式:文献报告(40%)+ 考勤(5%)+课堂笔记(15%)+ 闭卷考试(40%)

参考文献

参考书:
1. Ayache, J., & Beaunier, L. (2010). Sample Preparation Handbook for Transmission Electron Microscopy: Methodology (2010th ed.).
2. Frank, J. (2006). Three-Dimensional Electron Microscopy of Macromolecular Assemblies: Visualization of Biological Molecules in Their Native State (2nd ed.).
3. Goldman, R. D., Swedlow, R. J., & Spector, L. D. (2010). Live Cell Imaging (2nd ed.).
4. Mondal, P. P., & Diaspro, A. (2013). Fundamentals of Fluorescence Microscopy: Exploring Life with Light.
5. Murphy, D. B., & Davidson, M. W. (2012). Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging (2nd ed.).
6. Pawley, J. (2006). Handbook of Biological Confocal Microscopy (3rd ed.).
7. Reimer, L., & Kohl, H. (2008). Transmission Electron Microscopy: Physics of Image Formation (Springer Series in Optical Sciences) (5th ed.).
8. Spence, J. C. (2013). High-Resolution Electron Microscopy (4th ed.).
9. Tanke, H. J., & Herman, B. (1997). Fluorescence Microscopy(Royal Microscopical Society Microscopy Handbooks).
10. Viswanathan, P. (2011). Electron Microscopy.

授课时间: 星期四, 第5、6、7节
授课地点: 教2-106
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

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