结构生物化学/显微镜
显微镜是一种经常用于研究细胞（内部和外部）的技术。两种最常见的显微镜类型是光学显微镜和电子显微镜。
三种类型的光学显微镜是荧光显微镜、相差显微镜和共聚焦显微镜。
1) 荧光显微镜通过用荧光染料或抗体标记细胞中的分子来显示其位置。
2) 相差显微镜通过放大密度的变化来增强细胞的对比度。
3) 共聚焦显微镜使用激光和特殊光学器件来对荧光染色细胞进行光学切片。
两种类型的电子显微镜是扫描电子显微镜和透射电子显微镜。
1) 扫描电子显微镜显示细胞或样本表面的三维图像。
2) 透射电子显微镜用于对细胞或样本进行切片。
光学显微镜与电子显微镜的区别在于，电子显微镜使用的是电子束而不是光。
显微镜的关键是放大倍数和分辨率（清晰度），以便能够在细胞中看到您想要找到的东西。
扫描电子显微镜的工作原理是让电子束扫描整个物体。这个过程可以与三维扫描仪相关联，三维扫描仪获取物体上每个原子的位置数据，以创建反映数据的计算机生成模型。通过检测入射电子引起其他电子的发射、散射或激发的碰撞行为来获取此位置数据。其他数据，例如由电子散射产生的 X 射线包的速率和数量，也可以用于为计算机模型提供更多细节。
为了为显微镜提供最大的放大能力，通过围绕光束关键部分的铜线圈中包含的电压波动来维持电磁场。这种磁场用于保持非常精确的线性电子束以扫描物体。这些“扫描”线圈也是使光束能够相应地定向和调整自身以正确扫描样品的原因。
电子显微镜在科学家可视化微小样本（其中一些样本比物理上更小的最小的光频率还要小）方面特别受欢迎。正是光学显微镜的这种固有缺陷阻止了普通显微镜观察纳米结构，因为用于观察的“光”太大了，无法观察到那么小的东西。鉴于电子的德布罗意波长能够比普通光短几千倍，因此电子束是观察分子结构的首选波粒。
原子力显微镜 (AFM) 是一种高分辨率成像技术，分辨率达到纳米级。有趣的是，这是一种比预期的光学衍射极限高 1000 倍的分辨率。最初的 AFM 是扫描隧道显微镜的衍生产品，由格尔德·宾尼希和海因里希·罗勒在 1980 年代的瑞典苏黎世设计。如今，AFM 被广泛用于亚细胞、纳米尺度上的研究。
AFM 具有一个悬臂梁，末端有一个尖锐的探针。该探针用于扫描感兴趣的表面，该表面安装在玻璃表面上。悬臂梁靠近样本表面。微小力作用在弹簧原理（胡克定律）上，由探针和样本之间的相互作用引起，通过化学相互作用，例如范德华力、毛细管力、静电力和磁力，仅举几例。这些各种力会导致悬臂梁的测量偏转。当悬臂梁探针在样本表面上轻敲时，悬臂梁的组件在 x、y 和 z 方向上不断测量，以创建基于悬臂梁探针运动的幅度、相位和其他特征的计算构建的图像。通过跟踪悬臂梁的运动，可以分析样本表面并生成三维图像，例如幅度和相位轨迹。
原子力显微镜在学术实验室环境中被广泛使用。加州大学戴维斯分校蒂娜·杰奥博士领导的研究小组专注于使用原子力显微镜探索纤维素的表面化学和结构，纤维素是植物细胞壁中的多糖成分。通过对纤维素结构的研究，旨在了解诸如纤维素酶之类的酶作用于细胞壁释放可溶性可发酵糖的机制，以优化将糖转化为第二代纤维素基生物燃料的效率。该小组使用甲基三甲氧基硅烷 (MTMS) 的化学气相沉积和离心分离将纯化的巨藻基纤维素粘附到硅化的玻璃上。用 AFM 对湿纤维素和纤维素酶进行成像。时间推移 AFM 提供了对纤维素酶通过成像将纤维素分解为β-葡聚糖环的机制的见解。
参考文献 1. http://www.nanoscience.com/education/afm.html 2. Santa-Maria, M. and T. Jeoh. 2010. "Molecular-scale investigations of cellulose microstructure during enzymatic hydrolysis." Biomacromolecules 11(8):2000 - 2007. 3.http://bae.engineering.ucdavis.edu/pages/faculty/jeoh.html
透射电子显微镜的操作与扫描电子显微镜类似，但它不是让电子束单独扫描样品的表面，而是将电子穿过超薄的样品。然后，电子探测器检测由此产生的电子碰撞，以创建所成像样品的模型。从根本上讲，透射电子显微镜与扫描变体相似，它们只是在图像创建方式上有所不同。该系统的缺点是它需要创建非常薄的样品才能让电子束穿过，这是一个非常细致且费力的过程。此外，电子束还存在损坏薄生物样品的风险。
用于用样品成像的电子源。它们有两种类型。热离子：这种类型的电子源利用灯丝中的热能来发射电子。场发射：使用电场来发射电子
扫描电子显微镜的透镜是将来自电子枪的电子集中成细线性束的组件。这些透镜使用磁性而不是光学棱镜来微调电子束。
样品存储在样品室内，并为电子枪和电子探测器提供焦点。
它们排列在样品室周围，用于观察任何散射的电子以及电子碰撞产生的任何射线。
几乎整个电子显微镜的壳体。需要真空才能运行电子显微镜，因为任何较低的压力都会导致电子束产生意外的电子碰撞和干扰。
Reece, Jane (2011). 生物学. Pearson. ISBN 978-0-321-55823-7. {{cite book}}: 忽略的文本 "合著者+Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson" (帮助)
Atteberry, Johnathan. "HowStuffWorks “扫描电子显微镜的关键组件”" HowStuffWorks “科学” Discovery. 网页. 2011 年 12 月 1 日. <http://science.howstuffworks.com/scanning-electron-microscope2.htm>
"透射电子显微镜: 事实、讨论论坛和百科全书文章。" AbsoluteAstronomy.com. 网页. 2011 年 12 月 1 日. <http://www.absoluteastronomy.com/topics/Transmission_electron_microscopy>.