Confocal Microscopy Methods and Protocols (Methods in Molecular Biology) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Humana Press

作者:Paddock, Stephen W. 编

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:1999-01-15

价格:USD 104.50

装帧:Paperback

isbn号码:9780896035263

丛书系列:Methods in Molecular Biology

图书标签:

• 专业书
• English
• Confocal Microscopy
• Microscopy
• Cell Biology
• Molecular Biology
• Bioimaging
• Fluorescence Microscopy
• Protocols
• Methods
• Biotechnology
• Imaging Techniques

光学显微镜的精密世界：从基础原理到前沿应用 书籍简介 在生命科学和材料科学的浩瀚探索中，我们对微观世界的理解深度，很大程度上依赖于我们观测这些世界的工具。光学显微镜，作为人类最古老也最强大的观察利器之一，历经数百年发展，早已超越了最初简单的放大功能，进化成为能够揭示细胞内部复杂结构、分子动态变化以及材料微观特性的精密仪器。本书旨在为读者呈现光学显微镜这一激动人心的领域，从其坚实的基础原理，到层出不穷的创新技术，再到实际应用中的各种实用技巧，提供一个全面而深入的视角。 第一部分：光学显微镜的基础与原理 本部分将带领读者走进光学显微镜的世界，理解其核心工作原理。我们将从基础的光学物理学出发，深入探讨光的衍射、干涉、折射等现象，这些都是显微成像的基石。随后，我们将详细介绍不同类型显微镜的成像方式，包括： 明场显微镜 (Bright-field Microscopy)：作为最基础的显微镜类型，我们将解析其成像原理、光路设计以及在染色样品观察中的优势与局限。 相差显微镜 (Phase Contrast Microscopy)：理解如何将样品中不可见的相位变化转化为可见的亮度差异，尤其适用于观察未染色、透明的活体细胞，揭示其精细的细胞器结构。 微分干涉相差显微镜 (Differential Interference Contrast, DIC)：探索其独特的“雕刻”般的高对比度成像，以及如何利用偏振光和棱镜实现对样品表面和内部梯度结构的精细观察。 荧光显微镜 (Fluorescence Microscopy)：深入了解荧光标记技术，如免疫荧光、荧光蛋白标记等，以及激发光、发射光、滤光片等关键组件如何协同工作，实现对特定分子或结构的特异性可视化。我们将介绍不同荧光激发和检测的技术，以及如何优化荧光信号以获得高质量图像。 此外，本部分还将涵盖显微镜的组成部分，包括光源（卤素灯、LED、汞灯、激光）、物镜（各种放大倍数和数值孔径的镜头）、目镜、载物台、调焦系统等，并讨论其性能参数对成像质量的影响。 第二部分：先进显微成像技术 随着科学研究的深入，对更高分辨率、更好信噪比以及更快速动态捕捉的需求不断增长。本部分将聚焦于一系列革新性的显微成像技术，它们极大地拓展了光学显微镜的能力边界： 共聚焦显微镜 (Confocal Microscopy)：虽然本书的书名中包含“Confocal Microscopy”，但本部分将从更广泛的角度，阐述共聚焦显微镜的核心原理——利用针孔剔除焦外光线，实现光学切片和三维重构。我们将详细介绍点扫描共聚焦和线扫描共聚焦的原理、优缺点，以及其在细胞生物学、神经科学等领域的重要应用，包括多通道荧光成像、FRET（荧光共振能量转移）、FRAP（荧光恢复后漂白）等定量分析技术。 超高分辨率显微镜 (Super-resolution Microscopy)：突破衍射极限的革命性技术。我们将深入探讨几类主流的超高分辨率方法，包括： STED (Stimulated Emission Depletion) 显微镜：解析其利用激发光和抑制光协同作用，将荧光团“压缩”到纳米尺度范围内的原理。 PALM (Photoactivated Localization Microscopy) / STORM (Stochastic Optical Reconstruction Microscopy)：理解如何通过随机激活和定位单个荧光分子，叠加大量的单分子图像，最终构建出远超衍射极限的超高分辨率图像。 SIM (Structured Illumination Microscopy)：介绍其利用结构化照明产生莫尔条纹，并通过算法重构出高分辨率图像的技术。 MINFLUX (Minimal Emission Localization Microscopy)：阐述其利用可控的激发区域，实现极高的定位精度，是目前分辨率最高的显微技术之一。 选择性平面光片显微镜 (Selective Plane Illumination Microscopy, SPIM) / 光片显微镜 (Light-sheet Microscopy)：解析其利用薄薄的光片扫描样品，从侧面进行激发和成像的原理。这种技术对样品的光毒性极低，且成像速度极快，非常适合对大型、透明样品进行长时间、三维动态观察，例如胚胎发育、器官成像等。 活体成像技术 (Live-cell Imaging)：结合上述先进技术，本部分将重点关注活体成像的关键要素，包括对样品环境的控制（温度、CO2、湿度）、对荧光信号的优化、对样品毒性的最小化、以及高速数据采集和处理策略，以实现对细胞和组织生命活动过程的实时、高保真度观察。 第三部分：显微成像的样品制备与应用 精准的成像离不开精心准备的样品。本部分将提供一系列实用的样品制备指南，以及光学显微镜在各个领域的广泛应用案例： 样品制备基础： 固定与染色 (Fixation and Staining)：介绍不同类型的固定剂（如多聚甲醛、甲醇）对细胞结构的保护作用，以及常用的染色方法，如H&E染色、DAPI、Phalloidin、免疫组化染色等，如何提高图像的对比度和特异性。 荧光标记技术：深入讲解免疫荧光（一级抗体、二级抗体、标记物）、绿色荧光蛋白（GFP）及其变体、以及核酸染色染料（如SYBR Green）等在目标分子可视化中的应用。 切片技术：介绍冰冻切片、石蜡切片等制备技术，以及它们在固定和保存样品方面的作用。 活体样品准备：讨论培养皿、显微注射、特殊载玻片等用于活体成像的样品准备方法，以及如何维持细胞活性。 显微成像的质量控制与优化： 分辨率与清晰度：讨论影响分辨率的关键因素，如数值孔径、波长、成像模式，以及如何通过优化参数和使用先进技术来提高分辨率。 信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR)：讲解提高信噪比的策略，包括增加荧光信号、减少背景荧光、优化曝光时间和增益设置，以及降噪算法的应用。 图像采集参数：详细说明增益、曝光时间、扫描速度、Z轴步长等参数的设置原则，以及它们对最终成像效果的影响。 实际应用案例： 细胞生物学：观察细胞器形态、细胞骨架、蛋白质定位、细胞信号转导、细胞周期、细胞凋亡等。 神经科学：追踪神经元形态、突触连接、神经递质释放、神经回路活动。 发育生物学：观察胚胎早期发育、器官形成、细胞迁移。 免疫学：研究免疫细胞相互作用、抗原-抗体反应、炎症过程。 病理学与诊断：辅助疾病诊断、癌症研究、微生物检测。 材料科学：分析材料表面形貌、晶体结构、纳米材料特性、高分子材料形变。 第四部分：图像处理与数据分析 显微镜采集到的原始数据需要经过专业处理才能转化为有意义的信息。本部分将介绍显微图像处理和分析的基本概念和常用工具： 图像采集软件：简要介绍不同显微镜厂商提供的图像采集软件功能。 图像处理基础： 背景校正与去噪：介绍常用的去背景方法（如高斯滤波、背景减除）和去噪算法（如小波去噪、非局部均值滤波）。 图像增强：讨论对比度调整、亮度校正、锐化等操作。 多通道图像合成与伪彩色：讲解如何将不同荧光通道的图像叠加，并赋予颜色以更直观地展示。 Z轴投影与三维重构：介绍最大强度投影、平均强度投影等方法，以及使用专业软件进行三维体绘制。 定量图像分析： 细胞计数与区域测量：介绍阈值分割、形态学操作等方法，实现对细胞数量、面积、形态参数的自动统计。 荧光强度定量：讨论如何校准荧光信号，进行定量荧光分析，例如评估蛋白质表达水平、胞内离子浓度等。 粒子追踪与运动分析：介绍如何追踪细胞内分子或细胞本身的运动轨迹，计算速度、方向性等。 机器学习在图像分析中的应用：简要介绍如何利用AI技术进行细胞识别、分类和特征提取。 常用图像分析软件介绍：提及ImageJ/Fiji、CellProfiler、Imaris等流行的显微图像分析平台，并概述其主要功能。 本书旨在为从事生命科学、医学、材料科学以及对微观世界充满好奇心的研究人员、学生和技术人员提供一个全面、实用且易于理解的参考。通过掌握本书所介绍的知识和技术，读者将能够更有效地利用光学显微镜这一强大工具，加速科学探索的步伐，发现更多的未知，并为人类的知识宝库贡献新的篇章。

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我对这本书的期待，更多地源于其在实验方法论层面的深度和广度。我在科研实践中，常常会遇到一些非常规的、或者极具挑战性的样品，例如一些珍稀的模式生物，或者在特定生理病理条件下发生的微小变化。在处理这些特殊样品时，常规的共聚焦显微镜成像方法可能难以获得理想的结果。因此，我非常希望这本书能够涵盖一些针对特定样品类型的优化方案，例如如何处理高度散射的组织、如何标记一些低丰度蛋白、或者如何在活细胞中进行长时间的稳定成像。我对书中可能会提到的“先进成像技术”和“前沿应用”充满了兴趣，比如利用超分辨共聚焦技术来突破衍射极限，或者结合光遗传学技术来研究细胞功能。这些更具创新性的方法，将有助于我拓展我的研究思路，并为我的实验设计带来新的灵感。这本书的“Protocols”部分，更是让我看到了将其直接应用于实际实验的可能性，我期待它能够成为我实验室宝贵的实验参考手册。

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这本书的到来，无疑为我正在进行的一项关于细胞信号传导研究的研究带来了新的曙光。我目前的研究涉及到一些微小的细胞器之间的相互作用，这些细微的动态变化是理解整个信号通路的关键。一直以来，我都在寻找一种能够精确观察这些动态过程的方法，而共聚焦显微镜正是满足我需求的理想工具。我特别关注书中关于时间序列成像和多通道成像的章节。我希望能够通过书中介绍的方法，捕捉到细胞在不同刺激下信号分子的动态分布和变化，从而更深入地理解信号在细胞内的传递机制。而且，在实际操作中，如何精确地设置时间间隔，以及如何选择合适的荧光探针进行多通道共染，对我来说一直是个挑战。我殷切希望这本书能够提供一些行之有效的指导，帮助我设计出合理的实验方案，避免因为技术上的不足而错失重要的科学发现。同时，我也对书中可能包含的图像分析和数据处理方法充满了好奇，毕竟，高质量的图像只是研究的第一步，如何从中提取有价值的信息同样至关重要。

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我一直对观察微观世界的奥秘深感着迷，尤其是那些藏匿在细胞深处、肉眼无法企及的精妙结构。最近，我入手了一本名为《Confocal Microscopy Methods and Protocols (Methods in Molecular Biology)》的书，虽然我还没有深入阅读完，但仅仅是翻阅目录和前言，就已经让我充满了期待。这本书似乎像一本为我量身定制的指南，它承诺要揭示共聚焦显微镜这一强大工具的方方面面。我最期待的是书中关于不同组织和细胞类型样本制备的详细章节，因为我知道，好的样本是获得高质量图像的基础。有时候，我会在实验中遇到一些棘手的样本，例如一些比较脆弱的组织或者难以标记的细胞，不知道该如何处理才能最大程度地保留其原始形态和信号。我希望这本书能够提供一些切实可行、经过验证的方案，帮助我克服这些挑战。此外，对于共聚焦显微镜的操作和优化，我还有很多疑问。比如，不同激光器的选择、扫描模式的调整、以及如何有效地避免串色和光毒性等问题，都是我目前在实验中经常会遇到的难点。我非常希望这本书能够像一位经验丰富的导师一样，循序渐进地为我解答这些疑问，并提供一些实用的技巧和窍门，让我能够更自信、更高效地利用共聚焦显微镜进行我的研究。

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我是一名刚刚接触共聚焦显微镜的研究生，面对这个复杂而强大的设备，我常常感到有些无从下手。我的导师推荐我阅读这本书，希望我能够从中学习到共聚焦显微镜的基础知识和实验操作技巧。我特别希望书中能够包含一些入门级的教程，用清晰易懂的语言解释共聚焦显微镜的工作原理，以及基本的成像参数设置。例如，我一直不太理解“针孔大小”和“扫描速度”对成像质量的具体影响，也搞不清楚什么时候应该选择“逐行扫描”或“逐点扫描”。这本书的“Methods and Protocols”这个副标题让我对它的实用性充满了信心，我希望它能够提供一些“手把手”式的指导，让我能够快速上手，并且避免一些常见的错误。此外，书中对于不同类型共聚焦显微镜的比较和优缺点分析，也会对我在选择合适的仪器和实验策略方面提供宝贵的参考。我希望能够通过这本书，建立起对共聚焦显微镜的系统性认识，为我今后的研究打下坚实的基础。

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作为一个在生物医学领域摸爬滚打多年的研究者，我深知高质量图像数据对于科研论文发表的重要性。而共聚焦显微镜，作为一种能够提供高分辨率、高对比度三维图像的强大工具，在现代生物学研究中扮演着不可或缺的角色。我手中的这本《Confocal Microscopy Methods and Protocols》似乎正是为我这类需要将实验技术转化为高水平研究成果的研究人员量身定制的。我尤其关注书中关于图像处理和分析的部分。在我的研究中，经常需要对大量的共聚焦图像进行量化分析，比如细胞核的数量、蛋白的表达水平、或者细胞器的体积变化等等。我希望这本书能够提供一些先进的图像分析软件的使用教程，以及一些通用的分析策略，帮助我从复杂的图像数据中提取出有意义的信息，并进行有效的统计分析。此外，对于如何优化成像参数以获得最佳的信噪比和空间分辨率，以及如何有效地进行三维重建和可视化，也都是我急切需要深入了解的内容。

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专业书最怕版本太老。不过入门用的话略读一番还是颇有收获。进一步让人质疑“seeing is believing”的思想：就算再怎么努力，confocal看到的不过也只是一连串的artifact啊——

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