“觀察DNA\\RNA在細胞中的分布”的簡化實驗

“觀察DNA、RNA在細胞中的分布”是人教版生物必修一第二章第三節的實驗。教科書建議使用人口腔上皮細胞做材料，進行固定、酸解、漂洗、染色等一系列操作，觀察DNA、RNA在細胞中的分布。但在教學實踐中發現，按照教科書所示的實驗方法難以做出預期的實驗結果。常見口腔上皮細胞整個被染成粉紅色，既沒有出現甲基綠的顏色，也不能清晰分辨RNA的顆粒結構。

該實驗原理是利用甲基綠和吡羅紅對DNA和RNA親和力的不同，讓甲基綠與DNA結合，使DNA呈現綠色；讓吡羅紅與RNA結合，使RNA呈現紅色。現今對這一染色機理有兩種解釋：電離作用與聚合作用。

(1)電離作用：DNA和RNA都有磷酸基和堿基，為兩性電解質，在一定的條件下可電離，因此都有等電點。甲基綠和吡羅紅在水中電離后都產生陽離子。甲基綠電離后帶兩個正電荷，堿性較強。吡羅紅電離后僅帶一個正電荷，堿性較甲基綠弱。染色時兩者競爭，堿性較強的甲基綠與細胞核形成極性吸著而結合，等電點為pH3.8～4.8。堿性較弱的吡羅紅與細胞質吸附結合，等電點pH4.6～5.2。(2)聚合作用：甲基綠對聚合高的DNA有親和力，吡羅紅對聚合低的RNA有親和力。

由染色機理可見，甲基綠與吡羅紅的細胞染色對pH要求很高。教材提供的試劑配方也提到B液需將pH調整到4.8，正是保證了甲基綠與吡羅紅與細胞器結合的pH條件。可是根據教材所給的操作步驟，口腔上皮細胞需要經過5min的酸解和10s的沖洗，這一操作顯然很難完全去除殘留的鹽酸，導致細胞在染色前已經形成低pH的環境，染液無法在適宜的pH下染色，最終染色失敗。根據實踐經驗，若pH偏低，甲基綠染色效果不好；若pH偏高，則吡羅紅染色效果差。在pH極低的環境下，甲基綠完全不著色。

根據以上對染色原理及操作步驟的分析討論，現提出一種以洋蔥內表皮為實驗材料的簡化實驗方法：

(1)在干凈的載玻片上滴加一滴現配的吡羅紅甲基綠染色劑。

(2)撕取洋蔥內表皮，置于染色液中。

(3)染色1min。

(4)蓋上蓋玻片，吸去多余染液，顯微鏡觀察。

這一簡化方法保證了細胞染色全程在適宜的pH下進行，能產生預期的染色效果，明顯可見細胞核被染成綠色，細胞質里有顆粒狀結構被染成紅色。其次，利用植物細胞的特性，可省略固定及酸解步驟，節省操作時間，減少出錯機會。

經改進，本實驗成功率達100％，實驗操作時間節省60％。課堂上學生能有更多的時間進行顯微鏡觀察，教師也有充裕的時間進行理論講解與個別指導。這種簡化方法既增加了學生的成功體驗，也提高了教學效率，廣受師生的歡迎與肯定。

可根據具體染色情況，調整甲基綠水溶液與吡羅紅水溶液的比例。