再談“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”實驗的改進

朱昊

1 實驗的基本情況

“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”實驗在人教版高中新課標教材中地位突出，作用極其重要。該實驗不僅使學生對核酸的分布有更進一步的直觀認識，而且為其理解《必修2·遺傳與進化》中“遺傳信息的傳遞與表達”這一抽象過程打下一定的基礎。該實驗的目的是幫助學生認識到DNA和RNA在細胞中的定位，提高學生的動手能力。

實驗原理：甲基綠、吡羅紅與核酸發生競爭性結合，甲基綠與DNA雙螺旋外側的磷酸基團結合力強，結合后阻止吡羅紅從堿基之間插入。甲基綠與DNA結合產物為綠色。吡羅紅與RNA結合力強，RNA結構松散，吡羅紅可以插入，從而中和磷酸基團，阻止甲基綠染色。吡羅紅與RNA結合物呈紅色。

2 該實驗的研究現狀

目前國內針對該實驗的改進大多集中在以下幾方面，具體見表1。

基于以上分析，不難發現，染液配方存在不確定性。以往的文獻中，二者比例各不相同，但各作者得到的染色結果卻很相似，原因可能是各作者購買的染料的廠家和質量參差不齊，所以染色過程并未統一。這無疑給一線教師在實驗教學中帶來了麻煩，使眾多教師在自行配制過程中屢屢受挫。不僅造成實驗經費的浪費，而且耗費教師的精力和體力，得不償失，嚴重影響了該實驗的開設率。

筆者認為該實驗獲得成功的兩個關鍵點是：

① 甲基綠和吡羅紅染料的質量；

② 甲基綠和吡羅紅二者的濃度及比例。

基于以上認識，筆者嘗試對該實驗進行改進方案的探索。

3 改進方案的探索

針對以上兩個關鍵點，筆者嘗試了以下兩種方案進行探索：

第一種方案：購某生物公司的混合染液。通過預實驗，發現該公司的甲基綠吡羅紅混合染液只適合染洋蔥內表皮細胞，而人的口腔上皮細胞的細胞核和細胞質都被染成藍色，無法達到預期的實驗效果，實驗結果見圖1和圖2。

第二種方案：購買另一公司出售的比利時進口分裝的甲基綠和吡羅紅染料。筆者用國產染料在做預實驗的時候，細胞核總被染成紫色，細胞質染成紅色，實驗結果見圖3和圖4，這一點已被眾多教師通過實驗所證實。

4 染液配方的改進

采用進口分裝染料，配制甲基綠-吡羅紅混合染液（Unna染液）。具體配方改進如下：

甲液：質量分數為5%的吡羅紅水溶液（6 mL）+質量分數為2%的甲基綠水溶液（6 mL）+蒸餾水（16 mL）。具體的配制過程：1.2 g吡羅紅加蒸餾水至24 mL；0.48 g甲基綠加水至24mL；最后加蒸餾水64 mL。

乙液：1M pH=4.8的醋酸鹽緩沖液（16 mL）。具體的配制方法：A液：6 mL冰醋酸加蒸餾水至100 mL；B液：13.5 g醋酸鈉加蒸餾水至100 mL；取A液（40 mL）加上B液（60 mL），即為乙液。

乙液最好以現配為好，甲液和乙液分別保存在4℃冰箱中備用。用時，甲、乙兩液按照上述比例混勻即可。

5 改進后的實驗方法

5.1 實驗材料及用具

人口腔上皮細胞，生理鹽水，甲基綠-吡羅紅混合染液，蒸餾水，燒杯，吸水紙，消毒牙簽，酒精燈，紫色洋蔥，小刀，載玻片，蓋玻片，顯微鏡等。

5.2 實驗步驟

5.2.1 以洋蔥內表皮細胞為實驗材料的簡化步驟

（1） 在洋蔥內表皮用小刀劃出約1 cm2的方形，用鑷子將洋蔥內表皮細胞撕下，置于潔凈的載玻片上；

（2） 滴加1、2滴甲基綠-吡羅紅混合染液，染色3～5 min，然后用蒸餾水沖洗1或2次；

（3） 蓋上蓋玻片，吸去多余液體，顯微鏡觀察。

5.2.2 以人口腔上皮細胞為實驗材料的簡化步驟

（1） 在潔凈的載玻片上，滴加1滴質量分數為0.9%的NaCl溶液。用消毒牙簽在自己漱凈的口腔內側壁上輕輕刮幾下，把牙簽上附有碎屑的一端，放在上述載玻片上的滴液中涂抹幾下。

（2） 滴2滴甲基綠-吡羅紅混合染液在載玻片上，染色3～5 min。

（3） 吸去多余的染色劑，蓋上蓋玻片，顯微鏡觀察。

5.3 實驗結果

根據改進后的實驗方法進行實驗，利用Phmias軟件，拍攝數碼顯微鏡視野中的現象。以洋蔥內表皮細胞和口腔上皮細胞為材料的實驗結果見圖5和圖6。圖5和圖3對比，不難發現采用進口染料細胞核呈綠色，細胞質紅色，實驗效果明顯。圖6和圖2、圖4對比發現，進口染料比北京某公司研發的甲基綠吡羅紅混合染液和國產染料的染色效果更好，與人教版教科書上的染色效果接近。北京某公司研發的混合染液在染口腔上皮細胞時，如果用蒸餾水沖洗，染色效果更差，幾乎無色。雖然與洋蔥內表皮細胞相比，口腔上皮細胞的優勢不明顯，而在實際教學中若舍棄該材料，不僅打擊學生探究的欲望，而且也不利于實驗教學。因此利用口腔上皮細胞做該實驗的探索具有一定教學應用價值，同時也是對教材內容的補充。

6 總結

在實際教學中，染液的配制一直是眾多教師的軟肋，即使參考前人的研究經驗，也無法得到預期的實驗效果，這給一線教師帶來了困擾，進而導致該實驗的開設率低。為了解決此問題，筆者采用進口分裝的甲基綠和吡羅紅染料，并對染液配方進行了改進，實驗效果明顯提高，不僅省時省力，而且也提高了實驗課堂教學的有效性。

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