再谈“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的改进

朱昊

1 实验的基本情况

“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验在人教版高中新课标教材中地位突出，作用极其重要。该实验不仅使学生对核酸的分布有更进一步的直观认识，而且为其理解《必修2·遗传与进化》中“遗传信息的传递与表达”这一抽象过程打下一定的基础。该实验的目的是帮助学生认识到DNA和RNA在细胞中的定位，提高学生的动手能力。

实验原理：甲基绿、吡罗红与核酸发生竞争性结合，甲基绿与DNA双螺旋外侧的磷酸基团结合力强，结合后阻止吡罗红从碱基之间插入。甲基绿与DNA结合产物为绿色。吡罗红与RNA结合力强，RNA结构松散，吡罗红可以插入，从而中和磷酸基团，阻止甲基绿染色。吡罗红与RNA结合物呈红色。

2 该实验的研究现状

目前国内针对该实验的改进大多集中在以下几方面，具体见表1。

基于以上分析，不难发现，染液配方存在不确定性。以往的文献中，二者比例各不相同，但各作者得到的染色结果却很相似，原因可能是各作者购买的染料的厂家和质量参差不齐，所以染色过程并未统一。这无疑给一线教师在实验教学中带来了麻烦，使众多教师在自行配制过程中屡屡受挫。不仅造成实验经费的浪费，而且耗费教师的精力和体力，得不偿失，严重影响了该实验的开设率。

笔者认为该实验获得成功的两个关键点是：

① 甲基绿和吡罗红染料的质量；

② 甲基绿和吡罗红二者的浓度及比例。

基于以上认识，笔者尝试对该实验进行改进方案的探索。

3 改进方案的探索

针对以上两个关键点，笔者尝试了以下两种方案进行探索：

第一种方案：购某生物公司的混合染液。通过预实验，发现该公司的甲基绿吡罗红混合染液只适合染洋葱内表皮细胞，而人的口腔上皮细胞的细胞核和细胞质都被染成蓝色，无法达到预期的实验效果，实验结果见图1和图2。

第二种方案：购买另一公司出售的比利时进口分装的甲基绿和吡罗红染料。笔者用国产染料在做预实验的时候，细胞核总被染成紫色，细胞质染成红色，实验结果见图3和图4，这一点已被众多教师通过实验所证实。

4 染液配方的改进

采用进口分装染料，配制甲基绿-吡罗红混合染液（Unna染液）。具体配方改进如下：

甲液：质量分数为5%的吡罗红水溶液（6 mL）+质量分数为2%的甲基绿水溶液（6 mL）+蒸馏水（16 mL）。具体的配制过程：1.2 g吡罗红加蒸馏水至24 mL；0.48 g甲基绿加水至24mL；最后加蒸馏水64 mL。

乙液：1M pH=4.8的醋酸盐缓冲液（16 mL）。具体的配制方法：A液：6 mL冰醋酸加蒸馏水至100 mL；B液：13.5 g醋酸钠加蒸馏水至100 mL；取A液（40 mL）加上B液（60 mL），即为乙液。

乙液最好以现配为好，甲液和乙液分别保存在4℃冰箱中备用。用时，甲、乙两液按照上述比例混匀即可。

5 改进后的实验方法

5.1 实验材料及用具

人口腔上皮细胞，生理盐水，甲基绿-吡罗红混合染液，蒸馏水，烧杯，吸水纸，消毒牙签，酒精灯，紫色洋葱，小刀，载玻片，盖玻片，显微镜等。

5.2 实验步骤

5.2.1 以洋葱内表皮细胞为实验材料的简化步骤

（1） 在洋葱内表皮用小刀划出约1 cm2的方形，用镊子将洋葱内表皮细胞撕下，置于洁净的载玻片上；

（2） 滴加1、2滴甲基绿-吡罗红混合染液，染色3～5 min，然后用蒸馏水冲洗1或2次；

（3） 盖上盖玻片，吸去多余液体，显微镜观察。

5.2.2 以人口腔上皮细胞为实验材料的简化步骤

（1） 在洁净的载玻片上，滴加1滴质量分数为0.9%的NaCl溶液。用消毒牙签在自己漱净的口腔内侧壁上轻轻刮几下，把牙签上附有碎屑的一端，放在上述载玻片上的滴液中涂抹几下。

（2） 滴2滴甲基绿-吡罗红混合染液在载玻片上，染色3～5 min。

（3） 吸去多余的染色剂，盖上盖玻片，显微镜观察。

5.3 实验结果

根据改进后的实验方法进行实验，利用Phmias软件，拍摄数码显微镜视野中的现象。以洋葱内表皮细胞和口腔上皮细胞为材料的实验结果见图5和图6。图5和图3对比，不难发现采用进口染料细胞核呈绿色，细胞质红色，实验效果明显。图6和图2、图4对比发现，进口染料比北京某公司研发的甲基绿吡罗红混合染液和国产染料的染色效果更好，与人教版教科书上的染色效果接近。北京某公司研发的混合染液在染口腔上皮细胞时，如果用蒸馏水冲洗，染色效果更差，几乎无色。虽然与洋葱内表皮细胞相比，口腔上皮細胞的优势不明显，而在实际教学中若舍弃该材料，不仅打击学生探究的欲望，而且也不利于实验教学。因此利用口腔上皮细胞做该实验的探索具有一定教学应用价值，同时也是对教材内容的补充。

6 总结

在实际教学中，染液的配制一直是众多教师的软肋，即使参考前人的研究经验，也无法得到预期的实验效果，这给一线教师带来了困扰，进而导致该实验的开设率低。为了解决此问题，笔者采用进口分装的甲基绿和吡罗红染料，并对染液配方进行了改进，实验效果明显提高，不仅省时省力，而且也提高了实验课堂教学的有效性。

参考文献：

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