“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實(shí)驗(yàn)方法改進(jìn)

鄺丹瑩（柳州市第一中學(xué) 廣西柳州 545000）

“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實(shí)驗(yàn)是高一生物學(xué)課程中的一個(gè)觀察類(lèi)實(shí)驗(yàn)［1］，是學(xué)生構(gòu)建“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”生命觀念的重要內(nèi)容構(gòu)成。該實(shí)驗(yàn)在實(shí)際操作中長(zhǎng)期存在實(shí)驗(yàn)操作步驟繁瑣、甲基綠和吡羅紅對(duì)DNA 和RNA 染色效果沒(méi)有區(qū)分度、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)科學(xué)結(jié)論不相符的情況。本文就該實(shí)驗(yàn)使用的藥品、實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了改進(jìn)，并簡(jiǎn)化了部分實(shí)驗(yàn)步驟。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

1）嘗試使用蛙血細(xì)胞、洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料，觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布。

2）嘗試使用蛋白酶作為水解試劑，替代鹽酸。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

1）從染色原理分析：DNA 可被甲基綠染成綠色，RNA 可被吡羅紅染成紅色，甲基綠吡羅紅混合染液為競(jìng)爭(zhēng)性染料，經(jīng)其染色后，顯微鏡下可觀察到細(xì)胞核被染成綠色，細(xì)胞質(zhì)被染成紅色。

2）從實(shí)驗(yàn)材料分析：人教版教材中使用了人口腔上皮細(xì)胞，教材配圖出現(xiàn)了人口腔上皮細(xì)胞和洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞實(shí)驗(yàn)圖片［1］，蘇教版教材中出現(xiàn)了蟾蜍血細(xì)胞實(shí)驗(yàn)圖片［2］，說(shuō)明蛙血和洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料具有可操作性。而用口腔上皮細(xì)胞作實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生在操作中存在取樣不規(guī)范、細(xì)胞數(shù)量不足、細(xì)胞折疊、無(wú)法區(qū)分細(xì)胞和食物殘?jiān)惹闆r，影響實(shí)驗(yàn)觀察。

3）從水解原理分析：鹽酸作為水解藥品，其作用是改變細(xì)胞膜通透性，加速染色劑進(jìn)入細(xì)胞，同時(shí)使DNA 和蛋白質(zhì)分離，有利于DNA 與染色劑結(jié)合。但鹽酸有腐蝕性，對(duì)細(xì)胞破壞性較大，且會(huì)與甲基綠吡羅紅染液反應(yīng)，影響染色效果，即使經(jīng)清水漂洗也難以清除細(xì)胞間隙的殘留鹽酸。蛋白酶具有專(zhuān)一性和高效性，經(jīng)蛋白酶處理后的細(xì)胞其細(xì)胞膜通透性也會(huì)改變，且能達(dá)到DNA 和蛋白質(zhì)分離的目的。

1.3 實(shí)驗(yàn)材料器具 洋蔥、新鮮牛蛙血（加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%檸檬酸鈉作抗凝劑）、甲基綠吡羅紅A 液和B 液（該染色劑配制方法與人教版實(shí)驗(yàn)方法相同）、燒杯、酒精燈、溫度計(jì)、中性蛋白酶溶液（本文選用的中性蛋白酶活力為10 萬(wàn)U／g，配制濃度為0.3 g／mL）、蓋玻片、載玻片、滴管、顯微鏡等。

2 實(shí)驗(yàn)實(shí)施

2.1 實(shí)驗(yàn)分組

實(shí)驗(yàn)分為3 組：甲組使用牛蛙血為實(shí)驗(yàn)材料；乙、丙組使用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1）甲組：取1 滴牛蛙血滴加在載玻片中央，滴加2 滴甲基綠吡羅紅混合染液（A 液和B 液按1∶4混合），染色5 min，蓋上蓋玻片，顯微鏡觀察。

2）乙組：取洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞，置于裝有50 mL 中性蛋白酶溶液（濃度為0.3 g／mL）的小燒杯中，再將小燒杯置于50℃溫度中水浴保溫5 min 后，取出洋蔥內(nèi)表皮，簡(jiǎn)單清水漂洗后移至載玻片中央。滴加2 滴甲基綠吡羅紅混合染液（A液和B 液按1∶4 混合），染色5 min，蓋上蓋玻片，顯微鏡觀察。

3）丙組：使用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料，按人教版教材實(shí)驗(yàn)步驟操作（制片、鹽酸水解、沖洗、染色、觀察）。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

1）甲組：通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，顯微鏡下觀察，牛蛙血細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)被染成紅色或紫紅色；細(xì)胞核被染成藍(lán)色或藍(lán)綠色。使用牛蛙血做實(shí)驗(yàn)材料，不需要烘干和水解，直接染色即可得到較明顯的實(shí)驗(yàn)效果（圖1，放大倍數(shù)10×40，本文附圖見(jiàn)封四）。

2）乙組和丙組實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。

乙組：細(xì)胞核被染成綠色，細(xì)胞質(zhì)呈淺紅色或紅色（放大倍數(shù)10×40，圖2）。丙組：細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)都呈紅色或紫紅色（圖3）。

從實(shí)驗(yàn)效果分析，蛋白酶替代鹽酸作為水解藥物是可行的，且效果較明顯，省去了漂洗鹽酸的步驟，避免了鹽酸對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

本次實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的探索，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求不高，為高中生物學(xué)教學(xué)的改進(jìn)提供了一定的參考。高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的改良比較多地集中在探究類(lèi)和調(diào)查類(lèi)實(shí)驗(yàn)，觀察類(lèi)實(shí)驗(yàn)則比較少見(jiàn)，一來(lái)受困于實(shí)驗(yàn)材料的選擇具有盲目性；二來(lái)實(shí)驗(yàn)效果不佳，學(xué)生也可通過(guò)識(shí)記課本結(jié)論獲取知識(shí)。高中生物學(xué)由于時(shí)間和課時(shí)的限制，很多實(shí)驗(yàn)采用了教師演示實(shí)驗(yàn)或觀察實(shí)驗(yàn)錄像的教學(xué)手段。讓學(xué)生更多、更好、更直觀、更準(zhǔn)確地通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，感悟生物學(xué)這門(mén)實(shí)驗(yàn)學(xué)科，構(gòu)建生命觀念，是每一位生物學(xué)教育工作者應(yīng)努力的方向。本次實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的探索，既簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟，又減小了實(shí)驗(yàn)誤差，更關(guān)鍵的是取得了較好的實(shí)驗(yàn)觀察效果。觀察類(lèi)實(shí)驗(yàn)不是可有可無(wú)，所有的實(shí)驗(yàn)科學(xué)都是建立在對(duì)現(xiàn)象準(zhǔn)確觀察和描述的基礎(chǔ)上，學(xué)生收獲實(shí)驗(yàn)的成功，對(duì)于激發(fā)生物學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣和信心有很大助益。