“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验方法改进

邝丹莹（柳州市第一中学 广西柳州 545000）

“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验是高一生物学课程中的一个观察类实验［1］，是学生构建“结构与功能相适应”生命观念的重要内容构成。该实验在实际操作中长期存在实验操作步骤繁琐、甲基绿和吡罗红对DNA 和RNA 染色效果没有区分度、实验现象与实验科学结论不相符的情况。本文就该实验使用的药品、实验材料进行了改进，并简化了部分实验步骤。

1 实验设计

1.1 实验目标

1）尝试使用蛙血细胞、洋葱鳞片叶内表皮细胞作为实验材料，观察DNA和RNA在细胞中的分布。

2）尝试使用蛋白酶作为水解试剂，替代盐酸。

1.2 实验原理

1）从染色原理分析：DNA 可被甲基绿染成绿色，RNA 可被吡罗红染成红色，甲基绿吡罗红混合染液为竞争性染料，经其染色后，显微镜下可观察到细胞核被染成绿色，细胞质被染成红色。

2）从实验材料分析：人教版教材中使用了人口腔上皮细胞，教材配图出现了人口腔上皮细胞和洋葱鳞片叶内表皮细胞实验图片［1］，苏教版教材中出现了蟾蜍血细胞实验图片［2］，说明蛙血和洋葱鳞片叶内表皮细胞作为实验材料具有可操作性。而用口腔上皮细胞作实验材料，学生在操作中存在取样不规范、细胞数量不足、细胞折叠、无法区分细胞和食物残渣等情况，影响实验观察。

3）从水解原理分析：盐酸作为水解药品，其作用是改变细胞膜通透性，加速染色剂进入细胞，同时使DNA 和蛋白质分离，有利于DNA 与染色剂结合。但盐酸有腐蚀性，对细胞破坏性较大，且会与甲基绿吡罗红染液反应，影响染色效果，即使经清水漂洗也难以清除细胞间隙的残留盐酸。蛋白酶具有专一性和高效性，经蛋白酶处理后的细胞其细胞膜通透性也会改变，且能达到DNA 和蛋白质分离的目的。

1.3 实验材料器具 洋葱、新鲜牛蛙血（加入质量分数为2.5%柠檬酸钠作抗凝剂）、甲基绿吡罗红A 液和B 液（该染色剂配制方法与人教版实验方法相同）、烧杯、酒精灯、温度计、中性蛋白酶溶液（本文选用的中性蛋白酶活力为10 万U／g，配制浓度为0.3 g／mL）、盖玻片、载玻片、滴管、显微镜等。

2 实验实施

2.1 实验分组

实验分为3 组：甲组使用牛蛙血为实验材料；乙、丙组使用洋葱鳞片叶内表皮细胞为实验材料。

2.2 实验步骤

1）甲组：取1 滴牛蛙血滴加在载玻片中央，滴加2 滴甲基绿吡罗红混合染液（A 液和B 液按1∶4混合），染色5 min，盖上盖玻片，显微镜观察。

2）乙组：取洋葱鳞片叶内表皮细胞，置于装有50 mL 中性蛋白酶溶液（浓度为0.3 g／mL）的小烧杯中，再将小烧杯置于50℃温度中水浴保温5 min 后，取出洋葱内表皮，简单清水漂洗后移至载玻片中央。滴加2 滴甲基绿吡罗红混合染液（A液和B 液按1∶4 混合），染色5 min，盖上盖玻片，显微镜观察。

3）丙组：使用洋葱鳞片叶内表皮细胞为实验材料，按人教版教材实验步骤操作（制片、盐酸水解、冲洗、染色、观察）。

3 实验结果和分析

1）甲组：通过多次实验，显微镜下观察，牛蛙血细胞的细胞质被染成红色或紫红色；细胞核被染成蓝色或蓝绿色。使用牛蛙血做实验材料，不需要烘干和水解，直接染色即可得到较明显的实验效果（图1，放大倍数10×40，本文附图见封四）。

2）乙组和丙组实验结果比较。

乙组：细胞核被染成绿色，细胞质呈浅红色或红色（放大倍数10×40，图2）。丙组：细胞核和细胞质都呈红色或紫红色（图3）。

从实验效果分析，蛋白酶替代盐酸作为水解药物是可行的，且效果较明显，省去了漂洗盐酸的步骤，避免了盐酸对实验效果的影响。

4 结语

本次实验改进的探索，对实验条件要求不高，为高中生物学教学的改进提供了一定的参考。高中生物学实验的改良比较多地集中在探究类和调查类实验，观察类实验则比较少见，一来受困于实验材料的选择具有盲目性；二来实验效果不佳，学生也可通过识记课本结论获取知识。高中生物学由于时间和课时的限制，很多实验采用了教师演示实验或观察实验录像的教学手段。让学生更多、更好、更直观、更准确地通过实验操作，感悟生物学这门实验学科，构建生命观念，是每一位生物学教育工作者应努力的方向。本次实验改进，通过对实验材料的探索，既简化了实验步骤，又减小了实验误差，更关键的是取得了较好的实验观察效果。观察类实验不是可有可无，所有的实验科学都是建立在对现象准确观察和描述的基础上，学生收获实验的成功，对于激发生物学科学习的兴趣和信心有很大助益。