對“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實驗的幾點思考

沈曉蜜

[摘 要]在做“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實驗

時，若按照教材上的實驗要求和步驟來完成，很難觀察到核酸在細(xì)胞中的分布情況。通過研究與實踐發(fā)現(xiàn)，用洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞代替人口腔上皮細(xì)胞，用冰酸酸代替鹽酸，用分染法代替混染法，可收到良好的實驗效果。

[關(guān)鍵詞]DNA分布；RNA分布；實驗改進

[中圖分類號] G633.91 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 16746058（2018）02009401

核酸部分在整個高中生物知識體系中占有舉足輕重的地位，它是細(xì)胞內(nèi)攜帶物質(zhì)，在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。由于生命活動主要靠蛋白質(zhì)來完成，所以核酸與生物體的生命活動有著直接或者間接的關(guān)系，而且核酸還是重要的遺傳物質(zhì)，在生命體的進化、形成過程中發(fā)揮著重要的作用。

“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實驗是學(xué)生學(xué)習(xí)核酸內(nèi)容前的第一個實驗，對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)知識的興趣起到關(guān)鍵性作用。然而，筆者在多次實踐教學(xué)活動中，發(fā)現(xiàn)若按照教材上的實驗要求和步驟進行實驗操作，想觀察到核酸在細(xì)胞中的分布情況是非常困難的。為此，筆者查閱了大量的文獻和資料，發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題?，F(xiàn)筆者將所發(fā)現(xiàn)的問題

及相關(guān)思考

進行歸納和總結(jié)。

一、用洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞代替人口腔上皮細(xì)胞做材料

選用人口腔上皮細(xì)胞做材料進行實驗有以下缺點：第一，取材前需要用清水漱凈口腔，而每個學(xué)生在實際操作時，洗漱后口腔的潔凈程度不可控，無法測量和統(tǒng)一。若某個學(xué)生的口腔有潰瘍，取材的雜質(zhì)就會多，對實驗結(jié)果的影響也就會非常明顯。第二，取材時沒有明確刮的次數(shù)，而學(xué)生往往由于

肉眼無法觀察到

口腔細(xì)胞，會下意識地重復(fù)多次，這樣就使得載玻片上的細(xì)胞濃度過大，造成細(xì)胞重疊情況嚴(yán)重，無法得到精確的實驗結(jié)果。第三，本實驗需要酒精燈烘烤載玻片，對口腔上皮細(xì)胞進行細(xì)胞固定操作。學(xué)生實際操作時，很容易因烘烤不均勻，導(dǎo)致局部過熱，造成載玻片破碎。烘烤時，學(xué)生也不易控制火焰和載玻片的距離，若距離過近，會導(dǎo)致細(xì)胞急劇縮水而出現(xiàn)變形。第四，本實驗在鹽酸水解后需要對裝片進行清水沖洗，沖洗后裝片會變得非常潔凈。學(xué)生在進行沖洗操作后，發(fā)現(xiàn)裝片的正反面變得非常潔凈，幾乎一模一樣，根本無法辨別哪一側(cè)曾經(jīng)固定過細(xì)胞。在接下來的觀察過程中，就容易將裝片反置而影響實驗結(jié)果。而用洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞做實驗材料，以上問題就可迎刃而解。如洋蔥內(nèi)表皮取材容易，可統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，肉眼可見，鹽酸水解后也可輕松辨別正反面，且無須烘烤固定，只需要用蓋玻片按壓即可。

二、用冰醋酸代替鹽酸進行水解步驟

在本實驗中，鹽酸的主要作用是改變細(xì)胞膜的通透性，加速染色劑進入細(xì)胞，使染色質(zhì)中的DNA和蛋白質(zhì)分離，利于DNA與染色劑結(jié)合。但是鹽酸的負(fù)面作用也是顯而易見的。首先，鹽酸的pH過低，既會導(dǎo)致植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，使細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，又會導(dǎo)致DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)遭到破壞而變性，即使后期用堿液中和，pH也不能復(fù)性，實驗遭到不可逆性的破壞。其次，鹽酸是強酸，使用鹽酸處理材料，會使得內(nèi)表皮組織變得非常的脆弱，細(xì)胞變得松散。學(xué)生在后面的染色操作中，用吸水紙吸引時，容易將材料弄破碎。

如果用冰醋酸代替鹽酸，不僅能很好地發(fā)揮酸在本實驗中的作用，還能避免鹽酸的負(fù)面作用。如冰醋酸可以快速殺死細(xì)胞，使染色劑容易進入；冰醋酸是弱酸，不會導(dǎo)致DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解開而變性，而且就還能避免細(xì)胞過度分散影響實驗操作；使用冰醋酸，細(xì)胞中pH下降程度小，后續(xù)清水沖洗的時間可以大幅度減少，甚至取消，簡化了實驗步驟；冰醋酸有固定染色質(zhì)的功能，使得染色后的DNA分布區(qū)域更加清晰。

三、用分染法代替混染法進行染色

在實踐教學(xué)中，筆者用甲基綠和吡羅紅對洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞進行染色時，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)呈現(xiàn)紅色，而細(xì)胞核卻被染成紫色，這與教材的實驗結(jié)果明顯不符。多次重復(fù)實驗后，結(jié)果仍然如此，而且其他教師也反饋得到同樣的結(jié)果。筆者通過查閱資料得知，甲基綠和吡羅紅與核酸分子上的磷酸基團進行競爭結(jié)合。甲基綠容易與聚合程度高的DNA分子上的磷酸基團結(jié)合，染成藍(lán)綠色；而吡羅紅易與松散的RNA分子上的磷酸基團相結(jié)合。經(jīng)過酸處理的DNA分子變得松散，更易于與吡羅紅結(jié)合，因此顏色為紫色。若先用吡羅紅染色，蒸餾水去浮色，再用甲基綠染色，這時甲基綠的濃度就明顯大于吡羅紅，其于競爭中就會處于優(yōu)勢，將細(xì)胞核染成藍(lán)綠色。

分染法先用吡羅紅染色，吡羅紅不僅能與松散的RNA分子結(jié)合，將細(xì)胞質(zhì)染成紅色，還能與螺旋化的DNA分子結(jié)合，將細(xì)胞核染成深紅色。蒸餾水去浮色后，再用甲基綠染色。由于吡羅紅和RNA結(jié)合緊密而且穩(wěn)定，RNA無法再與甲基綠結(jié)合，所以細(xì)胞質(zhì)維持紅色不變。而DNA與甲基綠和吡羅紅是競爭性結(jié)合，此時甲基綠的濃度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于吡羅紅，競爭中就能處于優(yōu)勢，能將細(xì)胞核重新染成藍(lán)綠色。筆者經(jīng)過多次重復(fù)實驗，都能觀察到染成藍(lán)綠色的細(xì)胞核和染成紅色的細(xì)胞質(zhì)。

（責(zé)任編輯 黃春香）