“观察DNA\RNA在细胞中的分布”的简化实验

来源:用户上传      作者: 钟燕

　　“观察DNA、RNA在细胞中的分布”是人教版生物必修一第二章第三节的实验。教科书建议使用人口腔上皮细胞做材料，进行固定、酸解、漂洗、染色等一系列操作，观察DNA、RNA在细胞中的分布。但在教学实践中发现，按照教科书所示的实验方法难以做出预期的实验结果。常见口腔上皮细胞整个被染成粉红色，既没有出现甲基绿的颜色，也不能清晰分辨RNA的颗粒结构。
　　该实验原理是利用甲基绿和吡罗红对DNA和RNA亲和力的不同，让甲基绿与DNA结合，使DNA呈现绿色；让吡罗红与RNA结合，使RNA呈现红色。现今对这一染色机理有两种解释：电离作用与聚合作用。
　　(1)电离作用：DNA和RNA都有磷酸基和碱基，为两性电解质，在一定的条件下可电离，因此都有等电点。甲基绿和吡罗红在水中电离后都产生阳离子。甲基绿电离后带两个正电荷，碱性较强。吡罗红电离后仅带一个正电荷，碱性较甲基绿弱。染色时两者竞争，碱性较强的甲基绿与细胞核形成极性吸着而结合，等电点为pH3.8～4.8。碱性较弱的吡罗红与细胞质吸附结合，等电点pH4.6～5.2。(2)聚合作用：甲基绿对聚合高的DNA有亲和力，吡罗红对聚合低的RNA有亲和力。
　　由染色机理可见，甲基绿与吡罗红的细胞染色对pH要求很高。教材提供的试剂配方也提到B液需将pH调整到4.8，正是保证了甲基绿与吡罗红与细胞器结合的pH条件。可是根据教材所给的操作步骤，口腔上皮细胞需要经过5min的酸解和10s的冲洗，这一操作显然很难完全去除残留的盐酸，导致细胞在染色前已经形成低pH的环境，染液无法在适宜的pH下染色，最终染色失败。根据实践经验，若pH偏低，甲基绿染色效果不好；若pH偏高，则吡罗红染色效果差。在pH极低的环境下，甲基绿完全不着色。
　　根据以上对染色原理及操作步骤的分析讨论，现提出一种以洋葱内表皮为实验材料的简化实验方法：
　　(1)在干净的载玻片上滴加一滴现配的吡罗红甲基绿染色剂。
　　(2)撕取洋葱内表皮，置于染色液中。
　　(3)染色1min。
　　(4)盖上盖玻片，吸去多余染液，显微镜观察。
　　这一简化方法保证了细胞染色全程在适宜的pH下进行，能产生预期的染色效果，明显可见细胞核被染成绿色，细胞质里有颗粒状结构被染成红色。其次，利用植物细胞的特性，可省略固定及酸解步骤，节省操作时间，减少出错机会。
　　经改进，本实验成功率达100％，实验操作时间节省60％。课堂上学生能有更多的时间进行显微镜观察，教师也有充裕的时间进行理论讲解与个别指导。这种简化方法既增加了学生的成功体验，也提高了教学效率，广受师生的欢迎与肯定。
　　可根据具体染色情况，调整甲基绿水溶液与吡罗红水溶液的比例。

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