“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的改进建议

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[摘 要]在做“观察dna和rna在细胞中的分布”实验时，发现实验现象不明显，细胞核和细胞质都被染成红色。通过对实验问题的分析，提出以下改进方法：染料要过滤，以免视野中出现颗粒杂质;人的口腔上皮细胞直接染色观察，不需盐酸水解;用质量分数为4%的盐酸溶液水解洋葱鳞片叶内表皮细胞，再用质量分数为1%的NaHCO3清洗。

[关键词]DNA RNA 实验 改进建议

一、教材对该实验的处理过程及存在问题

教材对该实验的处理过程为：取人的口腔上皮细胞（或洋葱鳞片叶内表皮细胞）制片，将装片放在酒精灯火焰上烘干固定，放入装有质量分数为8%的盐酸溶液的小烧杯中，再将小烧杯置于装有30℃温水的大烧杯中保温5min，接着用蒸馏水冲洗载玻片10s，吸去水分后滴加甲基绿吡罗红染色剂染色5min，然后盖上盖玻片，用显微镜观察。

学生严格根据教材的设计进行实验，发现实验现象不理想。主要存在问题：人的口腔上皮细胞的细胞核和细胞质均被染成紫红色。洋葱鳞片叶内表皮细胞实验效果较好些，但染色效果不明显，视野内有颗粒杂质。

二、对实验问题的分析及解决方法

（一）实验原理分析

该实验的原理：DNA主要分布在细胞核内，RNA大部分存在细胞质中。碱性染料甲基绿吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，而吡罗红使RNA呈现红色。利用甲基绿吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。该反应对pH敏感，同时染料纯度、结合力、实验温度都会影响到实验效果。

（二）解决方法

1.观察人的口腔上皮细胞DNA和RNA的分布

学生按照教材的实验步骤（制片、水解、冲洗、染色、观察）操作，发现不仅口腔上皮细胞的细胞质被染成红色，连细胞核也被染成紫红色。查阅有关文献，综合分析可能有三个原因：其一，盐酸水解改变口腔细胞细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，但盐酸使细胞中的DNA变性，因而DNA无法与甲基绿结合发生绿色反应。其二，只有在染液的pH值为4.8时，甲基绿和吡罗红才能对所染的材料都具有亲和力，从而获得最佳的染色效果。[1]遗留的盐酸改变了染色剂的pH，从而使细胞核染色失败。其三，DNA在高温条件下易变性，酒精灯火焰温度在500℃左右，直接将装片置于火焰上烘烤，可能导致DNA变性，从而与吡罗红结合呈现红色。

综上所述，建议将实验改进为：制片，且不用酒精灯烘干，不经过盐酸水解和蒸馏水冲洗，直接染色观察。

2.观察洋葱鳞片叶内表皮细胞DNA和RNA的分布

学生将实验材料换成洋葱鳞片叶内表皮细胞，重复教材中的实验步骤，发现实验效果较人的口腔上皮细胞好些。其优势有：其一，口腔上皮细胞较小，在低倍镜较难观察，而洋葱鳞片叶内表皮细胞较大，在低倍镜下清晰可见，所以实验现象明显，且取材方便。其二，用盐酸水解细胞，能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，缩短时间，同时使DNA与蛋白质分离，有利于DNA与甲基绿结合。

但整个实验现象还是不明显，有些细胞还出现破裂、质壁分离的现象，同时视野中有颗粒杂质。主要原因有：第一，水解后用蒸馏水冲洗，且只冲洗10s，时间太短，可能使盐酸残留在细胞内，使细胞内的pH低于4.8，甲基绿染色剂不容易着色。所以用蒸馏水冲洗的表皮细胞的细胞核和细胞质均呈现紫红色。第二，质量分数为8%的盐酸浓度过高，破坏了细胞结构，使细胞发生质壁分离，细胞质皱缩。第三，视野中的大量颗粒物质可能是未溶解的染料，所以在实验前要将染料过滤。

综上所述，建议将实验改进为：（1）用质量分数为1%的NaHCO3溶液代替蒸馏水冲洗。用碱性的NaHCO3溶液中和多余的HCl，确保细胞中的pH不会低于4.8。（2）降低盐酸溶液的质量分数，通过实验和文献查阅，配置质量分数为4%的盐酸进行实验，实验效果较佳。[2]（3）将染液过滤，可提高视野内的洁净度，同时不会对细胞产生实质性的改变。[3]

三、改进后的实验步骤及注意事项

（一）观察人口腔上皮细胞DNA和RNA的分布

1.制片：取口腔上皮细胞。用消毒牙签在自己漱净的口腔内侧壁上轻轻地刮几下，把牙签上附有碎屑的一端，在载玻片上旋转地涂抹几下。

2.染色：将甲基绿吡罗红染色剂直接滴一滴在载玻片上，染色5min。

3.观察：盖上盖玻片，放在显微镜下观察。先用低倍镜观察，再换高倍镜观察，观察细胞核和细胞质的颜色变化。

（二）观察洋葱鳞片叶内表皮细胞DNA和RNA的分布

1.取材：用刀片在洋葱鳞片叶内表皮上划出一个“井”字，“井”字中央的正方形边长约为0.5cm，用镊子将其轻轻撕下并平展在载玻片上。

2.水解：在洋葱内表皮上滴加两滴质量分数为4%的盐酸溶液，水解5min。

3.冲洗：用质量分数为1%的NaHCO3溶液冲洗材料3次，直到材料下方不会产生气泡为止。然 后用吸水

纸吸干载玻片上以及材料周围的液体。

4.染色：将甲基绿吡罗红染色剂滴一滴在载玻片上，染色5min。

5.观察：盖上盖玻片，放在显微镜下观察。先用低倍镜观察，再换高倍镜观察，观察细胞核和细胞质的颜色变化。

（三）实验中应注意的其他问题

1.实验前，染液不用当天配置，可以保存在棕色瓶中使用一周。[4]只需在每次使用前过滤，以免视野中出现大量颗粒杂质。

2.在制作人的口腔上皮细胞临时装片时，要尽量将口腔上皮细胞涂抹开，防止细胞重叠。

3.以洋葱细胞为实验材料时，不能选择洋葱最外层和最内层的几层鳞片叶，外层的鳞片叶颜色太深，而内层的颜色太浅，都会影响实验结果。同时，所撕取的材料要尽量大一些，以边长为0.5cm的正方形为宜，撕取的材料过小会影响实验结果。

4.用质量分数为1%的NaHCO3溶液清洗经盐酸水解后的洋葱内表皮时，会产生气泡，应该尽量将气泡驱逐干净。但动作要轻，避免损伤洋葱内表皮细胞。

5.用质量分数为1%的NaHCO3溶液冲洗洋葱内表皮后，用吸水纸吸干周围的液体，以免影响染色的速度，使染色现象不明显。

6.染色时间不宜过长，染色时间太长则会使细胞核颜色加深呈现深蓝色，易与细胞质颜色混淆。

四、实验改进后的优点

1.节约材料：配置一瓶染料，可以保存使用一周，不用现配现用。避免了甲基绿吡罗红染液的浪费。

2.简化过程：观察人的口腔上皮细胞中DNA和RNA的分布省略了烘干、水解、冲洗等步骤，简化为三个步骤，节约时间，而且观察效果更佳。

3.精益求精：观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA和RNA的分布，改成用质量分数为4%的盐酸溶液水解洋葱鳞片叶内表皮细胞，再用质量分数为1%的NaHCO3清洗，从而使实验效果更加明显。

[ 参 考 文 献 ]

[1]申姜颖，黄庆玉，高慧英等.DNA酸解后甲基绿-派洛宁染色法的改良和应用[J].解剖科学进展，1999，5（3）：272-273.

[2]俞如旺，林陈，康思婷.“观察DNA和RAN在细胞中的分布”实验的改进研究[J].生物学教学，2011，36（6）：36-38.

[3]马晓艳.“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的改进及操作建议[J].生物学通报，2015，50（1）：51-52.

[4]贺俊.观察DNA和RNA在细胞中的分布实验的改进[J].实验改进，2014（5）：30-31.