核酸在细胞中的分布实验方法探索

●教材原有实验简介

“观察DNA和RNA在细胞中的分布”是人教版高中生物必修1“分子与细胞”中的一项学生实验，教材中的传统方法是利用洋葱表皮细胞或者人的口腔上皮细胞为实验材料，实验流程为：取材→制片（将材料放于载玻片上，先不盖盖玻片）→烘干（酒精灯火焰烘烤）→水解（8%盐酸浸泡、30℃水浴保温5min）→冲洗（用蒸馏水冲洗10s）→染色（甲基绿、吡罗红混合染色剂，5min）→盖片→观察。

●本实验改进之处

传统方法存在一定问题导致实验效果并不理想，而且操作复杂。本课题尝试利用改进方法与传统方法进行比较实验，通过记录实验数据、进行数据统计，以此来对该实验进行改进。传统方法的问题主要是： （1）酒精灯烘干环节，学生的操作常出现失误：如装片烤裂等； （2）盐酸水解环节中实验材料易脱落； （3）实验现象不理想：细胞核与细胞质均呈现红色——这也是最关键的问题。针对问题出现的原因，本次课程对实验进行了如下改进：

一是实验器材设备的使用改进：用烘干箱代替酒精灯进行烘干、用恒温水浴箱进行盐酸水解过程的保温；二是在材料的处理上进行了新的尝试； （1）尝试在盐酸水解后用一定浓度的NaHCO3进行冲洗，以调节pH，避免酸性过强导致DNA变性解聚； （2）尝试不用盐酸水解，直接使用甲基绿、吡罗红混合染色剂染色，依靠染色液本身的酸性去改变细胞膜的通透性进而去着色； （3）尝试在染色的时间上进行调整。

在改进的措施中，“不使用盐酸水解+染色1分钟”的措施效果较好，出现明显的“核绿质红”的现象，同时学生能够对其他措施（包括传统方法）的不足做出自己的分析。在本次实验课程的设计中，比较可取的优点是对于“实验工作单”和“实验记录单”的设计，操作项目清晰明了，学生对于各组之间的变量也十分清楚，既节约了时间，又能培养学生的实验设计能力。

●课前准备

1.材料

人的口腔上皮细胞、洋葱表皮细胞。

2.药品

质量分数为0.9%的NaCl溶液，质量分数为8%的盐酸、 甲基绿、吡罗红混合染色剂（取A液20mL、 B液80mL配成染色剂，使用时现配。A液：取吡罗红甲基绿粉1g，加入100mL蒸馏水中溶解，放入棕色瓶中备用。B液：取乙酸钠16.4g，用蒸馏水溶解至1000mL。取乙酸12mL，用蒸馏水稀释至1000mL。取稀释的乙酸钠溶液30mL和乙酸20mL，加蒸馏水50mL，配成pH为4.8的溶液），蒸馏水。

3.用具

烧杯、滴管、消毒牙签、载玻片、盖玻片、铁架台、石棉网、火柴、酒精灯、吸水纸、显微镜。

4.设备

恒温水浴箱、烘干箱。

●教学目标

1.知识技能

（1）分析说明DNA和RNA在结构上的不同点。

（2）知道染色原理。

（3）尝试用传统方法和改进方法进行实验，并进行效果比较，记录数据。

2.过程方法

（1）熟练制作临时装片。

（2）熟练显微镜的使用。

（3）使用试剂对材料进行染色，掌握对DNA和RNA的染色技术。

3.情感态度价值观

（1）培养学生的动手能力，提升学生积极、乐观的学习态度。

（2）培养学生勇于实践与创新的科学精神和严谨求实的科学态度。

●课时建议

2课时

●教学过程

制作洋葱表皮细胞或口腔上皮细胞临时装片，依据各组要求进行实验操作，然后在显微镜下观察、比较，记录实验结果并采集图像。

续表

分析讨论：哪种操作方法效果更为理想？分析原因？

●板书设计

学生实验报告

观察DNA和RNA在细胞中的分布

班级 __________　姓名 __________　实验日期__________

一、传统实验方法

1.制片

（1）取材(www.zuozong.com)

①制作洋葱表皮细胞临时装片：在洁净的载玻片上滴一滴清水，撕取洋葱表皮细胞并将表皮在清水中舒展开，不盖盖玻片（A、 B、 C、 D四组，共4张装片，贴标签）。

②制作口腔上皮细胞临时装片：在洁净的载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液，漱口后用消毒牙签在口腔内侧壁上轻轻地刮几下，将牙签上的碎屑涂抹在载玻片的生理盐水中，不盖盖玻片（E、 F、 G、 H四组，共4张装片，贴标签）。

（2）烘干

将做好的装片用烘干箱进行烘干。

2.水解

将烘干后的装片放入培养皿内，分别用8%HCl （A、 B、 E、 F组）和4%HCl （C、 D、 G、 H组）水解，并放入恒温水浴锅中30℃保温5min。

3.冲洗

用蒸馏水（A、 C、 E、 G组）或1%NaHC03（B、 D、 F、 H组）冲洗10s，并用吸水纸吸去载玻片上的水分。

4.染色

用2滴甲基绿、 吡罗红混合染色剂滴在载玻片上，染色5min， 用吸水纸吸去多余染色剂，盖上盖玻片。

5.观察

先在低倍物镜下观察，寻找染色均匀、 色泽浅的区域，移至视野中央，将物像调节清晰；转到高倍物镜，调节细准焦螺旋，观察细胞核和细胞质的染色情况。

二、 简化实验方法

1.制片

①制作洋葱表皮细胞临时装片：在洁净的载玻片上滴一滴清水，撕取洋葱表皮细胞并将表皮在清水中舒展开（I、 J两组，共2张装片，贴标签）；

②制作口腔上皮细胞临时装片：在洁净的载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液，漱口后用消毒牙签在口腔内侧壁上轻轻地刮几下，将牙签上的碎屑涂抹在载玻片的生理盐水中（K、L两组，共2张装片，贴标签）

2.染色

用2滴甲基绿、吡罗红混合染色剂滴在载玻片上，染色5min（ I、K两组）或1min（J、L两组），用吸水纸吸去多余染色剂，盖上盖玻片。

3.观察

先在低倍物镜下观察，寻找染色均匀， 色泽浅的区域，移至视野中央，将物像调节清晰；转到高倍物镜，调节细准焦螺旋，观察细胞核和细胞质的染色情况。

三、学生实验报告单

●学生评价方案

●实验成果展示

经过各组分析汇总，认为Ⅰ组，即使用洋葱表皮细胞作为实验材料、不用盐酸水解直接用甲基绿、吡罗红混合染色剂染色观察效果较好。

小资料

原核细胞没有核膜， 因而没有真正的细胞核，其遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，DNA为裸露的环状分子，通常没有结合蛋白，环的直径约为2.5纳米，周长几十纳米。真核细胞核中有不止一个染色体，每个染色体也只含一个DNA分子，不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种的所有蛋白质和RNA结构的全部遗传信息；策划生物有次序地合成细胞和组织组分的时间和空间；确定生物生命周期自始至终的活性和确定生物的个性。除染色体DNA外，有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA。

参考文献

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