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人教版高中《生物》教材“分子与细胞”中“观察DNA和RNA在细胞中的分布”这个实验在教材中描述的实验步骤比较复杂,不便于操作。在实际操作过程中出现的结果与理论也有较大的偏差。针对以上问题,笔者对实验材料和操作方法进行了解析与改进,同时对该实验的重点、难点和学生容易出现的疑点进行了探讨并提出相关建议。
一、该实验在教材中的地位及作用
“观察DNA和RNA在细胞中的分布”是《生物》人教版(必修一)中一个很重要的实验,可以直观地帮助学生认识细胞中DNA和RNA的分布情况。在实际教学过程中,我们发现该实验步骤较繁杂,学生难以记清;操作较复杂,学生难以掌握;实验效果不明显,学生难以接受等,这些情况促使我们对该实验作进一步的探索,提出了改进意见。
与以前的旧版人教版教材相比较,新课程中加入这一实验,目的在于降低对这一知识点的理解难度,同时,帮助学生养成勤于动手,学会探究式学习,这是新课程理念的重要体现,这也体现了新课程面向每个学生的理念。
二、实验原理与解析
1.真核细胞的DNA主要分布在细胞核内,RNA主要分布在细胞质中。
2.甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同,甲基绿对DNA亲和力强,使DNA呈现出绿色,而吡罗红对RNA的亲和力强,使RNA呈现出红色。用甲基绿、吡罗红的混合染色剂将细胞染色,可同时显示DNA和RNA在细胞中的分布。
3.盐酸的作用有如下两方面。
(1) 盐酸能改变细胞膜的通透性,加速染色剂的跨膜运输。
(2) 盐酸使染色体中的DNA与蛋白质分离,便于DNA与染色剂的结合。
三、材料用具的选择及改进
1.材料的选择。
(1)选用的实验材料既要容易获得,又要便于观察。
(2)常用的观察材料由人的口腔上皮细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞(在选择实验用植物细胞时最好选择洋葱内表皮细胞,其细胞较大且无色,便于染色与观察) 。
(3) 本实验使用的是吡罗红G 呈绿色,水溶液呈红色(经过反复实验证明染色液中甲基绿︰吡罗红=1.2︰1时,染色效果最好)。
2.取材要点。
(1) 取口腔上皮细胞之前,应先漱口,以避免装片中出现太多的杂质。
(2) 取洋葱表皮细胞时,尽量避免材料上带有叶肉组织细胞。
3.实验的几点改进建议。
(1)药品的选择和处理。商品的甲基绿中经常混有甲基紫,可能会影响染色效果,所以使用前者首先要提纯,除去甲基紫。甲基绿不溶于氯仿(三氯甲烷) ,甲基紫易溶于氯仿,利用该特性可通过萃取的方法用氯仿洗脱甲基紫。
(2)吡罗红甲基绿染色剂的配制。
本实验的成功关键在于吡罗红甲基绿染色剂的配制成功,因为该染色剂的配制较为复杂。在配制时,一般的配制方法是: A液+B液,A、B两液可置于4o C冰箱中,最好现用现配,用时两液混匀即可使用。(使用时将A液和B液以7∶4的比例混匀即可。)
(3)盐酸水解处理。在教科书中用的质量分数为8%的盐酸,经过多次实验后发现质量分数为8%的盐酸浓度太高,严重影响实验效果。此外,若处理温度过高、时间过长,结果细胞核也不呈蓝绿色,而是与细胞质一样呈红色。后来通过查找资料发现,有人介绍使用质量分数为2%的盐酸,再参照人体体温,建议使用37 ℃水浴,又经过多次反复实验,发现效果较好。
四、实验注意事项
1.甲基绿吡罗红染液要现用现配,否则,染料会被氧化,影响染色效果,同时,为避免变质,A液需要使用棕色瓶盛放。
2.实验中使用生理盐水的目的是维持细胞的外形,以免细胞在实验之前破裂,导致DNA、RNA被释放到细胞外。
3. 用酒精灯烘烤载玻片时,切记不要只集中于材料处,而应将载玻片在火焰上来回移动,使载玻片均匀受热,以免破裂。
4. 烘烤后的载玻片不要马上放入盛有稀盐酸的烧杯中,最好先自然冷却1分钟。
5. 换用高倍镜观察材料时,只能用细准焦螺旋进行调焦,切不可动粗准焦螺旋。
6.该实验需要观察染色情况,所选择的材料应为白色或无色,例如,教材中选用的植物材料为洋葱鳞片叶内表皮,而不能使用紫色外表皮。
7.甲基绿吡罗红染色剂,有的教材也称为甲基绿派洛宁染色剂。
(作者单位:江西省南昌市第十中学)
责任编辑:周瑜芽
一、该实验在教材中的地位及作用
“观察DNA和RNA在细胞中的分布”是《生物》人教版(必修一)中一个很重要的实验,可以直观地帮助学生认识细胞中DNA和RNA的分布情况。在实际教学过程中,我们发现该实验步骤较繁杂,学生难以记清;操作较复杂,学生难以掌握;实验效果不明显,学生难以接受等,这些情况促使我们对该实验作进一步的探索,提出了改进意见。
与以前的旧版人教版教材相比较,新课程中加入这一实验,目的在于降低对这一知识点的理解难度,同时,帮助学生养成勤于动手,学会探究式学习,这是新课程理念的重要体现,这也体现了新课程面向每个学生的理念。
二、实验原理与解析
1.真核细胞的DNA主要分布在细胞核内,RNA主要分布在细胞质中。
2.甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同,甲基绿对DNA亲和力强,使DNA呈现出绿色,而吡罗红对RNA的亲和力强,使RNA呈现出红色。用甲基绿、吡罗红的混合染色剂将细胞染色,可同时显示DNA和RNA在细胞中的分布。
3.盐酸的作用有如下两方面。
(1) 盐酸能改变细胞膜的通透性,加速染色剂的跨膜运输。
(2) 盐酸使染色体中的DNA与蛋白质分离,便于DNA与染色剂的结合。
三、材料用具的选择及改进
1.材料的选择。
(1)选用的实验材料既要容易获得,又要便于观察。
(2)常用的观察材料由人的口腔上皮细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞(在选择实验用植物细胞时最好选择洋葱内表皮细胞,其细胞较大且无色,便于染色与观察) 。
(3) 本实验使用的是吡罗红G 呈绿色,水溶液呈红色(经过反复实验证明染色液中甲基绿︰吡罗红=1.2︰1时,染色效果最好)。
2.取材要点。
(1) 取口腔上皮细胞之前,应先漱口,以避免装片中出现太多的杂质。
(2) 取洋葱表皮细胞时,尽量避免材料上带有叶肉组织细胞。
3.实验的几点改进建议。
(1)药品的选择和处理。商品的甲基绿中经常混有甲基紫,可能会影响染色效果,所以使用前者首先要提纯,除去甲基紫。甲基绿不溶于氯仿(三氯甲烷) ,甲基紫易溶于氯仿,利用该特性可通过萃取的方法用氯仿洗脱甲基紫。
(2)吡罗红甲基绿染色剂的配制。
本实验的成功关键在于吡罗红甲基绿染色剂的配制成功,因为该染色剂的配制较为复杂。在配制时,一般的配制方法是: A液+B液,A、B两液可置于4o C冰箱中,最好现用现配,用时两液混匀即可使用。(使用时将A液和B液以7∶4的比例混匀即可。)
(3)盐酸水解处理。在教科书中用的质量分数为8%的盐酸,经过多次实验后发现质量分数为8%的盐酸浓度太高,严重影响实验效果。此外,若处理温度过高、时间过长,结果细胞核也不呈蓝绿色,而是与细胞质一样呈红色。后来通过查找资料发现,有人介绍使用质量分数为2%的盐酸,再参照人体体温,建议使用37 ℃水浴,又经过多次反复实验,发现效果较好。
四、实验注意事项
1.甲基绿吡罗红染液要现用现配,否则,染料会被氧化,影响染色效果,同时,为避免变质,A液需要使用棕色瓶盛放。
2.实验中使用生理盐水的目的是维持细胞的外形,以免细胞在实验之前破裂,导致DNA、RNA被释放到细胞外。
3. 用酒精灯烘烤载玻片时,切记不要只集中于材料处,而应将载玻片在火焰上来回移动,使载玻片均匀受热,以免破裂。
4. 烘烤后的载玻片不要马上放入盛有稀盐酸的烧杯中,最好先自然冷却1分钟。
5. 换用高倍镜观察材料时,只能用细准焦螺旋进行调焦,切不可动粗准焦螺旋。
6.该实验需要观察染色情况,所选择的材料应为白色或无色,例如,教材中选用的植物材料为洋葱鳞片叶内表皮,而不能使用紫色外表皮。
7.甲基绿吡罗红染色剂,有的教材也称为甲基绿派洛宁染色剂。
(作者单位:江西省南昌市第十中学)
责任编辑:周瑜芽