高中生物课程中常见染色剂染色原理及使用注意事项

高中生物课程中常见染色剂染色原理及使用注意事项

朱秋霖，马天兵

兰州二中，兰州 730000 摘要：目的：探究高中生物试验中常见染色剂的使用方法及常见问题与注意事项方法：通过

一些简单的实验验证与参考文献得出结论。结果：验证与总结出生物试验中常见染色剂的染

色原理及所遇到的染色问题的原因。

关键词：高中生物学实验染色剂显色原理注意事项

The common dye staining principle and precautions in the high

school biology curriculum

Zhu Qiulin，Ma Tianbing

Lanzhou NO.2 middle secondary school class8 grade2，lanzhou 730000

Abstract:Objective: To explore the use of high school biology test stains and FAQs Note

method: through some simple experiments verify references concluded.Results:Validation and

summed up a common biological test stain dyeing principle and coloring problem encountered by

reason.

Keywords:high school biology experiment stain color rendering principle Precautions

1.常见染色剂

常见的高中生物染色显色反应，其实质是化学反应或者物理反应，按照其反

应本质，可分为下列几类[5]：

1.1 氧化还原反应类染色剂

通过氧化还原反应生成某些具有特殊颜色的物质，利用其与生物组织中某些

具有还原性的物质或代谢产物进行化学反应，宏观上产生颜色变化，通过颜色变

化,鉴别某些生物组织中的目标物质。

1.1.1 斐林试剂

由于生物组织中的葡萄糖，果糖和麦芽糖等含有具有还原性的醛基，因此称

其为还原性糖[1]。利用斐林试剂，与还原糖发生还原反应，生成砖红色沉淀。利

用这一性质，可鉴定生物组织液中的还原性糖的存在与否，亦可以用来分析糖尿病人尿液成分。配方为2.5mol/L的氢氧化钠溶液（甲液）；约0.31mol/L的硫酸铜溶液（乙液）。其化学反应原理如下所示：

2CH

3(CH

2

OH)

4

CHO + 2Cu(OH)

2

→ 2CH

3

(CH

2

OH)

4

COOH + Cu

2

O↓ + 2H

2

O

当甲乙两液混合后，立即生成蓝色的氢氧化铜沉淀（Cu(OH)

2）。Cu(OH)

2

与

随后加入的还原性糖类在加热的条件下，会被还原性糖中的醛基还原成为砖红色的氧化亚铜（Cu

2

O）沉淀，从而鉴定还原糖。

1.1.2 班氏试剂

班氏试剂亦是用以鉴定鉴别糖类物质的染色显色剂，但常用于尿糖的定性检测[3]。常见配方如下：17.4克无水硫酸铜（CuSO4）溶解于100毫升热蒸馏水中，冷却后，稀释到150毫升。称取柠檬酸钠173克与无水碳酸钠（Na2CO3）100克，加入蒸馏水600毫升，加热溶解。冷却后，稀释到850毫升。把硫酸铜溶液倾入柠檬酸钠及碳酸钠溶液中，搅匀后即为班氏尿糖定性试剂。

1.1.3 重铬酸钾

酵母菌无氧呼吸产生乙醇，可用重铬酸钾（俗称红矾钾，分子式K

2Cr

2

O

7

）溶

液进行鉴定鉴别。其染色显色过程中的化学反应方程式如下所示：

3CH3CH2OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2O

橙色的重铬酸钾在酸性的条件下，与醇类反应，被还原成为灰绿色的硫酸铬。

从而用以鉴别醇类物质。

1.2 络合物（配合物）类染色显色剂

络合物（又称配合物），是由可以给出孤对电子或多个不定域电子的一定数

目的离子或分子（配体），和具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位的原子

或离子（统称为中心原子），按照一定的组成和空间构型所形成的化合物。这类

物质吸收光后，自身产生变化，光照消失后恢复原样，从而产生颜色变化。

1.2.1 碘，碘的乙醇溶液

1864年德国科学家萨克斯在分析光合作用产物时，就利用了碘可以用于检

测淀粉的性质（反应）。

直链淀粉由α-葡萄糖分子缩合而成螺旋状的长长的螺旋体，每个葡萄糖单

元都仍有羟基暴露在螺旋外，碘分子跟这些羟基作用，使碘分子嵌入淀粉螺旋体的轴心部位，两者形成一种蓝黑色络合物。实验证明，单独的碘分子不能使淀粉

-)。这并非是淀粉与碘发生了化学反变蓝，实际上使淀粉变蓝的是碘分子离子(I

3

应，而是淀粉螺旋中央空穴恰能容下碘分子。支链淀粉遇碘呈紫红色，淀粉跟碘显色结果，与淀粉的聚合度或相对分子质量有关。

1.2.2 双缩脲试剂

双缩脲试剂用于鉴定蛋白质,为碱性含铜试液，呈蓝色。由1%氢氧化钾、1%硫酸铜和酒石酸钾钠配制。当底物中含有肽键时，试剂中的铜与多肽物质配位反应，配合物呈紫色。双缩脲试剂中主要作用物为硫酸铜，而氢氧化钾仅仅是为了提供碱性环境，因此它可被其他碱如氢氧化钠所代替。向试剂中加入碘化钾，可延长试剂的使用寿命。

双缩脲鉴定多肽物质（包括蛋白质）的反应原理：双缩脲（H2NOC－NH－CONH2）是有2个分子尿素在加热后放出一分子氨后得到的产物[1]。在强碱性环境中，双缩脲与硫酸铜（CuSO4）作用，形成紫红色络合物，该反应即双缩脲反应。双缩脲反应是肽和蛋白质所特有的，而为氨基酸所没有的一种颜色反应。一般分子中含有两个肽键的化合物与碱性铜溶液作用，就会形成紫色或蓝紫色络合物。但是需要注意的是，除了-CO-NH-有此反应外，（-CONH2-）、（-CH2-）、（-NH2-）、（-CS-CS-NH2）等基团亦有此反应。

1.3 有机染色剂染色[6]

利用有机染色剂染色的必备条件是具有颜色并且与被染物质之间有强的亲和力。

1.3.1 苏丹染色剂

目前常见的染色剂为苏丹Ⅲ与苏丹Ⅳ染色剂。苏丹Ⅲ与苏丹Ⅳ是人工合成的苏丹系列染色剂，常作为工业染色剂。苏丹染色剂为亲脂性偶氮化合物，在脂肪类物质中的溶解度大于在其他溶质（酒精、丙酮）中的溶解度时，染色剂颗粒便在脂肪颗粒中大量积累，并呈现橘黄色或红色。

1.3.2 甲基绿、吡咯红、二苯胺

在观察细胞中DNA和RNA的分布时，需要用甲基绿和吡罗红染色。甲基绿是具有金属光泽的绿色结晶，溶于水，呈现蓝绿色。在盐酸中显示红黄色，在碱性