实验与培训丨本刊好文：以涡虫为实验材料观察动物细胞的有丝分裂与细胞凋亡/司世杰等

以涡虫为实验材料观察动物细胞的有丝分裂与细胞凋亡

司世杰（北京市第一四二中学）

刘伟华  胡晓晴  古牧（北京景山学校）

王宣（清华大学附属中学）

以涡虫为实验材料，基于涡虫再生过程中细胞分裂和细胞凋亡的发生高峰期，进行取材。利用中学实验室常用的实验材料进行实验，依托教材中“观察根尖分生区细胞有丝分裂”这一实验的操作流程，对涡虫组织进行解离、漂洗、染色、制片。引导学生体会动物细胞有丝分裂与细胞凋亡过程，实验操作简单、现象直观，具有一定的推广价值。

涡虫  有丝分裂  细胞凋亡  实验观察

有丝分裂是高中生物学进行的实验项目，教师在开展教学的过程中，通常以洋葱（Alliumcepa L.）、大蒜（Allium sativum L.）、风信子（Hya‐cinthus orientalis L. sp. pl.）等植物实验材料的根尖分生区细胞开展实验。以动物细胞为材料的有丝分裂实验在中学生物学教学中鲜有出现，在开展涡虫相关研究的高校实验室中，多以吉姆萨染液对涡虫细胞进行染色处理。细胞凋亡是重要的生命历程，但在显微镜下对其过程的观察在中学生物学教学中鲜有出现。在医疗科学研究中，多使用吉姆萨、苏木素等染液。

在中学生物学教学中，多使用甲紫、醋酸洋红、改良的苯酚品红等碱性染料对染色体进行染色观察，基于此，本实验以甲紫为染料，观察涡虫细胞的有丝分裂与细胞凋亡。

涡虫是学生熟悉的扁形动物，身体扁平，两侧对称，具有强大的再生能力。研究发现，涡虫体内含有一种特殊的干细胞——新胚层细胞。新胚层细胞在涡虫体内含量高，占比25%~40%。新胚层细胞分布广（图1），几乎遍布整个身体（除头部前端和咽部）。不仅如此，新胚层细胞随着涡虫个体的衰老，其含量不发生显著变化。涡虫新胚层细胞的存在是其具有强大再生能力的重要因素，同时也意味着涡虫全身的新胚层细胞都可以进行细胞分裂，这为进行有丝分裂实验观察提供了便利条件。

涡虫在经历截断实验后，有丝分裂与细胞凋亡协同合作，以实现其机体再生。Wenemoser等研究显示，涡虫截断后，6h出现第1次有丝分裂高峰，表现为全身范围；48h出现第2次有丝分裂高峰，表现于伤口处。Pellettieri等研究显示，涡虫截断后，4h出现第1次细胞凋亡高峰，表现于伤口处；72h出现第2次细胞凋亡高峰，表现为全身范围。

基于此，涡虫是进行有丝分裂和细胞凋亡实验的适宜实验材料。

1）解离。使用解离液（盐酸与酒精体积比为1∶1）对涡虫相关组织进行解离，约10min，将涡虫组织中的细胞互相分离开来。

2）漂洗。用镊子将涡虫组织从解离液中取出，放入清水中漂洗2min左右，以去除解离液。

3）染色。将涡虫组织从清水中去除，置于载玻片上，用镊子将涡虫组织压碎，滴加1~2滴甲紫溶液，染色8min。

4）制片。用吸水纸吸去染液，滴加1~2滴清水，洗去多余染液，反复操作3~5次，直至染液被充分洗去，再滴加1滴清水，盖上盖玻片。然后用拇指轻轻按压盖玻片，使临时装片涡虫组织区域呈云雾状，使细胞充分分散开，有利于观察。

5）观察。把制备好的临时装片置于显微镜下观察，在低倍镜下找到较为分散的组织细胞区域，换高倍镜仔细观察。