王子武

(安徽省利辛縣高級(jí)中學(xué) 236700)

“顏色反應(yīng)”是鑒定一些化合物或結(jié)構(gòu)的重要方法[1]。相關(guān)試劑與待測(cè)樣品的顏色反應(yīng)大多是一些化學(xué)反應(yīng)，也包含物理染色。人教版高中生物學(xué)教材中一共涉及13類顏色反應(yīng)，本文對(duì)其理化原理進(jìn)行分析。

1 鑒定類的顏色反應(yīng)

1.1 淀粉的鑒定 淀粉中的淀粉鏈呈螺旋狀，其中的葡萄糖基有羥基暴露在螺旋外部，碘與這些羥基作用，與6個(gè)葡萄糖基配合，然后嵌入淀粉螺旋體的軸心，形成包合物。包合物的吸光性能發(fā)生改變，當(dāng)葡萄糖基小于6個(gè)時(shí)不呈色，當(dāng)葡萄糖基平均為20個(gè)左右時(shí)呈紅色，當(dāng)葡萄糖基大于60個(gè)時(shí)呈藍(lán)色[2]。直鏈淀粉的淀粉鏈長(zhǎng)，故而遇碘呈藍(lán)色，支鏈淀粉的分支短，一般只有20～30個(gè)葡萄糖基，遇碘呈現(xiàn)藍(lán)、紅混合的紫紅色。

1.2 還原性糖的鑒定 斐林試劑由甲液(0.1 g/mL的NaOH溶液)和乙液(0.05 g/mL的CuSO4溶液)構(gòu)成，兩者混合后生成藍(lán)色的Cu(OH)2沉淀。還原性糖中含還原性的醛基(-CHO)，在水浴加熱的條件下，可將藍(lán)色的Cu(OH)2沉淀還原成磚紅色的CuO2沉淀。因此，斐林試劑可以用來區(qū)分水溶性的醛和酮官能團(tuán)，也可以對(duì)還原糖進(jìn)行鑒定。

1.3 蛋白質(zhì)的鑒定 雙縮脲試劑由A液(0.1 g/mL的NaOH溶液)和B液(0.01 g/mL的CuSO4溶液)構(gòu)成。其中A液提供堿性環(huán)境，在堿性條件下，CuSO4溶液電離出的Cu2+與蛋白質(zhì)中的肽鍵發(fā)生雙縮脲反應(yīng)，生成紫色絡(luò)合物。所以，雙縮脲試劑可用來鑒定蛋白質(zhì)，現(xiàn)象為有紫色物質(zhì)生成。

1.4 脂肪的鑒定 蘇丹染料在脂質(zhì)中的溶解度大于有機(jī)溶劑，因此蘇丹溶液中的染料分子與脂質(zhì)的親和力更強(qiáng)。依據(jù)溶解度的差異，可用蘇丹溶液對(duì)脂肪進(jìn)行染色，其作用原理主要是物理性脂溶和吸附作用。常用的蘇丹試劑有蘇丹Ⅲ和蘇丹Ⅳ，前者可將脂肪染成橘黃色，后者可將脂肪染成紅色。

1.5 二氧化碳的鑒定 溴麝香草酚藍(lán)是一種酸堿指示劑，顏色可隨pH的變化而變化，變色范圍為6.0～7.6(黃→綠→藍(lán))。CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3水溶液呈弱酸性，所以用溴麝香草酚藍(lán)鑒定呼吸作用釋放的CO2時(shí)，會(huì)出現(xiàn)顏色由藍(lán)變綠再變黃的現(xiàn)象。

1.6 酒精的鑒定 重鉻酸鉀在強(qiáng)酸(濃硫酸)環(huán)境下，可將乙醇(C2H5OH)氧化為乙醛(CH3CHO)，再進(jìn)一步被氧化為乙酸(CH3COOH)，并生成硫酸鉻(CrSO4)，CrSO4水溶液電離出Cr2+，Cr2+呈綠色。所以，酸性的重鉻酸鉀遇酒精會(huì)由橙紅色變?yōu)榛揖G色。

1.7 亞硝酸鹽的鑒定 亞硝酸鹽在特定條件下可轉(zhuǎn)化為亞硝胺，后者具有致癌和致畸作用。在泡菜的腌制初期，亞硝酸鹽的含量會(huì)升高，因此要進(jìn)行亞硝酸鹽含量的測(cè)定。在鹽酸提供酸性的條件下，亞硝酸鹽與對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生重氮反應(yīng)生成重氮鹽，后者進(jìn)一步與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽偶合形成玫瑰紅復(fù)合物。將顯色反應(yīng)后的樣品與標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比較，可估算出亞硝酸鹽的含量。

1.8 DNA的鑒定 在酸性條件下加熱，DNA中的嘌呤堿基與脫氧核糖之間的糖苷鍵會(huì)發(fā)生斷裂，生成嘌呤堿基、脫氧核糖和嘧啶堿基脫氧核苷酸，脫氧核糖進(jìn)一步脫水生成ω-羥基-γ-酮基戊醛，該物質(zhì)與二苯胺試劑反應(yīng)可生成藍(lán)色物質(zhì)。

1.9 分解尿素的細(xì)菌的鑒定 酚紅是一種酸堿指示劑，當(dāng)pH小于6.6時(shí)呈黃色，在6.6～8.0之間時(shí)呈橙色，高于8.4時(shí)呈紅色。分解尿素的細(xì)菌可利用脲酶將尿素(CO(NH)2)水解成CO2和NH3，NH3溶于水呈堿性，可使酚紅指示劑變成紅色。

1.10 分解纖維素的細(xì)菌的鑒定 分解纖維素的細(xì)菌，利用纖維素酶可將培養(yǎng)基平板上的纖維素降解成小分子糖，剛果紅染色劑可以與大分子的纖維素牢固結(jié)合形成紅色復(fù)合物，而不與小分子糖結(jié)合。用NaCl溶液沖洗平板后，小分子糖被洗脫下來。因此，在生長(zhǎng)過分解纖維素的細(xì)菌的周圍會(huì)形成透明圈。

2 染色類的顏色反應(yīng)

2.1 甲基綠、吡羅紅對(duì)DNA和RNA的染色 觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布實(shí)驗(yàn)，使用的是甲基綠-吡羅紅混合染色劑。DNA和RNA分子都是多聚體，但聚合程度不同，甲基綠選擇性地與細(xì)胞核中的聚合程度高的DNA結(jié)合，呈綠色；吡羅紅選擇性地與細(xì)胞質(zhì)中的聚合程度較低的RNA結(jié)合，呈紅色(解聚了的DNA也能和吡羅紅結(jié)合呈紅色)。所以，吡羅紅對(duì)RNA的親和力大，細(xì)胞質(zhì)被染成紅色；而甲基綠對(duì)DNA的親和力大，細(xì)胞核被染成綠色。

2.2 健那綠對(duì)線粒體的染色 健那綠是一種線粒體專一性活體染色劑，自然狀態(tài)下呈綠色，具有脂溶性，能穿過細(xì)胞膜。健那綠中有染色能力的基團(tuán)帶正電，可與線粒體帶負(fù)電的內(nèi)膜結(jié)合，內(nèi)膜上的細(xì)胞色素c氧化酶使健那綠保持氧化狀態(tài)呈藍(lán)綠色，而在周圍的細(xì)胞質(zhì)中，被還原成無色狀態(tài)。通過健那綠對(duì)細(xì)胞的染色，可以在高倍顯微鏡下觀察活細(xì)胞中線粒體的形態(tài)和分布。

2.3 堿性染色劑對(duì)染色體的染色 染色體在解螺旋狀態(tài)下又稱染色質(zhì)，因易被堿性染料染成深色而得名。染色體自然狀態(tài)下是無色的，對(duì)其觀察和計(jì)數(shù)需要用染色劑染色，常用的堿性染色劑有醋酸洋紅和龍膽紫溶液。堿性(或酸性)染色劑的界定并非由染料溶液的pH值決定的，而是根據(jù)染料物質(zhì)中助色基團(tuán)電離后所帶的電荷來決定的。一般來說，助色基團(tuán)帶正電荷的染色劑為堿性染色劑；反之則為酸性染色劑。雖然龍膽紫染液的pH值為3.0，醋酸洋紅染液的pH值為1.9，兩者均為酸性溶液，但兩者的助色基團(tuán)帶正電荷，所以是堿性染色劑[3]，可對(duì)染色體進(jìn)行染色。