Question

【題目】以實驗動物小鼠為材料，開展動物生命活動調(diào)節(jié)的研究，回答下列問題。要求與說明：簡要寫出實驗思路，具體實驗操作過程不作要求，實驗條件適宜。

（1）在驗證胰島素具有降低血糖濃度作用的實驗設(shè)計中，以小鼠活動狀況為觀察指標(biāo)，為使實驗現(xiàn)象出現(xiàn)得較快且明顯，實驗前應(yīng)將小鼠__________，目的是____________________。寫出該實驗思路：______________________________。

（2）瘦素是一種由脂肪細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)類激素，可作用于下丘腦中的某些細(xì)胞，并通過復(fù) 雜調(diào)節(jié)最終抑制攝食行為。瘦素是在對有關(guān)遺傳性肥胖小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)的。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某小鼠 A 不停攝食，導(dǎo)致其體重長到正常小鼠的 3~4 倍。現(xiàn)利用其做如下實驗：通過外科手術(shù)將 A小鼠和正常小鼠的血管連通，使兩者的血液可流動到對方體內(nèi)。若正常小鼠無明顯變化，A 小 鼠食欲下降到與正常小鼠基本相同的水平，其原因是__________。若__________則說明 A 小鼠患遺傳性肥胖的原因可能是無法合成瘦素受體。該實驗選擇的正常小鼠與 A 小鼠 的 MHC 應(yīng)盡量相似，目的是____________________。

（3）某細(xì)菌 X 是一種胞內(nèi)寄生菌，可感染小鼠脾臟細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行增殖。科研人員做如 下實驗：

①將細(xì)菌 X 注入生長狀況相同且健康的小鼠體內(nèi)；

②十天后從其體內(nèi)分離出 T 細(xì)胞和血清；

③將已感染細(xì)菌 X 一天的小鼠均分為 A、B 兩組，將②中分離得到的 T 細(xì)胞注入 A 組小 鼠內(nèi)、血清注入 B 組小鼠內(nèi)；

④每天分別檢測脾臟中活細(xì)菌數(shù)量，連續(xù)檢測 4 天，統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。 預(yù)測實驗結(jié)果____________________（以坐標(biāo)曲線圖形表示實驗結(jié)果，橫坐標(biāo)為感染后天數(shù)）

為使實驗更嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)設(shè)置對照：將已感染細(xì)菌 X 一天的小鼠均分為 C、D 兩組，分別注入 從__________小鼠中分離得到的 T 細(xì)胞和血清，每天分別檢測脾臟中活細(xì)菌數(shù)量，連續(xù)檢測 4 天，統(tǒng)計并分析數(shù)據(jù)。

Answer 1

【答案】饑餓處理（禁食一段時間） 消耗葡萄糖，使血糖濃度降低 實驗組小鼠注射一定劑量用生理鹽水配制的胰島素溶液，對照組小鼠注射等量的生理鹽水，觀察記錄小鼠活動現(xiàn)象。實驗組小鼠出現(xiàn)昏迷（低血糖癥狀）后，隨機(jī)分為兩組，一組注射葡萄糖，另一組注射等量生理鹽水作對照，觀察小鼠活動現(xiàn)象。 A小鼠能夠利用正常小鼠體內(nèi)合成的瘦素 A小鼠仍然保持肥胖狀態(tài)，而正常小鼠食量明顯減少，基本不攝食（原因：A小鼠自身不缺乏瘦素，而是缺乏接受瘦素信號的受體，且血液循環(huán)將B小鼠體內(nèi)的瘦素運輸至正常小鼠體內(nèi)，使正常小鼠食欲下降） 避免小鼠因免疫排斥反應(yīng)導(dǎo)致死亡 注入等量的生理鹽水十天

【解析】

1．體液免疫過程為：大多數(shù)病原體經(jīng)過吞噬細(xì)胞等的攝取和處理，暴露出這種病原體所特有的抗原，將抗原傳遞給T細(xì)胞,刺激T細(xì)胞產(chǎn)生淋巴因子，少數(shù)抗原直接刺激B細(xì)胞，B細(xì)胞受到刺激后，在淋巴因子的作用下，開始一系列的增殖分化，大部分分化為漿細(xì)胞產(chǎn)生抗體，小部分形成記憶細(xì)胞。抗體可以與病原體結(jié)合，從而抑制病原體的繁殖和對人體細(xì)胞的黏附。

2.細(xì)胞免疫過程：抗原經(jīng)吞噬細(xì)胞攝取、處理和呈遞給T淋巴細(xì)胞，接受抗原刺激后T淋巴細(xì)胞悔增殖、分化產(chǎn)生記憶細(xì)胞和效應(yīng)T細(xì)胞，效應(yīng)T細(xì)胞與相應(yīng)的靶細(xì)胞密切接觸，進(jìn)而導(dǎo)致靶細(xì)胞裂解死亡，抗原暴露出來，此時體液中抗體與抗原發(fā)生特異性結(jié)合形成細(xì)胞團(tuán)或沉淀，最后被吞噬細(xì)胞吞噬消化。

（1）胰島素能夠促進(jìn)組織細(xì)胞對葡萄糖的攝取、利用和貯存，為驗證胰島素具有降低血糖濃度作用，實驗的自變量為是否注射胰島素，因變量是血糖濃度的變化，實驗時以小鼠活動狀況為觀察指標(biāo)，為使實驗現(xiàn)象出現(xiàn)得較快且明顯，實驗前應(yīng)將小鼠饑餓處理，這樣可以消耗小鼠體內(nèi)的葡萄糖，使血糖濃度降低。具體實驗思路為：實驗組小鼠注射一定劑量用生理鹽水配制的胰島素溶液，對照組小鼠注射等量的生理鹽水，觀察記錄小鼠活動狀況。實驗組小鼠出現(xiàn)昏迷（低血糖癥狀）后，隨機(jī)分為兩組，一組注射葡萄糖，另一組注射等量生理鹽水作對照，觀察小鼠活動狀況，通過葡萄糖的補(bǔ)充小鼠恢復(fù)，說明小鼠昏迷是低血糖引起的，結(jié)合對照組可知低血糖的原因是注射胰島素造成的。

（2）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某小鼠 A 不停攝食，導(dǎo)致其體重長到正常小鼠的 3~4 倍，根據(jù)題目信息可推測小鼠 A肥胖的原因可能是瘦素缺乏或者是瘦素受體缺乏導(dǎo)致的。為研究其原因做如下實驗，通過外科手術(shù)將 A小鼠和正常小鼠的血管連通，使兩者的血液可流動到對方體內(nèi)。若正常小鼠無明顯變化且A 小鼠食欲下降到與正常小鼠基本相同的水平，可推知是 A小鼠能夠利用正常小鼠體內(nèi)合成的瘦素，同時能說明A小鼠肥胖的原因是體內(nèi)瘦素缺乏導(dǎo)致的；

若A小鼠仍然保持肥胖狀態(tài)，而正常小鼠食量明顯減少，基本不攝食，則說明 A 小鼠患遺傳性肥胖的原因不是缺乏瘦素導(dǎo)致，而可能瘦素受體缺乏引起的，而且A小鼠體內(nèi)含量較高的瘦素轉(zhuǎn)運到正常小鼠體內(nèi)起作用，引起正常小鼠食欲不振。

該實驗進(jìn)行時，選擇的正常小鼠需要與 A 小鼠 的 MHC 應(yīng)盡量相似，這樣可以避免小鼠因免疫排斥反應(yīng)而導(dǎo)致死亡。

（3）某細(xì)菌 X 是一種胞內(nèi)寄生菌，則細(xì)菌X會引起小鼠的體液免疫和細(xì)胞免疫過程。即細(xì)菌X侵染后會使得小鼠體內(nèi)出現(xiàn)抗體和效應(yīng)T細(xì)胞

①將細(xì)菌 X 注入生長狀況相同且健康的小鼠體內(nèi)；

②十天后從其體內(nèi)分離出 T 細(xì)胞和血清；

③將已感染細(xì)菌 X 一天的小鼠均分為 A、B 兩組，將②中分離得到的 T 細(xì)胞注入 A 組小鼠內(nèi)、血清注入 B 組小鼠內(nèi)；

④由于A組小鼠注入的是效應(yīng)T細(xì)胞，而效應(yīng)T細(xì)胞能將已經(jīng)感染細(xì)菌X的小鼠體內(nèi)的細(xì)菌X消滅掉，因此A組小鼠體內(nèi)的細(xì)菌X數(shù)量趨于平穩(wěn)，并有下降趨勢，而B組小鼠體內(nèi)因為注入的是血清，血清中含有對抗細(xì)菌X的抗體，但是由于該細(xì)菌是胞內(nèi)寄生菌，因此抗體也無能為力，故B組小鼠體內(nèi)的細(xì)菌X數(shù)目有增加的趨勢，因此檢測兩組小鼠脾臟中活細(xì)菌數(shù)量，連續(xù)檢測 4 天，統(tǒng)計得到的實驗結(jié)果應(yīng)該為下圖。

為使實驗更具有說服力，應(yīng)設(shè)置對照如下：再取已感染細(xì)菌 X 一天的小鼠均分為 C、D 兩組，然后分別注入從注入等量的生理鹽水十天的小鼠中分離得到的 T 細(xì)胞和血清，然后每天分別檢測脾臟中活細(xì)菌數(shù)量，連續(xù)檢測 4 天，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。