Question

【題目】以實驗動物小鼠為材料，開展動物生命活動調節的研究，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計中，以小鼠活動狀況為觀察指標，為使實驗現象出現得較快且明顯，實驗前應將小鼠__________，目的是____________________。寫出該實驗思路：______________________________。

（2）瘦素是一種由脂肪細胞合成的蛋白質類激素，可作用于下丘腦中的某些細胞，并通過復 雜調節最終抑制攝食行為。瘦素是在對有關遺傳性肥胖小鼠的研究中發現的。科學家發現某小鼠 A 不停攝食，導致其體重長到正常小鼠的 3~4 倍。現利用其做如下實驗：通過外科手術將 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。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 應盡量相似，目的是____________________。

（3）某細菌 X 是一種胞內寄生菌，可感染小鼠脾臟細胞并在細胞內進行增殖。科研人員做如 下實驗：

①將細菌 X 注入生長狀況相同且健康的小鼠體內；

②十天后從其體內分離出 T 細胞和血清；

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

④每天分別檢測脾臟中活細菌數量，連續檢測 4 天，統計分析數據。 預測實驗結果____________________（以坐標曲線圖形表示實驗結果，橫坐標為感染后天數）

為使實驗更嚴謹，應設置對照：將已感染細菌 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 細胞和血清，每天分別檢測脾臟中活細菌數量，連續檢測 4 天，統計并分析數據。

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象。實驗組小鼠出現昏迷（低血糖癥狀）后，隨機分為兩組，一組注射葡萄糖，另一組注射等量生理鹽水作對照，觀察小鼠活動現象。 A小鼠能夠利用正常小鼠體內合成的瘦素 A小鼠仍然保持肥胖狀態，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，且血液循環將B小鼠體內的瘦素運輸至正常小鼠體內，使正常小鼠食欲下降） 避免小鼠因免疫排斥反應導致死亡 注入等量的生理鹽水十天

【解析】

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

2.細胞免疫過程：抗原經吞噬細胞攝取、處理和呈遞給T淋巴細胞，接受抗原刺激后T淋巴細胞悔增殖、分化產生記憶細胞和效應T細胞，效應T細胞與相應的靶細胞密切接觸，進而導致靶細胞裂解死亡，抗原暴露出來，此時體液中抗體與抗原發生特異性結合形成細胞團或沉淀，最后被吞噬細胞吞噬消化。

（1）胰島素能夠促進組織細胞對葡萄糖的攝取、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，為使實驗現象出現得較快且明顯，實驗前應將小鼠饑餓處理，這樣可以消耗小鼠體內的葡萄糖，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。實驗組小鼠出現昏迷（低血糖癥狀）后，隨機分為兩組，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，通過葡萄糖的補充小鼠恢復，說明小鼠昏迷是低血糖引起的，結合對照組可知低血糖的原因是注射胰島素造成的。

（2）科學家發現某小鼠 A 不停攝食，導致其體重長到正常小鼠的 3~4 倍，根據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致的。為研究其原因做如下實驗，通過外科手術將 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。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合成的瘦素，同時能說明A小鼠肥胖的原因是體內瘦素缺乏導致的；

若A小鼠仍然保持肥胖狀態，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致，而可能瘦素受體缺乏引起的，而且A小鼠體內含量較高的瘦素轉運到正常小鼠體內起作用，引起正常小鼠食欲不振。

該實驗進行時，選擇的正常小鼠需要與 A 小鼠 的 MHC 應盡量相似，這樣可以避免小鼠因免疫排斥反應而導致死亡。

（3）某細菌 X 是一種胞內寄生菌，則細菌X會引起小鼠的體液免疫和細胞免疫過程。即細菌X侵染后會使得小鼠體內出現抗體和效應T細胞

①將細菌 X 注入生長狀況相同且健康的小鼠體內；

②十天后從其體內分離出 T 細胞和血清；

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

④由于A組小鼠注入的是效應T細胞，而效應T細胞能將已經感染細菌X的小鼠體內的細菌X消滅掉，因此A組小鼠體內的細菌X數量趨于平穩，并有下降趨勢，而B組小鼠體內因為注入的是血清，血清中含有對抗細菌X的抗體，但是由于該細菌是胞內寄生菌，因此抗體也無能為力，故B組小鼠體內的細菌X數目有增加的趨勢，因此檢測兩組小鼠脾臟中活細菌數量，連續檢測 4 天，統計得到的實驗結果應該為下圖。

為使實驗更具有說服力，應設置對照如下：再取已感染細菌 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 細胞和血清，然后每天分別檢測脾臟中活細菌數量，連續檢測 4 天，獲得相關數據。