Question

以实验动物小鼠为材料，开展动物生命活动调节的研究，回答下列问题。要求与说明：简要写出实验思路，具体实验操作过程不作要求，实验条件适宜。

（1）在验证胰岛素具有降低血糖浓度作用的实验设计中，以小鼠活动状况为观察指标，为使实验现象出现得较快且明显，实验前应将小鼠__________，目的是____________________。写出该实验思路：______________________________。

（2）瘦素是一种由脂肪细胞合成的蛋白质类激素，可作用于下丘脑中的某些细胞，并通过复 杂调节最终抑制摄食行为。瘦素是在对有关遗传性肥胖小鼠的研究中发现的。科学家发现某小鼠 A 不停摄食，导致其体重长到正常小鼠的 3~4 倍。现利用其做如下实验：通过外科手术将 A小鼠和正常小鼠的血管连通，使两者的血液可流动到对方体内。若正常小鼠无明显变化，A 小 鼠食欲下降到与正常小鼠基本相同的水平，其原因是__________。若__________则说明 A 小鼠患遗传性肥胖的原因可能是无法合成瘦素受体。该实验选择的正常小鼠与 A 小鼠 的 MHC 应尽量相似，目的是____________________。

（3）某细菌 X 是一种胞内寄生菌，可感染小鼠脾脏细胞并在细胞内进行增殖。科研人员做如 下实验：

①将细菌 X 注入生长状况相同且健康的小鼠体内；

②十天后从其体内分离出 T 细胞和血清；

③将已感染细菌 X 一天的小鼠均分为 A、B 两组，将②中分离得到的 T 细胞注入 A 组小 鼠内、血清注入 B 组小鼠内；

④每天分别检测脾脏中活细菌数量，连续检测 4 天，统计分析数据。 预测实验结果____________________（以坐标曲线图形表示实验结果，横坐标为感染后天数）

为使实验更严谨，应设置对照：将已感染细菌 X 一天的小鼠均分为 C、D 两组，分别注入 从__________小鼠中分离得到的 T 细胞和血清，每天分别检测脾脏中活细菌数量，连续检测 4 天，统计并分析数据。

Answer

饥饿处理（禁食一段时间） 消耗葡萄糖，使血糖浓度降低 实验组小鼠注射一定剂量用生理盐水配制的胰岛素溶液，对照组小鼠注射等量的生理盐水，观察记录小鼠活动现象。实验组小鼠出现昏迷（低血糖症状）后，随机分为两组，一组注射葡萄糖，另一组注射等量生理盐水作对照，观察小鼠活动现象。 A小鼠能够利用正常小鼠体内合成的瘦素 A小鼠仍然保持肥胖状态，而正常小鼠食量明显减少，基本不摄食（原因：A小鼠自身不缺乏瘦素，而是缺乏接受瘦素信号的受体，且血液循环将B小鼠体内的瘦素运输至正常小鼠体内，使正常小鼠食欲下降） 避免小鼠因免疫排斥反应导致死亡 注入等量的生理盐水十天

【解析】

1．体液免疫过程为：大多数病原体经过吞噬细胞等的摄取和处理，暴露出这种病原体所特有的抗原，将抗原传递给T细胞,刺激T细胞产生淋巴因子，少数抗原直接刺激B细胞，B细胞受到刺激后，在淋巴因子的作用下，开始一系列的增殖分化，大部分分化为浆细胞产生抗体，小部分形成记忆细胞。抗体可以与病原体结合，从而抑制病原体的繁殖和对人体细胞的黏附。

2.细胞免疫过程：抗原经吞噬细胞摄取、处理和呈递给T淋巴细胞，接受抗原刺激后T淋巴细胞悔增殖、分化产生记忆细胞和效应T细胞，效应T细胞与相应的靶细胞密切接触，进而导致靶细胞裂解死亡，抗原暴露出来，此时体液中抗体与抗原发生特异性结合形成细胞团或沉淀，最后被吞噬细胞吞噬消化。

（1）胰岛素能够促进组织细胞对葡萄糖的摄取、利用和贮存，为验证胰岛素具有降低血糖浓度作用，实验的自变量为是否注射胰岛素，因变量是血糖浓度的变化，实验时以小鼠活动状况为观察指标，为使实验现象出现得较快且明显，实验前应将小鼠饥饿处理，这样可以消耗小鼠体内的葡萄糖，使血糖浓度降低。具体实验思路为：实验组小鼠注射一定剂量用生理盐水配制的胰岛素溶液，对照组小鼠注射等量的生理盐水，观察记录小鼠活动状况。实验组小鼠出现昏迷（低血糖症状）后，随机分为两组，一组注射葡萄糖，另一组注射等量生理盐水作对照，观察小鼠活动状况，通过葡萄糖的补充小鼠恢复，说明小鼠昏迷是低血糖引起的，结合对照组可知低血糖的原因是注射胰岛素造成的。

（2）科学家发现某小鼠 A 不停摄食，导致其体重长到正常小鼠的 3~4 倍，根据题目信息可推测小鼠 A肥胖的原因可能是瘦素缺乏或者是瘦素受体缺乏导致的。为研究其原因做如下实验，通过外科手术将 A小鼠和正常小鼠的血管连通，使两者的血液可流动到对方体内。若正常小鼠无明显变化且A 小鼠食欲下降到与正常小鼠基本相同的水平，可推知是 A小鼠能够利用正常小鼠体内合成的瘦素，同时能说明A小鼠肥胖的原因是体内瘦素缺乏导致的；

若A小鼠仍然保持肥胖状态，而正常小鼠食量明显减少，基本不摄食，则说明 A 小鼠患遗传性肥胖的原因不是缺乏瘦素导致，而可能瘦素受体缺乏引起的，而且A小鼠体内含量较高的瘦素转运到正常小鼠体内起作用，引起正常小鼠食欲不振。

该实验进行时，选择的正常小鼠需要与 A 小鼠 的 MHC 应尽量相似，这样可以避免小鼠因免疫排斥反应而导致死亡。

（3）某细菌 X 是一种胞内寄生菌，则细菌X会引起小鼠的体液免疫和细胞免疫过程。即细菌X侵染后会使得小鼠体内出现抗体和效应T细胞

①将细菌 X 注入生长状况相同且健康的小鼠体内；

②十天后从其体内分离出 T 细胞和血清；

③将已感染细菌 X 一天的小鼠均分为 A、B 两组，将②中分离得到的 T 细胞注入 A 组小鼠内、血清注入 B 组小鼠内；

④由于A组小鼠注入的是效应T细胞，而效应T细胞能将已经感染细菌X的小鼠体内的细菌X消灭掉，因此A组小鼠体内的细菌X数量趋于平稳，并有下降趋势，而B组小鼠体内因为注入的是血清，血清中含有对抗细菌X的抗体，但是由于该细菌是胞内寄生菌，因此抗体也无能为力，故B组小鼠体内的细菌X数目有增加的趋势，因此检测两组小鼠脾脏中活细菌数量，连续检测 4 天，统计得到的实验结果应该为下图。

为使实验更具有说服力，应设置对照如下：再取已感染细菌 X 一天的小鼠均分为 C、D 两组，然后分别注入从注入等量的生理盐水十天的小鼠中分离得到的 T 细胞和血清，然后每天分别检测脾脏中活细菌数量，连续检测 4 天，获得相关数据。