以小白鼠實(shí)驗(yàn)為背景材料開發(fā)生物試題

摘要 對以小白鼠實(shí)驗(yàn)為題材開發(fā)的生物試題進(jìn)行了簡要?dú)w納。

關(guān)鍵詞小白鼠實(shí)驗(yàn)生物試題

中圖分類號(hào)G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B

小白鼠是野生鼷鼠的變種，屬于動(dòng)物界脊椎動(dòng)物門，哺乳綱，嚙齒目，鼠種。小白鼠經(jīng)過人們長期選擇，定向培育，已形成許多品種類型。由于小白鼠有著和人類非常類似的基因，生理功能上有許多的相似性，因而成為生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)的模式實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，實(shí)驗(yàn)小白鼠為生命科學(xué)的進(jìn)步作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

以小白鼠實(shí)驗(yàn)作為背景材料，可以開發(fā)多方位、多角度的生物試題。

1 神經(jīng)—體液調(diào)節(jié)

動(dòng)物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)主要受神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，同時(shí)也受體液的調(diào)節(jié)。神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式是反射，它是指在中樞神經(jīng)系統(tǒng)參與下，動(dòng)物體或人體對內(nèi)外環(huán)境變化作出的規(guī)律性應(yīng)答。完成反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧，通常由感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)和效應(yīng)器組成。

[例1]小白鼠是恒溫動(dòng)物，當(dāng)環(huán)境溫度明顯降低時(shí)，其體溫仍能保持相對恒定。為了探究下丘腦的某部位是否為調(diào)節(jié)體溫的中樞，某校生物興趣小組制訂了以下實(shí)驗(yàn)方案：

實(shí)驗(yàn)假設(shè)：下丘腦的某部位是調(diào)節(jié)體溫的中樞。

材料用具：略。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①取兩只健康的、性別與生理狀況相同的成年小白鼠，并標(biāo)記為甲、乙；

②用一定的方法破壞甲鼠的下丘腦相應(yīng)部位，乙鼠不做處理作為對照；

③把甲、乙兩鼠置于可人工控制的溫室中，將室內(nèi)溫度調(diào)為0℃，在相對安靜的條件下觀察24h，每隔4h分別測量一次體溫，并做好記錄。

預(yù)期結(jié)果與結(jié)論：

①若甲鼠體溫發(fā)生明顯改變，乙鼠體溫保持相對恒定，則假設(shè)成立；

②若甲、乙兩鼠體溫均保持相對恒定，則假設(shè)不成立。

請分析回答：

(1)該興趣小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案有哪些不妥之處?請指出。

①____；

②____。

(2)若假設(shè)成立，下面給出了四張坐標(biāo)圖，表示小白鼠的代謝狀況與環(huán)境溫度的關(guān)系(其中橫軸表示環(huán)境溫度，縱軸表示小白鼠的耗氧量或酶的反應(yīng)速率)。則符合甲鼠生理狀況的是____；符合乙鼠生理狀況是______。

(3)若假設(shè)成立，當(dāng)環(huán)境溫度明顯降低時(shí)，一方面可通過下丘腦的調(diào)節(jié)作用，引起小白鼠_______，從而使皮膚的散熱量減少；同時(shí)還可促進(jìn)有關(guān)腺體的分泌活動(dòng)，使______的分泌增加，導(dǎo)致體內(nèi)代謝活動(dòng)增強(qiáng)，產(chǎn)熱量增加，從而維持體溫恒定。由此可見小白鼠對體溫的調(diào)節(jié)屬于_____調(diào)節(jié)。

參考答案：(1)①實(shí)驗(yàn)前要先測定甲、乙鼠的體溫⑦實(shí)驗(yàn)要有重復(fù)性，僅用兩只小白鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有一定的偶然性。

(2)BD AC

(3)皮膚血管收縮，皮膚的血流量減少 甲狀腺激素和腎上腺素神經(jīng)一體液

2 體液調(diào)節(jié)

激素等化學(xué)物質(zhì)(除激素以外，還有其他調(diào)節(jié)因子，如CO₂等)，通過體液傳送的方式對生命活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為體液調(diào)節(jié)。激素調(diào)節(jié)是體液調(diào)節(jié)的主要方式，如胰島素與胰高血糖素對血糖濃度的調(diào)節(jié)，甲狀腺激素分泌的分級(jí)調(diào)節(jié)等。

[例2]下面是某研究性學(xué)習(xí)小組用若干只健康的、生長狀況相同的、同齡雌性幼鼠做的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)(見下表，表中①～③處需要你來完成)。其中，實(shí)驗(yàn)Ⅰ是探究卵巢能分泌激素A并能促進(jìn)子宮的發(fā)育(表1)；實(shí)驗(yàn)Ⅱ是探究垂體能分泌激素B并能促進(jìn)卵巢和子宮的發(fā)育(表2)。請回答后面的相關(guān)問題。

(1)實(shí)驗(yàn)中要選用體重和年齡相當(dāng)?shù)男∈笞鰧?shí)驗(yàn)，其目的是______ 。

(2)請完成上表中的“①—③”的處理方法：

①_____；②_____；③_______；

(3)實(shí)驗(yàn)中，激素A和激素B分別最可能是_____、______ 、______ 。(寫名稱)

參考答案：(1)排除小鼠個(gè)體差異對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

(2)①切除卵巢后補(bǔ)充激素A②切除垂體③切除垂體，補(bǔ)充激素B

(3)性激素促性腺激素

3 免疫調(diào)節(jié)

一般來說，免疫是指機(jī)體對抗病原體引起的疾病的能力。免疫分為生來就有的非特異性免疫和后天形成的特異性免疫。在特異性免疫中淋巴細(xì)胞起著重要的作用，其中B細(xì)胞主要靠產(chǎn)生抗體發(fā)揮作用(體液免疫)，T細(xì)胞主要靠直接接觸靶細(xì)胞發(fā)揮作用(細(xì)胞免疫)。對機(jī)體接種某種疫苗，可以誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生抵抗某種病原體的免疫力。

[例3]霍亂弧菌會(huì)引起人類患霍亂病，主要通過污染水源或鮮魚、貝殼類食物而引起烈性腸道感染，它產(chǎn)生的霍亂腸毒素導(dǎo)致小腸液過度分泌，嚴(yán)重者上吐下瀉，導(dǎo)致脫水和代謝性酸中毒，甚至休克死亡?；歼^霍亂的人可獲得長久的免疫力，再感染的較為少見。有研究小組做了以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：

第一步：取未受感染的體重相同的小鼠3只，標(biāo)為。1、2、3號(hào)，都摘除胸腺并用大劑量x射線照射；

第二步：分別接種等量的霍亂弧菌疫苗，測定并確定沒有了免疫力(無抗體產(chǎn)生)；

第三步：分別向1、2、3號(hào)小鼠體內(nèi)注射等量的新鮮T淋巴細(xì)胞液、新鮮B淋巴細(xì)胞液、新鮮T淋巴和B淋巴細(xì)胞混合液；

第四步：分別向三只小鼠接種等量的霍亂弧菌疫苗；

第五步：在相同條件下飼養(yǎng)20d后，分別測定3只小鼠體內(nèi)血清抗體的含量。

實(shí)驗(yàn)二：

向健康正常的實(shí)驗(yàn)小鼠注射毒性弱霍亂菌苗，這些小鼠感染后沒有發(fā)病。4d后，對實(shí)驗(yàn)小鼠注射毒性極強(qiáng)的霍亂弧菌制劑，一段時(shí)間后實(shí)驗(yàn)小鼠全部正常生活。

請分析回答下列問題：

(1)實(shí)驗(yàn)一的檢測結(jié)果是3號(hào)小鼠體內(nèi)血清抗體含量最多，這說明______ 。

(2)實(shí)驗(yàn)一第二步的目的和意義是______ 。

(3)實(shí)驗(yàn)二中毒性弱的霍亂菌苗進(jìn)入小鼠體內(nèi)作為_______起作用，使其體內(nèi)產(chǎn)生了相應(yīng)的免疫活性物質(zhì)，該過程曾出現(xiàn)圖2 (填A(yù)或B)所示的現(xiàn)象。

(4)寫出與圖2B中5的產(chǎn)生有關(guān)的所有細(xì)胞名稱____。

(5)實(shí)驗(yàn)二中向?qū)嶒?yàn)小鼠第二次注射毒性極強(qiáng)的霍亂弧菌制劑后沒有發(fā)病，但會(huì)在實(shí)驗(yàn)小鼠體內(nèi)發(fā)生一系列重要的生理反應(yīng)，其中主要的是______ 。

(6)你認(rèn)為要使實(shí)驗(yàn)二更具說服力，應(yīng)補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)操作是______。

參考答案：(1)在B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的共同參與下，小鼠獲得的免疫力最強(qiáng)

(2)排除實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)殘留的免疫細(xì)胞或物質(zhì)，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更有說服力

(3)抗原B

(4)巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞(或活化的輔助性T細(xì)胞)、B細(xì)胞(或致敏B細(xì)胞)、漿細(xì)胞(或效應(yīng)B細(xì)胞)

(5)體內(nèi)快速產(chǎn)生大量抗體

(6)將未經(jīng)免疫的大小、體質(zhì)大致一致的小鼠注射等量的毒性極強(qiáng)的霍亂弧菌制劑

4 細(xì)胞增殖

哺乳動(dòng)物生殖器官(睪丸或卵巢)內(nèi)的原始生殖細(xì)胞(精原細(xì)胞或卵原細(xì)胞)，有的通過有絲分裂繼續(xù)生成原始生殖細(xì)胞，有的通過減數(shù)分裂形成成熟的生殖細(xì)胞(精子或卵細(xì)胞)。選擇恰當(dāng)?shù)膭?dòng)物實(shí)驗(yàn)材料制成裝片，可以觀察到處于不同分裂時(shí)期的細(xì)胞。

[例4](2009年山東省高考)小鼠常被用作研究人類遺傳病的模式動(dòng)物。請?zhí)畛溆^察小鼠細(xì)胞減數(shù)分裂的實(shí)驗(yàn)步驟：

供選材料及試劑：小鼠的腎臟、睪丸、肝臟，蘇丹Ⅲ染液、醋酸洋紅染液、詹納斯綠B(健那綠)染液，解離固定液。

取材：用_____作實(shí)驗(yàn)材料。

制片：①取少量組織低滲處理后，放在_______溶液中，一定時(shí)間后輕輕漂洗。

②將漂洗后的組織放在載玻片上，滴加適量____________。

③一定時(shí)間后加蓋玻片，__________ 。 觀察：①用顯微鏡觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)幾種不同特征的分裂中期細(xì)胞。若它們正常分裂，產(chǎn)生的子細(xì)胞是______。

②圖3是觀察到的同源染色體A₁和A₂的配對情況。

若A₁正常，A₂發(fā)生的改變可能是_____。

參考答案：(小鼠)睪丸解離固定液醋酸洋紅染色 壓片 次級(jí)精母細(xì)胞、精細(xì)胞、精原細(xì)胞缺失

5 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

肺炎雙球菌是一種病原菌，存在著光滑型(S型)和粗糙型(R型)兩種不同類型。其中光滑型的菌株產(chǎn)生莢膜，有毒，在人體內(nèi)它導(dǎo)致肺炎，在小鼠體中它導(dǎo)致敗血癥，并使小鼠患病死亡，其菌落是光滑的；粗糙型的菌株不產(chǎn)生莢膜，無毒，在人或動(dòng)物體內(nèi)不會(huì)導(dǎo)致病害，其菌落是粗糙的。肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是證實(shí)DNA作為遺傳物質(zhì)的最早證據(jù)來源。

[例5](2008年江蘇省高考)某研究人員模擬肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了以下4個(gè)實(shí)驗(yàn)：

①s型菌的DNA+DNA酶—加入R型菌—注射入小鼠

②R型菌的DNA+DNA酶—加入s型菌—注射入小鼠

③R型菌+DNA酶—高溫加熱后冷卻—加入s型菌的DNA—注射入小鼠

④s型菌+DNA酶—高溫加熱后冷卻—加入R型菌的DNA—注射入小鼠

以上4個(gè)實(shí)驗(yàn)中小鼠存活的情況依次是( )

A 存活、存活、存活、死亡

B 存活、死亡、存活、死亡

c 死亡、死亡、存活、存活

D 存活、死亡、存活、存活

參考答案：D。

6 胚胎工程

胚胎工程是指對動(dòng)物(特別是哺乳動(dòng)物)早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，包括體外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。這些技術(shù)進(jìn)一步挖掘動(dòng)物的繁殖潛力，為優(yōu)良牲畜的大量繁殖，稀有動(dòng)物的種族延續(xù)提供有效的解決辦法。

[例6](2008年江蘇省高考)下面是以小鼠為對象進(jìn)行的研究工作，請分析回答問題。

(1)進(jìn)行小鼠胚胎工程操作時(shí)，首先在光控周期下(光照14h，黑暗10h)飼養(yǎng)成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是____ 。然后從雌鼠輸卵管中取出卵子，在一定條件下培養(yǎng)成熟；并從雄鼠附睪中取出精子，在一定條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，目的是______ 。再在37℃，5％CO₂條件下，精卵共同作用4h，沖洗后繼續(xù)培養(yǎng)。定時(shí)在顯微鏡下觀察胚胎的變化，第5天可以看到胚胎發(fā)生收縮，細(xì)胞間隙擴(kuò)大，接著胚胎內(nèi)部出現(xiàn)裂隙，這是胚胎______期開始的標(biāo)志。

(2)如果體外受精后，在精核與卵核融合之前，用微型吸管吸除雄核，再用細(xì)胞松弛素B處理(作用類似于用秋水仙素處理植物細(xì)胞)，處理后的受精卵可發(fā)育成小鼠。這種方法在動(dòng)物新品種選育中的顯著優(yōu)點(diǎn)是________。

(3)如果將小鼠甲的體細(xì)胞核移入小鼠乙的去核卵細(xì)胞中，由重組細(xì)胞發(fā)育成小鼠丙，則小鼠丙的基因來源于______ 。

(4)如果將外源基因?qū)胄∈笫芫?，則外源基因可能隨機(jī)插入到小鼠受精卵DNA中。這種受精卵有的可發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小鼠，有的卻死亡。請分析因外源基因插入導(dǎo)致受精卵死亡的最可能原因＿＿＿_(dá)_______________________。

參考答案：(1)促進(jìn)排卵(或超數(shù)排卵)使精子獲能 囊胚 (21容易獲得純合子并縮短育種時(shí)間(3)小鼠甲(體細(xì)胞)的核基因和小鼠乙(卵細(xì)胞)的細(xì)胞質(zhì)基因 (4)外源基因的插入使受精卵內(nèi)生命活動(dòng)必需的某些基因不能正常表達(dá)

7 基因敲除

基因敲除是20世紀(jì)80年代后半期應(yīng)用DNA同源重組原理發(fā)展起來的一門新技術(shù)。它是指對一個(gè)結(jié)構(gòu)已知但功能未知的基因，從分子水平上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將該基因去除，或用其他順序相近基因取代，然后從整體觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，推測相應(yīng)基因的功能?，F(xiàn)在基因敲除技術(shù)主要應(yīng)用于動(dòng)物模型的建立，而最成熟的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是小鼠。基因敲除小鼠是研究疾病的發(fā)生機(jī)理、分子基礎(chǔ)及診斷治療的重要實(shí)驗(yàn)材料，深入研究基因敲除小鼠在胚胎發(fā)育及生命各期的表現(xiàn)，可以得到詳細(xì)的有關(guān)該基因在生長發(fā)育中的作用，為研究基因的功能和生物效應(yīng)提供模式。

[例7](2009年重慶市高考)小鼠基因敲除技術(shù)獲得2007年諾貝爾獎(jiǎng)，該技術(shù)采用基因工程、細(xì)胞工程、雜交等手段使小鼠體內(nèi)的某一基因失去功能，以研究基因在生物個(gè)體發(fā)育和病理過程中的作用。例如現(xiàn)有基因型為BB的小鼠，要敲除基因B，可先用體外合成的突變基因b取代正常基因B，使BB細(xì)胞改變?yōu)锽b細(xì)胞，最終培育成為基因敲除小鼠。

(1)基因敲除過程中外源基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，可利用重組質(zhì)粒上的____檢測，如果被敲除的是小鼠抑癌基因，則可能導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的_____

被激活，使小鼠細(xì)胞發(fā)生癌變。

(2)通過基因敲除，得到一只AABb小鼠。假設(shè)棕毛基因A、白毛基因a、褐齒基因B和黃齒基因b均位于常染色體上，現(xiàn)要得到白毛黃齒新類型小鼠，用來與AABb小鼠雜交_____的純合親本的基因型是_____，雜交子代的基因型是_____ ，讓F1代中雙雜合基因型的雌雄小鼠相互交配，子代中帶有b基因個(gè)體的概率是____，不帶B基因個(gè)體的概率是________ 。

(3)在上述F₁代中只考慮齒色這對性狀，假設(shè)這對相對性狀的遺傳屬x染色體伴性遺傳，則表現(xiàn)黃齒個(gè)體的性別是_____，這一代中具有這種性別的個(gè)體基因型是______ 。