Question

8．現(xiàn)有甲乙兩種可能有一定毒性的化學物質，實驗室研究人員欲通過動物細胞培養(yǎng)的方法來鑒定它們是否有毒性并比較二者毒性的強弱．請你以一個研究人員的身份參與此項研究，完成下列實驗報告并回答有關問題．
Ⅰ．實驗原理：有毒物質會使動物細胞發(fā)生染色體變異．根據(jù)這種變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的百分數(shù)（以下稱Q值），可判斷該化學物質的毒性．
Ⅱ．實驗材料：活的小白鼠胚胎．
Ⅲ．藥品用具：胰蛋白酶液、動物細胞培養(yǎng)液、動物細胞固定液、適宜濃度的龍膽紫溶液、滴管、培養(yǎng)皿、剪刀、錐形瓶、培養(yǎng)瓶、恒溫箱、載玻片、蓋玻片、顯微鏡、小白鼠正常體細胞有絲分裂各時期高倍顯微照片．
Ⅳ．實驗步驟：
（1）制備細胞懸浮液：
把活的小白鼠胚胎放在培養(yǎng)皿中剪碎，轉入錐形瓶中，加入胰蛋白酶液處理，使胚胎組織離散成單個細胞，再加入動物細胞培養(yǎng)液，制成細胞懸浮液．
（2）進行細胞培養(yǎng)：
①取A、B、C三個潔凈的培養(yǎng)瓶，分別加入等量的細胞懸浮液．
②向A培養(yǎng)瓶中加入化學物質甲，向B培養(yǎng)瓶中加入等量的化學物質乙，并將培養(yǎng)瓶搖勻．
③把三個培養(yǎng)瓶放在37℃（或適宜溫度）的恒溫箱中培養(yǎng)．
（3）制作臨時裝片：
①當細胞增殖到大約第8代左右時，同時從恒溫箱中取出三個培養(yǎng)瓶，用胰蛋白酶液處理，使培養(yǎng)的細胞從瓶壁上脫落，再加入動物細胞固定液以迅速殺死細胞并固定細胞分裂相．
②靜置一段時間后，分別從各培養(yǎng)瓶底部吸取適量的細胞懸浮液，滴在與培養(yǎng)瓶有相同編號的載玻片的中央，3～5min后，蓋上蓋玻片．
（4）鏡檢和統(tǒng)計：
把臨時裝片放在顯微鏡下，先用低倍鏡后用高倍鏡，尋找處于期的細胞，并與對比以確認發(fā)生變異的細胞，同時統(tǒng)計該期變異的細胞占該期細胞總數(shù)的百分數(shù)（Q值）．
Ⅴ．結果與結論：
經(jīng)研究人員實驗得知，A、B、C三個培養(yǎng)瓶的Q值依次為：QA=1.3%、QB=12.5%、QC=0.1%，由此可知該實驗的結論是甲乙兩種化學物質均有毒性，且乙的毒性比甲的毒性大．
Ⅵ．回答問題：
在實驗中，C培養(yǎng)瓶起什么作用？與小白鼠正常體細胞有絲分裂各時期高倍顯微照片有何不同？C瓶作為A、B兩瓶的對照組，起對照作用．

Answer 1

分析 1、根據(jù)題干信息“甲、乙兩種可能有一定毒性的化學物質”、“鑒定它們是否有毒性并比較二者毒性的強弱”和“根據(jù)這種變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的百分數(shù)（以下稱Q值），可判斷該化學物質的毒性”，可知自變量為甲乙兩種化學物質，因變量是Q值，即變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的百分數(shù)．
2、探究實驗的三個步驟：取材、編號；分別作不同的處理；觀察實驗結果和得出實驗結論．

解答 解：Ⅰ．有毒物質使細胞發(fā)生變異，根據(jù)實驗材料中的龍膽紫（堿性染料，可以將染色體染成深色）可知，將有毒物質加入細胞培養(yǎng)液后，培養(yǎng)的動物細胞會發(fā)生染色體數(shù)量和結構變異．故實驗原理為：有毒物質會使動物細胞發(fā)生染色體變異．
Ⅳ．（2）實驗設計時要遵循對照原則和單一變量原則，所以本實驗要設計三組實驗，單一變量是有毒物質的有無和有毒物質的種類．實驗步驟為：制成細胞懸浮液；進行細胞培養(yǎng)：①取A、B、C3個潔凈的培養(yǎng)瓶，分別放入等量的細胞懸浮液；②向A、B兩個培養(yǎng)瓶中分別加入等量的甲、乙溶液，C瓶中加入等量的蒸餾水，搖勻；③把3個培養(yǎng)瓶放在37℃（或適宜溫度）的恒溫箱中培養(yǎng)．
（3）染色體易被龍膽紫等堿性染料染成深色．因此制作臨時裝片時要用1-2滴適宜濃度龍膽紫溶液染色．
（4）有絲分裂中期，染色體形態(tài)穩(wěn)態(tài)、數(shù)目清晰，因此鏡檢和統(tǒng)計時應尋找處于有絲分裂中期的細胞，并與C組對比以確認發(fā)生變異的細胞，同時統(tǒng)計該期變異的細胞占該期細胞總數(shù)的百分數(shù)（Q值）．
Ⅴ．經(jīng)研究人員實驗得知，A、B、C三個培養(yǎng)瓶的Q值依次為：Q_A=1.3%，Q_B=12.5%，Q_C=0.1%，由此可知該實驗的結論是甲、乙兩種化學物質均有毒性，且乙的毒性比甲的毒性大．
②在實驗中，C培養(yǎng)瓶起對照作用，C瓶的Q值說明動物細胞在正常培養(yǎng)狀態(tài)下染色體變異頻率非常低．
故答案為：
Ⅰ．有毒物質會使動物細胞發(fā)生染色體變異
Ⅳ．（2）①分別加入等量的細胞懸浮液
③把三個培養(yǎng)瓶放在37℃（或適宜溫度）的恒溫箱中培養(yǎng)
（3）②加1-2滴適宜濃度的龍膽紫溶液染色
（4）有絲分裂中
小白鼠正常體細胞有絲分裂各時期高倍顯微照片
Ⅴ．甲乙兩種化學物質均有毒性，且乙的毒性比甲的毒性大
Ⅵ．C瓶作為A、B兩瓶的對照組，起對照作用

點評 本題考查探究實驗，意在考查提升學生理解動物細胞培養(yǎng)和分析實驗的能力．實驗設計時要注意單一變量原則和對照原則．要注意無關變量應該相同且適宜．