Question

15．現(xiàn)有甲乙兩種可能有一定毒性的化學物質(zhì)，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(guān)問題．
Ⅰ．實驗原理：有毒物質(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)甲，向B培養(yǎng)瓶中加入等量的化學物質(zhì)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，加1-2滴適宜濃度的龍膽紫溶液染色，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，尋找處于有絲分裂中期的細胞，并與小白鼠正常體細胞有絲分裂各時期高倍顯微照片對比以確認發(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(jié)果與結(jié)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(jié)論是甲乙兩種化學物質(zhì)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(zhì)”、“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(zhì)的毒性”，可知自變量為甲乙兩種化學物質(zhì)，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(jié)果和得出實驗結(jié)論．

解答 解：Ⅰ．有毒物質(zhì)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(zhì)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(jié)構(gòu)變異．故實驗原理為：有毒物質(zhì)會使動物細胞發(fā)生染色體變異．
Ⅳ．（2）實驗設(shè)計時要遵循對照原則和單一變量原則，所以本實驗要設(shè)計三組實驗，單一變量是有毒物質(zhì)的有無和有毒物質(zhì)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(yīng)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(jié)論是甲、乙兩種化學物質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(shè)計時要注意單一變量原則和對照原則．要注意無關(guān)變量應(yīng)該相同且適宜．