Question

8．现有甲乙两种可能有一定毒性的化学物质，实验室研究人员欲通过动物细胞培养的方法来鉴定它们是否有毒性并比较二者毒性的强弱．请你以一个研究人员的身份参与此项研究，完成下列实验报告并回答有关问题．
Ⅰ．实验原理：有毒物质会使动物细胞发生染色体变异．根据这种变异细胞占全部培养细胞的百分数（以下称Q值），可判断该化学物质的毒性．
Ⅱ．实验材料：活的小白鼠胚胎．
Ⅲ．药品用具：胰蛋白酶液、动物细胞培养液、动物细胞固定液、适宜浓度的龙胆紫溶液、滴管、培养皿、剪刀、锥形瓶、培养瓶、恒温箱、载玻片、盖玻片、显微镜、小白鼠正常体细胞有丝分裂各时期高倍显微照片．
Ⅳ．实验步骤：
（1）制备细胞悬浮液：
把活的小白鼠胚胎放在培养皿中剪碎，转入锥形瓶中，加入胰蛋白酶液处理，使胚胎组织离散成单个细胞，再加入动物细胞培养液，制成细胞悬浮液．
（2）进行细胞培养：
①取A、B、C三个洁净的培养瓶，分别加入等量的细胞悬浮液．
②向A培养瓶中加入化学物质甲，向B培养瓶中加入等量的化学物质乙，并将培养瓶摇匀．
③把三个培养瓶放在37℃（或适宜温度）的恒温箱中培养．
（3）制作临时装片：
①当细胞增殖到大约第8代左右时，同时从恒温箱中取出三个培养瓶，用胰蛋白酶液处理，使培养的细胞从瓶壁上脱落，再加入动物细胞固定液以迅速杀死细胞并固定细胞分裂相．
②静置一段时间后，分别从各培养瓶底部吸取适量的细胞悬浮液，滴在与培养瓶有相同编号的载玻片的中央，3～5min后，盖上盖玻片．
（4）镜检和统计：
把临时装片放在显微镜下，先用低倍镜后用高倍镜，寻找处于期的细胞，并与对比以确认发生变异的细胞，同时统计该期变异的细胞占该期细胞总数的百分数（Q值）．
Ⅴ．结果与结论：
经研究人员实验得知，A、B、C三个培养瓶的Q值依次为：QA=1.3%、QB=12.5%、QC=0.1%，由此可知该实验的结论是甲乙两种化学物质均有毒性，且乙的毒性比甲的毒性大．
Ⅵ．回答问题：
在实验中，C培养瓶起什么作用？与小白鼠正常体细胞有丝分裂各时期高倍显微照片有何不同？C瓶作为A、B两瓶的对照组，起对照作用．

Answer 1

分析 1、根据题干信息“甲、乙两种可能有一定毒性的化学物质”、“鉴定它们是否有毒性并比较二者毒性的强弱”和“根据这种变异细胞占全部培养细胞的百分数（以下称Q值），可判断该化学物质的毒性”，可知自变量为甲乙两种化学物质，因变量是Q值，即变异细胞占全部培养细胞的百分数．
2、探究实验的三个步骤：取材、编号；分别作不同的处理；观察实验结果和得出实验结论．

解答 解：Ⅰ．有毒物质使细胞发生变异，根据实验材料中的龙胆紫（碱性染料，可以将染色体染成深色）可知，将有毒物质加入细胞培养液后，培养的动物细胞会发生染色体数量和结构变异．故实验原理为：有毒物质会使动物细胞发生染色体变异．
Ⅳ．（2）实验设计时要遵循对照原则和单一变量原则，所以本实验要设计三组实验，单一变量是有毒物质的有无和有毒物质的种类．实验步骤为：制成细胞悬浮液；进行细胞培养：①取A、B、C3个洁净的培养瓶，分别放入等量的细胞悬浮液；②向A、B两个培养瓶中分别加入等量的甲、乙溶液，C瓶中加入等量的蒸馏水，摇匀；③把3个培养瓶放在37℃（或适宜温度）的恒温箱中培养．
（3）染色体易被龙胆紫等碱性染料染成深色．因此制作临时装片时要用1-2滴适宜浓度龙胆紫溶液染色．
（4）有丝分裂中期，染色体形态稳态、数目清晰，因此镜检和统计时应寻找处于有丝分裂中期的细胞，并与C组对比以确认发生变异的细胞，同时统计该期变异的细胞占该期细胞总数的百分数（Q值）．
Ⅴ．经研究人员实验得知，A、B、C三个培养瓶的Q值依次为：Q_A=1.3%，Q_B=12.5%，Q_C=0.1%，由此可知该实验的结论是甲、乙两种化学物质均有毒性，且乙的毒性比甲的毒性大．
②在实验中，C培养瓶起对照作用，C瓶的Q值说明动物细胞在正常培养状态下染色体变异频率非常低．
故答案为：
Ⅰ．有毒物质会使动物细胞发生染色体变异
Ⅳ．（2）①分别加入等量的细胞悬浮液
③把三个培养瓶放在37℃（或适宜温度）的恒温箱中培养
（3）②加1-2滴适宜浓度的龙胆紫溶液染色
（4）有丝分裂中
小白鼠正常体细胞有丝分裂各时期高倍显微照片
Ⅴ．甲乙两种化学物质均有毒性，且乙的毒性比甲的毒性大
Ⅵ．C瓶作为A、B两瓶的对照组，起对照作用

点评 本题考查探究实验，意在考查提升学生理解动物细胞培养和分析实验的能力．实验设计时要注意单一变量原则和对照原则．要注意无关变量应该相同且适宜．