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以免疫为背景的实验试题例析

 精彩教师之家 2012-03-30

免疫在考纲中只有“人体免疫系统在维持稳态中的作用”一个考点,但近年的考题中出现此考点的频率颇高,不仅在选择中,非选择题中也常常出现。免疫的过程与原理非常复杂,但高考的要求并不高。但由于免疫不仅与内环境的稳态相关,也与细胞的分裂、分化、凋亡等生命活动相关,这就使试题具有了一定的综合性;当试题以实验的方式来探究这些相关联系或验证相关结论的时候,试题的难度也就会进一步加大,其能力考查要求也也就被提高。本文择2011年的两道高考非选择题作例析。

[例1](2011年福建卷)机体的免疫系统对核辐射损伤很敏感,主要表现在核辐射会诱导免疫细胞凋亡。人白细胞介素18(IL-18)能促进免疫细胞的增殖和分化,提高机体免疫功能。某科研小组开展了“IL-18对核辐射诱导小鼠脾细胞凋亡的抑制作用”的研究,方法如下:

选取若干实验小鼠,随机分成三组:①组无辐射损伤;②组辐射损伤(60Co照射,下同);③组先辐射损伤,1天后注射IL-18。14天后分别取各组小鼠脾细胞进行体外培养,在培养了0h、12h、24h、48h后,进行细胞凋亡检测,得到的细胞凋亡相对值如下表:

 

组别

处理方法

0 h

12 h

24 h

48 h

无辐射损伤

0.046

0.056

0.048

0.038

辐射损伤

0.460

0.420

0.530

0.520

辐射损伤+IL–18

0.239

0.265

0.279

0.269

(1)选择脾细胞作为本实验材料,是因为脾脏是机体重要的_______器官。已知IL-18是一种淋巴因子,淋巴因子与______都属于免疫活性物质。

(2)细胞凋亡是由遗传机制决定的______死亡。从表中数据可知,细胞凋亡相对值越小,说明发生凋亡的脾细胞数目越______;从_______(组别)两组数据可知,IL-18能够抑制脾细胞凋亡。

(3)科研小组还设置了第④组实验,方法是先注射IL-18,3天后进行辐射损伤,14天后的实验操作同前三组。与第③组相比,设置第④组的目的是              

[解析] 本题以“IL-18对核辐射诱导小鼠脾细胞凋亡的抑制作用”的研究实验为背景。

第(1)小题考查免疫系统的组成。人体的免疫系统包括免疫器官、免疫细胞和免疫活性分子。免疫器官是免疫细胞生成、成熟或集中分布的场所,脾、淋巴结、扁桃体、胸腺等都属于免疫器官。免疫细胞是指发挥免疫作用的细胞,包括吞噬细胞以及各种淋巴细胞。免疫活性物质是由免疫细胞或其他细胞产生的发挥免疫作用的物质,包括抗体、淋巴因子与溶菌酶等。在本实验中选择脾脏作实验材料是因为它是机体的重要的淋巴器官。

第(2)小题中第一空考查细胞凋亡的机理,后两空是对实验结果的分析。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,是细胞编程性死亡。实验数据(表中)是细胞凋亡的相对值,相对值越小,说明凋亡的细胞越少,反之说明凋亡的细胞越多。要说明1L-18能抑制脾细胞的凋亡,1L-18是实验的自变量,从实验操作来看是第③组添加了该物质的;与之对比的只是能没有添加而其它条件完全相同的一组,因此是第②。

第(3)小题是实验方法的分析评价。比较第③④两组实验的操作,唯一的不同是1L-18注射时间不同,一个是在核辐射处理前,一个是在辐射处理后,可见实验是要说明核辐射前后分别注射IL-18对抑制脾细胞凋亡的影响。

答案:(1)免疫    抗体(溶菌酶) (2)编程性(程序性)   少    ②③  (3)比较核辐射前后注射IL-18对抑制脾细胞凋亡的影响

[例2](2011年北京卷)实验一:用不带特殊病原体的小鼠进行如下特异性免疫实验,过程如图1,结果如图2。以免疫为背景的实验试题例析
以免疫为背景的实验试题例析

(1)实验中,对B组小鼠的处理是作为A组小鼠的________处理。

    (2)从图2可知,Ⅱ组与Ⅳ组相比,小鼠脾脏中的活细菌数量的增长趋势           ,说明血清中的        不能有效抑制脾脏内的细菌繁殖。注射来自于A组小鼠的T细胞后,在4天内Ⅰ组小鼠脾脏中的活细菌数量       ,说明该组T细胞(活化T细胞)        细菌数量的增长,由此推测该细菌生活在        

    (3)实验中,Ⅰ~Ⅳ组小鼠感染的是             ,感染的时间是在注射T细胞或血清的        天。

      实验二:在体外观察小鼠的T细胞和巨噬细胞(一种吞噬细胞)对细菌X的杀伤力,结果如图3.

 

    (4)由图3可知,能有效杀伤细菌X的是型         细胞,而不是活化T细胞。

    (5)有人假设,活化T细胞释放某种物质活化了巨噬细胞。若用体外实验验证该假设,实验组应选择的实验材料包括            (填选项前的符号)。

a.培养过活化T细胞的培养液      b.培养过巨噬细胞的培养液

c.A组小鼠的巨噬细胞            d.B组小鼠的巨噬细胞

e.培养过未活化T细胞培养液      f.细菌X

(6)该系列实验的目的是研究                                           

[解析]本题除考查特异性免疫的相关知识外,侧重考查实验能力②中对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。

综合实验一的流程与结果可知,该实验是要判断对于细胞X的免疫是T细胞发挥作用还是血清的作用。给A组小鼠注射X,使小鼠产生免疫应答,提取T细胞与血清注射到已注入X细菌的小鼠体内,通过对小鼠脾脏中X细菌的分析,说明是T细胞还是血清所起的作用。实验结果显示,只有注射了免疫小鼠T细胞的一组,感染小鼠脾细胞中的细菌X没有数量上的增加,从而说明了活性T细胞在免疫中的作用,也说明了细菌X是寄生在细胞中的。特异性免疫是针对特定的抗原发挥作用的,因此注射细菌X后获得的免疫只是针对细菌X,Ⅰ~Ⅳ小鼠在注射T细胞或血清前都必须先注射细菌X。从实验结果图可知,注射T细胞与血清是在感染的后一天,也将注射细菌X的时间是在注射T细胞或血清的前一天。据此,显然可以知道B组的实验仅是起对照作用的。

活化的T细胞是如何起作用的呢?实验二进行了探究。从实验结果可知,体外对细菌X直接起作用的并非活化的T细胞,而是巨噬细胞,这表明活化的T细胞与巨噬细胞间存在着某种必然的联系,推测可能是活化的T细胞产生了某种物质,激活了巨噬细胞,使巨噬细胞能对细菌X起作用。如果假设成立,则培养过活化了T细胞的培养液中应该含物质,这种物质对未活化的巨噬细胞具有激活作用,如果巨噬细胞得以激活,就可以杀死X细菌,可见实验中应该选择的材料是a、d与f。

 从实验一来看,是要研究对细菌X起作用的是T细胞还是血清中的抗体,从实验二来看是在研究是活化T细胞对细菌X的作用还是活化T细胞产生的物质激活巨噬细胞的作用。综合来看是研究小鼠抗细菌X的免疫应答原理。

[答案](1)对照     (2)相同  抗体   无明显变化    抑制   细胞内   (3)细菌X   前1   (4)活化巨噬   (5)a、d、f   (6)小鼠抗细菌X的免疫应答

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