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生理学-实验指导 :设计性实验

生理学:实验指导 设计性实验:第三部分 设计性实验第一章 设计性实验范例设计性实验的目的是为了能充分调动学生的学习主动性、积极性和创造性,并且能把所学的基础医学知识应用于实验的选题设计。通过自主和创造性设计一种实验,在一定的实验条件和范围内,完成从实验设计到亲自动手操作全过程。第三章已经介绍了设计性实验的基本步骤,本章列举几个实例,让同学们加深对设计性实验的理解。首先要简要写出立题依据、实验内容、实验路线与指标、实验用品、预期

第三部分  设计性实验

 

第一章 设计性实验范例

 

设计性实验的目的是为了能充分调动学生的学习主动性、积极性和创造性,并且能把所学的基础医学知识应用于实验的选题设计。通过自主和创造性设计一种实验,在一定的实验条件和范围内,完成从实验设计到亲自动手操作全过程。第三章已经介绍了设计性实验的基本步骤,本章列举几个实例,让同学们加深对设计性实验的理解。首先要简要写出立题依据、实验内容、实验路线与指标、实验用品、预期实验结果。进行预试后,按照实验报告的要求写出完整的实验。

范例:证明肾上腺皮质能提高机体对有害刺激的抵抗力

一、立题依据与实验内容(提出课题的目的、理由及内容)

肾上腺皮质是维持生命所必需的。肾上腺皮质能释放糖皮质激素。糖皮质激素参与体内糖、蛋白质和脂肪的代谢调节,并能增强机体对有害刺激的耐受能力。肾上腺皮质萎缩的动物可表现出血清中糖皮质激素急剧减少,肾上腺皮质功能失调的现象,同时抗炎症、抗过敏能力下降及对有害刺激的耐受力下降。本研究探讨摘除大鼠肾上腺皮质后,检测动物的体重、进食情况、活动情况和肌肉紧张度的变化及死亡率等。

二、实验路线与检测指标

   (一)实验动物  大白鼠20只。

   www.lindalemus.com(二)实验指标  检测体重、进食情况、活动情况和肌肉紧张度的变化及死亡率。

   (三)实验路线  实验组:摘除肾上腺。对照组:手术操作与实验组相同,但不摘除肾上腺。

    三、实验用品  

常用手术器械,小动物手术台,台秤,棉球,注射器,鼠笼,生理盐水,乙醚,1﹪NaCl 溶液,75﹪酒精等。

四、预期实验结果

实验大鼠食欲下降,低血压、肌无力和肾衰竭等,同时也表现出抗炎症、抗过敏能力下降及对有害刺激的耐受力下降。

五、统计学处理

  对实验数据进行统计分析,并得出相应结论。

以下是本研究的完整实验。

肾上腺皮质与机体对有害刺激耐受力的影响

【目的要求】

1.学习用摘除法造成功能缺损,以了解研究内分泌腺功能的方法。

2.观察肾上腺皮质激素对机体的水盐代谢及应激能力等方面的作用。

【基本原理】

肾上腺皮质是维持生命所必需的。肾上腺皮质释放盐皮质激素、糖皮质激素和少量性激素。糖皮质激素参与体内糖、蛋白质和脂肪的代谢调节,并能增强机体对有害刺激的耐受能力;盐皮质激素则参与水盐代谢的调节。摘除肾上腺的动物可迅速表现出肾上腺皮质功能失调的现象,例如食欲下降,低血压、肌无力和肾衰竭等,同时也表现出抗炎症、抗过敏能力下降及对有害刺激的耐受力下降。

【动物与器材】

成熟的雄性大白鼠(或小白鼠)20只,常用手术器械,小动物手术台,台秤,酒精棉球,注射器,鼠笼,生理盐水,乙醚,1﹪NaCl溶液,75﹪酒精。

【方法与步骤】

1.动物的分组和手术

(1)动物的分组选择健康而体重相近(150g左右)的雄性大白鼠20只,称重和编号,分为4组,每组5只。各组动物的体重和健康情况应大致相似。第1、2、3 组动物为摘除肾上腺的实验组,第4组为正常对照组。

(2)肾上腺摘除术用乙醚麻醉大白鼠,腹位固定于小动物手术台上。剪去动物背部的被毛,用75﹪酒精消毒手术部位和手术者的双手。手术器械也应用75﹪酒精浸泡10min。在背部正中线作一长约3cm的皮肤切口,用镊子夹住皮肤边缘,将切口牵向左侧。分离两侧肌肉。在左肋骨下缘将腹壁剪一约1cm切口,以小镊子夹盐水棉球轻轻推开腹腔内的脏器和组织,即可在肾的上方找到淡黄色的肾上腺,直径约2mm~4mm,周围被肾脂肪囊所包裹。用小镊子紧紧夹住肾上腺与肾之间的血管和组织,再用眼科剪或小镊子将肾上腺摘除。然后按上法摘除右侧肾上腺。摘除肾上腺后,依次用线缝合肌层和皮肤的切口,用酒精棉球消毒皮肤的缝合口。手术后,各组动物应在同样条件下饲养。对照组手术操作与实验组相同,但不摘除肾上腺。

2.观察项目

(1)肾上腺摘除对动物水盐代谢和存活率的影响手术后,第1组(去肾上腺)和第4组动物只饮清水;第2组(去肾上腺+盐水)动物饮1﹪NaCl溶液;第3组(去肾上腺+可的松)动物除饮清水外,每天灌服可的松两次,每次50μg。连续观察一周,每天记录动物的体重、进食情况、活动情况和肌肉紧张度及死亡率等。实验结果可列表进行比较。

(2)肾上腺摘除对动物应激功能的影响进行这项实验的前两天,对存活的实验组(去肾上腺)动物和对照组动物都停止喂食,全部只饮用清水(即不再给予盐水和可的松)。实验时,在每组中各取2只动物进行观察,比较它们在禁食2天后,在姿势、活动情况和肌肉紧张度等方面与禁食前有何变化?各组间的变化有何差异?将动物移入2℃冷室中,停止给药,保证动物饮水和食物,每日观察一次,记录其死亡情况。以存活率为纵座标,日数为横座标,作图表示。

【注意事项】

1.动物应编号,以免混淆,编号的方法可用黄色的苦味酸稀溶液在背部写上号码;亦可用细铝丝穿过耳廓,悬挂一个有号码的小铝牌。

2.摘除肾上腺动物对有害刺激的抵抗力降低,动物应尽可能分笼单独饲养,以免互相残杀。而且要喂以高热量和高蛋白的饲料。室温最好保持在20℃~25℃之间。

【思考题】

1.根据实验结果,比较分析肾上腺摘除后的效应和各组间效应不同的机理。

2.动物实验中,为什么要进行对照试验?应怎样考虑和设计对照试验?

 

第二章 设计性实验选题指导

设计性实验可供选择的课题是多方面的,包括生理学课中的各章,可以包括验证基本理论、实验技术的革新以及解决生理学实验中存在的某些问题等。由于各校生理实验室条件不一,科学研究方向有别,难以将各章课题一一列出,以下列举的实验,供参考。

实验1 观察葡萄糖、ATP对骨骼肌收缩性的影响

  问题的提出:骨骼肌收缩一段时间后,因能量的消耗而发生疲劳,分别补充葡萄糖、ATP能否改善肌肉的收缩能力?

  提示:骨骼肌收缩的直接能源是ATP,ATP的合成需要葡萄糖。实验方法参见基础性实验5“骨骼肌的单收缩与强直收缩”。但刺激电极应直接刺激腓肠肌而不是坐骨神经(为什么要这样设计?),腓肠肌疲劳后(收缩幅度逐渐下降),再把腓肠肌分别放回正常任氏液、含葡萄糖的任氏液、含ATP的任氏液中浸泡一段时间,然后再给予同样参数的刺激,看腓肠肌收缩的强度如何?

   实验2   葡萄糖溶液对蟾蜍坐骨神经干动作电位的影响

问题的提出:糖尿病神经病变是糖尿病的最常见并发症之一,主要是周围神经系统病变。临床上表现为下肢远端感觉障碍,腱反射及浅感觉减弱或消失。那么不同浓度的葡萄糖溶液对神经传导速度是否有影响还不清楚,为了探讨渗透压对糖尿病神经病变的影响机理,我们可设计并进行这个实验。观察不同浓度的高渗任氏液对蟾蜍坐骨神经干动作电位的影响。

提示:神经动作电位的传导速度测定参见综合性实验2“神经兴奋传导速度的测定”。

实验3 不同部位血液对血细胞计数与血红蛋白含量的影响

问题的提出:血液分布于血管内,血管分为动脉、静脉和毛细血管,这三种血管内的血细胞数量和血红蛋白的含量是否相同?

提示:穿刺取动脉、静脉内的血液以及末梢血。实验方法可参照基础性实验“血细胞计数”。

   实验4  溶血反应观察

问题的提出:溶血反应是临床上输血时应尽量避免出现的严重的不良反应,一旦出现,常引起休克和急性肾衰竭。因此,通过溶血复制溶血反应模型,观察最早出现的症状与体征,探索病因机理,为临床提供科学的实验依据,以利选择最佳的抢救方案。

提示:溶血反应常引起休克和急性肾衰竭,可通过生物信号系统监测血压和尿量的变化。

   实验5  长期注射地塞米松骤然停药后小白鼠应激能力的改变

问题的提出:机体在受到各种有害刺激时,体内出现一系列神经内分泌反应,引起应激激素(如促肾上腺皮质激素ACTH、糖皮质激素)分泌增加,应激能力增强。长期大剂量注射地塞米松通过负反馈造成“下丘脑一腺垂体一肾上腺皮质”功能下降,引起肾上腺皮质萎缩,糖皮质激素分泌减少。再用应激原刺激机体,观察机体的耐受能力,了解肾上腺皮质在机体应激方面的作用。

提示:待用药一段时间,肾上腺皮质萎缩后,可用应激原(如寒冷等)刺激机体,观察动物对寒冷环境的耐受能力。

   实验6   应激性胃溃疡的形成

问题的提出:消化性溃疡是一种常见病,估计发病住院医师率为10﹪~20﹪,(我国部分地区为11.43﹪)。应激又分急性和慢性。急性是指严重创伤,大手术后和肺、肝、肾功能不全,烧伤等,急性应激发病均超过50﹪。而慢性则指精神和心理方面的因素。本实验加深理解应激与疾病的关系。

提示:长期处于应激状态下,如情绪不稳定、焦虑、紧张、易怒、忧郁,又如大损伤(粉碎性骨折、大手术等),都可能引起应激性胃溃疡。药物中应用糖皮质激素也可引起应激性胃溃疡。

   实验7  吸入蚊香烟雾对大鼠学习记忆的影响

问题的提出:蚊香是家庭是常用的驱蚊方式,据报道,蚊香的有效成分菊酯类物质对机体具有一定的毒性,如胃肠中毒,肺组织的炎症反应,脑脊髓组织中的兴奋性氨基酸增加等。但它对学习记忆有何影响还少有报道,故本实验通过给予大鼠吸入蚊香烟雾,观察大鼠记忆能力的改变,研究蚊香的毒副作用。

提示:学习记忆能力的测试方法有长时程增强、跳台实验和水迷宫测试等。

  

实验8  未知药物的鉴定

下列未知药物的鉴定不用化学方法,只要求用动物实验的方法进行。在进行实验设计时,可选用合理的工具药。

1.在分装盐酸肾上腺素和重酒石酸去甲肾上腺素时,由于粗心大意,忘记了贴标签,一周后需用药品实验,才发现这一失误,为此,请你设计动物实验进行鉴定,确定哪瓶装的是肾上腺素,哪瓶是去甲肾上腺素。

2.有一种交感神经系统的药物,可能是异丙肾上腺素多巴胺、普萘若尔或酚妥拉明。请设计一种最简单的实验程序鉴定出它是哪一种药物?

3.一种未知药物粉剂,可能是硫酸阿托品,也可能是盐酸肾上腺素。现在只有1只可供你做一天实验,但不准开刀或杀死动物,请设计实验,鉴定该粉剂是什么药物?

4.两瓶外观相同的澄明溶液,其中一瓶是氯化钡溶液,另一瓶是氯化乙酰胆碱溶液。请设计实验进行鉴定。

实验9 设计并完成下列列出题目的实验

1.试证明神经干动作电位的产生与Na+的关系。

2.观察兔减压反射调节动脉血压的范围。

3.试证明温度对肌肉收缩的影响。

4.试证明某一未知药物对动脉血压的影响。

5. 观察箭毒对神经-肌肉接点的阻滞作用。

6.观察某一因素对小肠平滑肌的收缩特性有何影响?

7.观察某一因素对蟾蜍肠系膜微循环的影响。

8.观察某一因素对心率、心室肌收缩力有何影响?

9.观察某一因素对胃运动、胃酸分泌有何影响,并分析其作用机制。

10.证明神经末梢是通过释放神经递质对效应器的作用。

实验10  自选题目并自行设计、完成实验

(朱大诚  肖爱娇)

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