免疫为背景的实验试题例析

1免疫为背景的实验试题例析免疫在考纲中只有“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0h12h24h48h①无辐射损伤0.0460.0560.0480.038②辐射损伤0.4600.4200.5300.520③辐射损伤+IL–180.2390.2650.2790.269（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2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。（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。3（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的免疫应答组适合学生看的文章（1）生物复习中要注意个体与细胞生命活动间的关系细胞是生物体结构与功能的基础单位，细胞的生命活动是高中生物学的主要学习内容，比如，植物对水分与矿质元素的吸收、光合作用以及细胞呼吸等。但是生物体是细胞构成的有机整体，细胞的生命活动会通过个体的生命活动得到体现，个体的生命活动诸如生殖、生长、发育等，都是4建立在细胞所完成的各种生命活动的基础上的，这就决定了生物个体的生理与细胞生理是密不可分的。在生物高考中，许多试题也是以个体生命活动为背景进行考查的。1．与种子萌发过程的结合以种子萌发过程为背景，考查种子萌发过程中的细胞生理活动几乎可见于每一年的高考试题中。例1：（2008年重庆理综）为了研究在大豆种子萌发和生长过程中糖类和蛋白质的相互关系，某研究小组在25℃、黑暗、无菌、湿润的条件下萌发种子，然后测定在不同时间种子和幼苗中相关物质的含量，结果如图所示：⑴在观察时间内，图中可溶性糖含量的变化是，萌发前营养物质主要储存在大豆种子的中，其结构是由发育而来。⑵上图表明：糖类和蛋白质之间的关系是，糖类在过程中产生一些中间产物，可以通过作用生成相对应的。⑶如果在同样条件下继续培养，预测上图曲线最终变化趋势是，其原因是。答案：⑴先增加，然后保持相对稳定；子叶；受精卵⑵糖类可转换成蛋白质；氧化分解；转氨基；氨基酸⑶下降，黑暗条件下无光合作用并且呼吸作用消耗有机物本题通过大豆种子萌发过程中化学成分的变化，考查考生对相关细胞生理活动的理解与应用。在种子萌发的过程中成分发生了改变，这些改变是由于细胞在种子萌发过程中发生了生理变化的结果。那么在大豆种子萌发的过程中发生了哪些生理变化呢？（1）种子的萌发是种子成为发育成为幼苗的过程，这一过程细胞数目必须增加，因此有细胞的增殖（可以判断为有丝分裂）；细胞分裂后伴随着细胞的生长；根、芽等结构的不同细胞需要细胞分化形成。也就是说种子萌发的过程中存在着细胞的分裂、生长与分化的过程。5（2）细胞的分裂、生长与分化需要能源，能量来源于细胞呼吸。但细胞呼吸的主要原料是葡萄糖，而种子中的糖类是储备形式的淀粉，因此淀粉必然需要水解成葡萄糖。细胞的分裂、生长与分化也需葡萄糖、氨基酸等小分子有机物为原料，这些原料一方面来自于种子中储存的大分子有机物的水解，另一方面来自于细胞呼吸产生的中间产物。也就是说，种子萌发的过程中细胞内进行着大分子物质的水解以及细胞呼吸等生理过程。（3）种子萌发时首先必须进行大分子有机物的水解，这需要种子吸收大量的水分，干燥的种子，既不能进行水解，也不进行呼吸（或很微弱）。据此，种子的萌发需要吸收水分。基于对种子萌发过程中细胞生理活动的认识，就不难分析这些生理变化所能带来的成分的改变。（1）种子萌发需要吸收大量的水分，因此水分增加；吸收的水分一部分与亲水性物质结合形成结合水，更多的是作为溶剂的自由水，因此种子萌发过程中自由水与结合水的比例加大。（2）种子萌发过程中，在子叶出土或幼苗真叶形成前是不能进行光合作用的，但细胞呼吸在不断进行，这就意味在种子萌发过程中，有机物的总量不断的减少，但随着呼吸作用的进行，会形成许多中间产物，细胞分裂、生长与分化过程中也要合成新的物质，这就意味着有机物的种类会有所增加。（3）种子萌发过程需要不断消耗能量，作为储备的能源物质淀粉与脂肪等通常会因为消耗而不断减少，而DNA等细胞中含量稳定的物质会随着细胞数目的增加而增加。当然，不同的种子在萌发过程中，成分的变化会有所区别，分析的对象不同，成分的变化也会不相同，这就需要结合具体的问题背景作出相应的分析。比如同样是指有机物的总量变化，针对种子来说含量在减少，但如果仅针对种子中的胚而言，随着种子的萌发，大豆等无胚乳种子由于营养贮藏于子叶中，而子叶是胚的一部分，因此有机物总量会减少；如果是玉米等有胚乳种子，种子中的营养物质是贮藏于胚乳中的，在种子萌发的过程中，随着胚的发育，胚乳中的营养物质一部分要转移到胚中供胚生长发育利用，因此胚中的有机物应该是表现为增加的。在本题中，题目通过图示信息显示了在大豆种子的萌发过程中可溶性糖先增加，然后是稳定不变的；而总糖的含量是在不断的下降中的，与之相伴随的是蛋白质合量的增加，由此说明糖类在种子的萌发过程中转化为蛋白质。糖类转化蛋白质是糖类呼吸作用产生的中间产物通过氨基转换作用转化为对应氨基酸的结果。2．与果实的成熟过程的结合在果实的成熟过程中，也会发生一系列的细胞生理变化。例2：（2008全国卷Ⅱ）香蕉果实成熟过程中果实中的储藏物不断代谢变化，香蕉逐渐变甜。图A中I、II两条曲线分别表示香蕉果实成熟过程中两种物质含量的变化趋势请回答：取成熟到第X天和第Y天的等量香蕉果肉，分别加等量的蒸馏水制成提取液。然后在a、b试管中各加5ml第X天的提取液，在c、d试管中各加5ml第Y天的提取液，如图：6（1）在a、c试管中各加入等量碘液后，a管呈蓝色，与a管相比c管的颜色更，两管中被检测的物质是。图A中表示这种物质含量变化趋势的曲线是。（2）在b、d试管中各加入等量的斐林试剂，煮沸后，b管呈砖红色，与b管相比d管的颜色更，两管被检测的物质是。图A中表示这种物质变化趋势的曲线是。（3）已知乙烯利能增加细胞内乙烯的含量。如果在第X天喷施乙烯利，从第X天开始曲线I将呈现出（加快、减慢）下降的趋势，曲线II将呈现出（加快、减慢）上升的趋势。答案：（1）浅淀粉I（2)深还原糖II（3）加快加快不同类型的果实在成熟过程中，发生的生理过程以及成分变化是有区别的，同学们没有必要将这些变化记忆下来，需要把握的是当问题中出现相应的生理变化时，要学会联系所学的知识进行相关的分析。例如，在香蕉的成熟过程中：甜味会增加，这说明不