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实验设计：探究胰液分泌调节途径

1、
在20世纪之前，学术界普遍认为，人和动物体的一切生理活动都是由神经系统调节的。比如对“胰液的分泌是如何调节的？”这一问题19世纪的学术界普遍认为，胃酸刺激小肠的神经，神经将兴奋传给胰腺，使胰腺分泌胰液。 在这种学术大背景下，探寻其他的调节方式就意味着向权威观点提出挑战，这是需要有勇于探索和创新的精神。下面这两则小故事可以给我们很多启迪。 首先来了解法国学者沃泰默的故事。   沃泰默的实验   沃泰默做了这样一个实验：把稀盐酸注入狗的上段小肠肠腔内，发现会引起胰腺分泌胰液。他还进一步作了更为关键的实验，他切除了通向该段小肠的神经，只留下血管，再向小肠内注入稀盐酸时，仍能促进胰液分泌。（1）直接将稀盐酸注入狗的血液中为什么没有引起胰液的分泌？ （2）按照19世纪的权威观点，沃泰默应该看到什么样的实验现象呢？（3）你估计沃泰默会怎样解释切断神经后的实验结果？  （4）沃泰默对实验结果的解释：他认为，这是由于小肠上微小的神经难以剔除干净的缘故，所以是一个十分顽固的神经反射。 他为什么会这样解释？你同意他的这种解释吗？为什么？ （5）根据上述实验结果能否得出“胰液分泌不受神经调节”的结论？你觉得切断神经后仍能分泌胰液的可能原因是什么？（6）1902年1月。英国的两位科学家斯他林和贝利斯正在研究小肠的局部运动反射，他们看到了沃泰默新发表的的论文，知道了在小肠和胰腺之间存在着的顽固的局部反射。他们对此产生了很大的兴趣，立即用狗重复了实验，证实了沃泰默的实验结果。但斯他林和贝利斯勇于跳出“神经反射”这个传统概念的框框，另辟蹊径大胆的作出另一种假设。他们认为这种实验现象可能不是神经调节的结果，也许是化学调节的结果：在盐酸的作用下，小肠黏膜产生了一种化学物质，这种物质进入血液后，随着血流到达胰腺，引起胰液的分泌。创新思维品质让他们饱享发现真理的快乐，令同时代的学者们自愧不如。对此，俄国著名的生理学家巴甫洛夫颇有感慨。作为近代消化生理学的奠基人、诺贝尔奖获得者，他和他的学生们在消化腺的神经调节方面作了大量研究，他们也曾认为小肠中盐酸导致胰液分泌属于神经反射，在重复了斯他林和贝利斯的实验后，巴甫洛夫对学生深表遗憾的说：“自然，人家是对的。我们失去了一个发现真理的机会。” 你赞同斯他林和贝利斯的观点吗？ （7）斯他林和贝利斯通过如下实验来证明他们的观点。 1902年，斯他林和贝利斯剪下一段小肠，刮下粘膜，按照下面步骤做实验：你认为应该如何进一步设计实验？第二步：-----。第三步：-----。第四步：-------。预测实验结果及分析：---------。（8） 按照他们自己的假设，实验预期是胰腺分泌胰液。令人兴奋的是实验结果就是促进胰腺分泌胰液。结果和预期相吻合， 这证明他们的假设是正确的。他们把小肠黏膜分泌的这种化学物质称为促胰液素。并得出实验结论：胰液的分泌是促胰液素化学调节的结果。 你能否总结一下斯他林和贝利斯获得的科学发现包括哪些内容？ （9）“机遇只偏爱那种有准备的头脑”。是哪些因素使斯他林和贝利斯抓住了成功的机遇呢？
答案：（1）血液中有NaHCO3和Na2HPO4等碱性物质，能中和少量外来盐酸 （2）胰腺不分泌胰液  （3）盐酸刺激小肠引起胰液分泌的反应不是通过神经系统调节来实现的。（4）受19世纪的学术界权威观点的束缚，墨守陈规，囿于定论，不能正确分析实验结果的原因，轻易地失去了一个近在眼前的发现真理的机会，真是太可惜了；不赞同，因为如果神经难以剔除干净，可以通过研磨破坏所有的反射弧（5）不能；因为神经也许没切干净，还有少数保存完整的反射弧，须继续做实验确认；还存在少数完整的反射弧或者另有原因（6）赞同 （7）甲狗小肠黏膜+适量稀盐酸+沙子，研磨过滤制成提取液；注射前测量乙小狗的胰液分泌量，作为对照；将适量的提取液静脉注射到甲小狗血液中，一段时间后，检测小狗的胰液分泌量，并与乙的数值比较；甲小狗胰液分泌量比乙的多，说明小肠黏膜在盐酸刺激下产生促进胰液分泌的物质，如果两者无明显差异，说明小肠黏膜在盐酸刺激下不能产生促进胰液分泌的物质（8）他们的科学发现主要包括两个方面的内容：其一是发现促胰液素（是人们发现的第一种激素）；其二是发现了一种新的生命活动的调节方式—激素调节。（9）丰富的想象、敢于质疑权威的气魄和敢于创新求异的思维品质使得他们对切除神经后的实验结果的分析全面；严谨科学的实验方法。
上述题目是我根据有关材料编写的，不知有没有
错误
和
再补充
的。谢谢关注和帮忙。
我自己感到费解的是：①沃泰默为什么会想到剪去神经？都想到这一步，为什么功亏一篑？我想可能是其他什么原因让他剪去神经的。②加盐酸后不培养一段时间就研磨？是研磨好还是用盐酸浸泡好？为什么不做一个加生理盐水研磨的对照组？③本题中肠黏膜来自第三只狗还是来自甲狗？④盐酸到底能否通过反射弧刺激胰液分泌？
2、
（2004年北京春季高考改编）为了研究胰腺的胰液分泌调节，某人从实验狗甲的一段小肠上刮下黏膜，将该黏膜放入稀盐酸中浸泡，取适量过滤后的提取液注入实验狗乙的静脉，结果引起实验狗乙的胰液大量分泌，并由此得出“小肠黏膜中存在促进胰液分泌的某种物质”的结论。分析这一实验与结论，回答下列问题：
（1）仅根据上述实验能否得出该结论，为什么？
（2）如何设置对照组？其最可能的实验结果如何？
答案：（1）不能，因为缺少对照实验，违反了对照原则和单一变量原则,不能排除盐酸的作用。（2）将等量的稀盐酸直接注入丙狗的静脉中,结果不引起丙狗的胰液分泌。
3、
为研究胰腺分泌活动的调节机制，研究人员做了下列实验。
   实验一：刺激通向胰腺的神经，胰液分泌量增加。
   实验二：切断通向胰腺的所有神经，当食物经胃进入十二指肠时，胰液分泌量增加。
   实验三：切断动物的胰腺神经后，从另一些动物的胃中取出部分被消化了的食物，取出少量直接引入胰腺神经已被切断的实验动物的十二指肠中，结果发现胰液大量分泌。
   实验四：把一些相同的食物成分不经过胃直接引入切断了胰腺神经的动物的十二指肠中，结果胰液分泌不增多。   
(1)分析实验一～实验四，你认为胰液的分泌
是如何调控的?                    。
    实验五：分析胃内的内容物成分：发现其中含有被消化的食物成分、盐酸和胃中的酶。
    实验六：用少量的盐酸刺激小肠，胰液分泌增加。
    实验七：向切除了胰腺神经的动物的血液和胰管中加人盐酸，胰液分泌并不增加。
    实验八：把一块十二指肠组织移植到皮下某处，再把一块胰腺组织移植到附近。等移植的伤口愈合之后，使少许稀盐酸与十二指肠组织接触，但不与胰腺组织接触，胰腺的移植物很快便分泌液体。   
    (2)进一步分析实验五～实验八，你对胰液分泌的调控机制又有什么新的看法?          。
(3)如何验证你在(2)中所作的看法?   请你继续完成具体探究，并预期实验结果。
续做实验步骤：
①取6只生长发育状况一致的小鼠，饥饿两天，用少量盐酸刺激小肠，制备小肠组织研磨液，得到盐酸刺激小肠产生的分泌物。
②                  ，随机分成A、B、C三组，每组2只。
③向A组小鼠血液注入2ml稀盐酸；向B组小鼠血液注入      ；向C组小鼠血液注入        。
④观察胰液分泌情况，分析并得出结论。
实验预测及结论：
答案：（1）胰液分泌受神经支配；胰液分泌也受体液调节，来自胃内的某些物质能促进胰液分泌。（2分）
（2)盐酸或盐酸刺激十二指肠产生了某种物质，通过血液循环运至胰腺，促进胰液的分泌。 (1分)  
（3）②切断6只小鼠通向胰腺的所有神经  ③2ml小肠组织研磨液（不能是小肠肠腔收集液） 2ml蒸馏水
实验预测及结论：
①        若A、C组小鼠胰液分泌量基本相等，则盐酸不是促进胰液分泌的化学物质。
② 若A组小鼠胰液分泌量大于C组，则盐酸是促进胰液分泌的化学物质。
③ 若B、C组小鼠胰液分泌量基本相等，则盐酸刺激的小肠分泌物不是促进胰液分泌的化学物质。
④ 若B组小鼠胰液分泌量大于C组，则盐酸刺激的小肠分泌物是促进胰液分泌的化学物质。
以上题目希望有老师指出不足