生物實(shí)驗(yàn)中的陽性對(duì)照與陰性對(duì)照

李潤潔

對(duì)照性原則是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要原則之一。在生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程中，科學(xué)設(shè)置對(duì)照組是實(shí)驗(yàn)成功的前提。常見的實(shí)驗(yàn)除了有空白對(duì)照、自身對(duì)照等，在有的實(shí)驗(yàn)中還需要再設(shè)置陽性對(duì)照和陰性對(duì)照。陽性對(duì)照和陰性對(duì)照相對(duì)于空白組來說，一般是對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了某種處理，如構(gòu)建糖尿病模型動(dòng)物等。陽性對(duì)照和陰性對(duì)照在很多實(shí)驗(yàn)中都是必不可少的，下面筆者通過對(duì)幾道例題進(jìn)行分析，以期使同學(xué)們明白陽性對(duì)照與陰性對(duì)照如何設(shè)置及其在實(shí)驗(yàn)中的作用。

一、真題再現(xiàn)

【例1】（2021年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）人體缺乏尿酸氧化酶，導(dǎo)致體內(nèi)嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物是尿酸（存在形式為尿酸鹽）。尿酸鹽經(jīng)腎小球?yàn)V過后，部分被腎小管細(xì)胞膜上具有尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最終回到血液。尿酸鹽重吸收過量會(huì)導(dǎo)致高尿酸血癥或痛風(fēng)。目前，E是針對(duì)上述蛋白治療高尿酸血癥或痛風(fēng)的常用臨床藥物。為研發(fā)新的藥物，研究人員對(duì)天然化合物F的降尿酸作用進(jìn)行了研究。

給正常實(shí)驗(yàn)大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制劑，獲得了若干只高尿酸血癥大鼠，并將其隨機(jī)分成數(shù)量相等的兩組，一組設(shè)為模型組，另一組灌服F設(shè)為治療組，一段時(shí)間后檢測相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果見圖1。回答下列問題：

（1）與分泌蛋白相似，URAT1和GLUT9在細(xì)胞內(nèi)的合成、加工和轉(zhuǎn)運(yùn)過程需要及線粒體等細(xì)胞器（答出兩種即可）共同參與。腎小管細(xì)胞通過上述蛋白重吸收尿酸鹽，體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有的功能特性。原尿中還有許多物質(zhì)也需借助載體蛋白通過腎小管的細(xì)胞膜，這類跨膜運(yùn)輸?shù)木唧w方式有 。

（2）URAT1分布于腎小管細(xì)胞刷狀緣（如圖2），該結(jié)構(gòu)有利于尿酸鹽的重吸收，原因是。

（3）與空白對(duì)照組（灌服生理鹽水的正常實(shí)驗(yàn)大鼠）相比，模型組的自變量是 ?。與其他兩組比較，設(shè)置模型組的目的是。

（4）根據(jù)尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白檢測結(jié)果，推測F降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量的原因可能是，減少尿酸鹽重吸收。為進(jìn)一步評(píng)價(jià)F的作用效果，本實(shí)驗(yàn)需要增設(shè)對(duì)照組，具體為。

【答案】（1）核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體（答出兩種即可）? ? 選擇透過性? ? 協(xié)助擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸? ? （2）腎小管細(xì)胞的刷狀緣能明顯增大細(xì)胞膜的膜面積，有利于URAT1的附著，提高了物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率? ? （3）是否灌服尿酸氧化酶抑制劑? ? ? 通過灌服尿酸氧化酶抑制劑，與空白對(duì)照組形成對(duì)照，可說明尿酸氧化酶受抑制后大鼠患高尿酸血癥;與治療組形成對(duì)照，可說明F能降低血清尿酸鹽含量及蛋白URAT1和GLUT9的相對(duì)含量 （4）F能減少轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白URAT1和GLUT9的相對(duì)含量? ? 取與模型組生理狀態(tài)和數(shù)量等相同的大鼠灌服與F等量的藥物E，一段時(shí)間后測量血清中尿酸鹽含量和蛋白URAT1和GLUT9的相對(duì)含量，并將所得結(jié)果與治療組對(duì)照

【解析】（1）（2）略

（3）模型組灌服尿酸氧化酶抑制劑，與空白對(duì)照組灌服生理鹽水的正常實(shí)驗(yàn)大鼠相比，模型組的自變量是是否灌服尿酸氧化酶抑制劑。

設(shè)置模型組與對(duì)照組相比可說明尿酸氧化酶受抑制后能使大鼠形成高尿酸血癥。設(shè)置模型組作為對(duì)照，治療組與之相比可說明F具有降低血清尿酸鹽含量和降低URAT1和GLUT9蛋白相對(duì)含量的功能。

（4）根據(jù)尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白檢測結(jié)果，模型組灌服尿酸氧化酶抑制劑后轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白增加，灌服F的治療組轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和空白組相同，可推測F降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量的原因可能是F抑制轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白URAT1和GLUT9的相對(duì)含量，從而減少尿酸鹽重吸收。

為進(jìn)一步評(píng)價(jià)F的作用效果，本實(shí)驗(yàn)需要增設(shè)對(duì)照組，將高尿酸血癥大鼠灌服E與F進(jìn)行對(duì)比，得出兩者降尿酸的作用效果。

【思考】1.本題中通過對(duì)大鼠灌服尿酸氧化酶抑制劑，從而獲得高尿酸血癥大鼠，這種動(dòng)物稱為高尿酸血癥模型動(dòng)物。在科學(xué)研究中通常利用某種方法使動(dòng)物患上某種病癥，這些模型動(dòng)物可以作為實(shí)驗(yàn)材料，用于探究治療這類疾病的新藥物的療效。

2.本實(shí)驗(yàn)中的模型組相比于空白組來說，實(shí)驗(yàn)對(duì)象灌服了尿酸氧化酶抑制劑，從而形成了高尿酸血癥大鼠動(dòng)物模型。與治療組灌服F相比，模型組則灌服生理鹽水或配制藥物F的溶劑，因此可預(yù)測模型組其結(jié)果一定是血清尿酸鹽含量較高，URAT1和GLUT9兩種蛋白質(zhì)的含量也較高。它作為治療組的參照物，能說明F對(duì)高尿酸血癥的治療效果，因此模型組屬于陰性對(duì)照組。

3.由于E是已知針對(duì)治療高尿酸血癥或痛風(fēng)的常用臨床藥物，因此需要比較F與E的治療效果，設(shè)置（4）中所要求的陽性對(duì)照。通常在探究某種新藥對(duì)某種疾病的治療效果時(shí)，陽性對(duì)照和陰性對(duì)照都是必須設(shè)置的。

二、如何設(shè)置陽性對(duì)照和陰性對(duì)照

【例2】類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）是因免疫炎癥反應(yīng)引起的關(guān)節(jié)受損進(jìn)而導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能障礙和殘疾的一種疾病，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。

（1）糖皮質(zhì)激素（GC）屬于腎上腺皮質(zhì)激素，正常機(jī)體通過圖3所示的途徑調(diào)節(jié)GC的分泌。GC具有免疫抑制作用，是治療RA的藥物之一，RA患者長期大劑量使用GC，會(huì)導(dǎo)致患者腎上腺皮質(zhì)分泌功能，因此最好在治療過程中間斷補(bǔ)充，以防止腎上腺皮質(zhì)萎縮，引起嚴(yán)重后果。

（2）GC具有較強(qiáng)的毒副作用且臨床效果并不理想。研究人員為探索中藥姜黃提取物姜黃素對(duì)RA的干預(yù)作用做了如下研究。將體重相同的大鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組、造模組，分別進(jìn)行如下處理，造模組前期需完成RA動(dòng)物模型的制備，前期處理完成后再分別進(jìn)行后期處理。請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)方案，①②③④分別對(duì)應(yīng)（填字母）。

組別 前期處理 前期處理后關(guān)節(jié)情況 后期處理

注：弗氏完全佐劑為細(xì)胞免疫刺激劑。

a.注射弗氏完全佐劑b.注射生理鹽水

c.注射姜黃素d.關(guān)節(jié)腫脹e.關(guān)節(jié)不腫脹

【答案】（1）減退? ? 促腎上腺皮質(zhì)激素（或ACTH）? ? （2）bdbb

【解析】（1）略

（2）探索中藥姜黃提取物姜黃素對(duì)RA的干預(yù)作用，實(shí)驗(yàn)的自變量是是否注射姜黃素。實(shí)驗(yàn)需要遵循單一變量和對(duì)照性原則。根據(jù)題意可知，“造模組前期需完成RA動(dòng)物模型的制備”，因此正常對(duì)照組注射生理鹽水，而造模組注射等量的弗氏完全佐劑。

前期處理后正常對(duì)照組關(guān)節(jié)不腫脹，而造模組則會(huì)出現(xiàn)關(guān)節(jié)腫脹。后期處理仍然遵循單一變量原則，即正常對(duì)照組仍注射生理鹽水，模型組同樣注射等量的生理鹽水，而姜黃素組需要注射等量的姜黃素。故①②③④分別對(duì)應(yīng)bdbb。

【思考】本題中正常對(duì)照組未對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象施加處理，屬于正常的大鼠，姜黃素組是給模型動(dòng)物注射姜黃素，屬于實(shí)驗(yàn)組。模型組④屬于陰性對(duì)照，陰性對(duì)照是作為姜黃素組的對(duì)照，從而說明姜黃提取物姜黃素對(duì)RA有無影響，因此模型組④的實(shí)驗(yàn)操作是對(duì)模型動(dòng)物注射生理鹽水。此外，本題實(shí)驗(yàn)為了探究姜黃素對(duì)RA的影響效果，還可以再設(shè)置一個(gè)陽性對(duì)照，即用一定量的GC注射給模型動(dòng)物。