豚鼠。
无菌动物的产生和发展,已有近百年的历史,许多学者曾对肖椎动物和脊椎动物的无菌状态进行过反复的研究。无菌动物的研究,起源于19世纪后期,1885-1886年间,确立了在动物体内没有微生物也能生存的概念。1885年,Dudeaux曾将豌豆在无菌条件下进行栽培,证明无菌植物不能利用供给的养分。同年Pasteur认为,动物在没有肠道细菌参与条件下不能生存。1886年Neucki提出相反的看法,认为细菌对于动物的生存不是必需的。因此展开了一场争论。约10年后,1895年Kijanizin在无菌代谢试验笼内饲养兔,给予无菌空气、饲料和水,兔的体重逐渐下降,并因负氮平衡而死亡。同年Nuttall和Thierfelder经剖腹产获得豚鼠,饲养于玻璃罩内,每小时人工哺以灭菌牛奶和纯动物性饲料一次,共计8天,动物外观健康,将此动物于第8天处死,其肠内容物没有检出细菌。1914年Cohendy也曾饲养过无菌豚鼠,但是没有获得成功。14年后Glimstedt继续开展无菌豚鼠的研究,于1932年,终于把无菌豚鼠养活两个月,取得了初步进展,至1959年Teah在Notre Dame大学已能使无菌豚鼠繁殖。
目前公认的生物进化图景是:
古细菌-单细胞原核生物-单细胞真核生物,单细胞真核生物分化为光能自养单细胞生物和摄食性单细胞生物,其中光能自养单细胞生物进化为植物,摄食性单细胞生物进化为单细胞原生动物。
单细胞原生动物再进化为多细胞动物,一开始是简单的细胞堆集,如现在的多孔动物(海绵类);再长出体腔,为腔肠动物,如珊瑚虫;再进行细胞分化,进化为扁形动物和线形动物,如涡虫、线虫等;再由动物体前后连接,身体分节,进化为环节动物,如蚯蚓;环节动物进化出附肢,进化为节肢动物,如虾、蟹和各种昆虫。
以上各进化环节中,各有一些分枝进化路径,分别进化出纽形动物、棘皮动物、软体动物等。
高等脊椎动物的起源目前还不明朗。一般认为,脊椎动物起源于某种与环节动物或节肢动物类似的动物。是通过在延伸于体内的前后神经索周围进化出分节的保护层而出现的。最初只有一条延通身体前后的脊索,如云南澄江动物群中出现于寒武纪的海口虫,其脊索结构在身体下部,非常原始。到脊索结构完善,已经是像现在的文昌鱼了。当脊索周围骨化,并形成延伸至全身的骨骼系统,鱼类就出现了。鱼类的骨骼有硬骨和软骨之分,现在的鲨鱼就是软骨鱼,绝大多数鱼类是硬骨鱼。
到距今约3.8亿年前的泥盆纪,鱼类开始尝试登陆。经过数千万年的时间,在距今约3亿年前的石炭纪,登陆的鱼类进化出适应陆地的运动系统和呼吸系统,成为两栖类动物。此后,两栖动物进一步进化出对陆地的适应能力,在距今2.5-2.8亿年前的二叠纪,爬行动物出现了。从距今2.3亿年前的三叠纪,到距今6500万年前的白垩纪末期的整个中生代,一直是爬行动物统治地球的时代,如各种恐龙,并占居了海洋、陆地和天空。
在进化程度上比爬行动物更高级的,就是哺乳动物。根据化石证据,最原始的哺乳动物在距今约2亿年前就出现了,几乎与大型爬行动物同时出现。当时是爬行动物的统治时代,哺乳动物还非常弱小,大小像现在的大老鼠一样,只能在爬行动物的夹缝中艰难生存。
在6500万年前,恐龙等大型爬行动物灭绝,哺乳动物终于迎来了自己的黄金时代。在此后的2000万年时间里,哺乳动物得到了迅速的进化,并取代大型爬行动物,成为地球的主宰。
人类起源于哺乳动物中的灵长类。原始的灵长类动物出现于约5000万年前。在3000万年前,原始的猿类就出现了。到距今1000万年前,出现了南方古猿,再经过750万年的进化,在距今约250万年前,原始人类从猿类中分化出来,并进化为现代人类。
所以,不能说人类起源于哪一种微生物。所有现存的动物都沿着同一条进化路径进化来的。
人类并不特殊。
实验动物学试题集
一、名词解释
实验动物
实验动物技术
比较医学
无菌动物
“性皮肤” 实验动物医学 同源导入近交系
近交系动物 亚系 异单基因近交系
支系 突变系动物 封闭群动物
悉生动物 SPF动物 诱发性动物疾病模型
实验动物设施 半屏障系统 开放系统 感染性实验动物设施
F1动物 动物模型 模型动物 实验性动物模型
免疫缺陷动物 同类系 克隆动物 性连锁免疫缺陷小鼠
动情周期 显微注射法 胚胎分割 Motheaten小鼠
假孕鼠 重组近交系 实验动物学 实验动物生态学
变异 染色体突变 基因突变 自发性动物模型
ES细胞 普通动物 随机交配 红细胞折射体
P级实验室 清洁级动物 转基因动物 刺激性排卵动物
屏障系统 近交衰退 动物实验 严重免疫缺陷动物
基因打靶 试管动物 隔离系统 《实验动物管理条例》
裸鼠 遗传 阴道栓 实验动物育种学
二、是非题(正确者划“√”,错误者划“×”。)
1.无胸腺裸鼠属近交系动物。( )
2.悉生动物的内脏器官都比普通动物小。( )
3.只有豚鼠体内不能合成维生素C,故豚鼠成为目前唯一用于实验性坏血栓病的动物。( )
4.封闭群动物不属于同基因型动物,故其群体内个体之间杂得不一样。( )
5.大鼠比小鼠更容易攻击人,同类之间的斗殴倾象也比小鼠严重,故不可将多只雄鼠同笼饲养。( )
6.家兔属于刺激性排卵动物,即雌免只有在交配后25~27小时才排卵。( )
7.使用人类疾病的动物模型是将实验动物应用动物实验中去的最主要的方式。( )
8.下列实验动物中,妊娠期最长的是家兔:大鼠、小鼠、豚鼠、家兔。( )
9.同一杂交群内动物个体之间也可以进行细胞、组织、器官和肿瘤的移植。( )
10.在实验动物的微生态模式中,无菌动物代表正常的健康无病模式。( )
11.在多基因性问题的研究中,杂交群动物比封闭群动物更能较好地代表自然群体的实际情况。( )
12.近交系,杂交群和突变系动物都属于同基因型动物。( )
13.杂交群属于同基因型动物。( )
14.豚鼠是实验动物中血清补体含量最多的动物。( )
15.小鼠骨髓为红髓,可终生造血。( )
16.大鼠、家兔、豚鼠和小鼠中,妊娠期最长的动物是家兔。( )
17.清洁级动物是目前国际上通用的动物。( )
18.选择基因型一致或相似的实验动物做实验是保证实验结果具有较好的再现性的重要措施。( )
三、填空题
1. 是实验动物中血清补体含量最多的动物。
2.因为具有与人类相似的生理生化反应及代谢过程,具有和人类相似的生殖生理和药物代谢酶,因此猴在 学和 学,在人类 药物的研究中,都是最理想的实验动物。
3.猪体内的抗体不能通过 传递给仔猪,但可以通过 传递。
4.由于胸腔内构造与其他动物不同,打开家兔的心包暴露心脏做实验时,只要不弄破 ,就无需做 。
5.大鼠的心电图中无 段,但其他成份稳定。
6.无菌动物应饲养在 系统内,SPF动物饲养在系统内,清洁动物饲养在系统内。
7.成年雌鼠在动情期的不同阶段, 可发生典型的细胞学改变,由此可推测卵巢,子宫,激素的变化及所处的 阶段。
8.同一近交品系内,任何两个动物个体间的基因型都 得一样,故相互之间可进行皮肤或其他组织的移植而不产生 。
9.按照微生物学控制原理,我国将实验动物分为 动物、 动物、 动物和 动物四类。其中,国际上没有的是 动物。
10.实验动物大多分布在进化等级最高的脊椎动物门 纲中,这种分布符合选择实验动物的 原则。
11.杂交群动物既有与近交系动物相似的遗传 ,又克服了近交系造成的 。
12.健康小鼠应无 ,皮毛而 皮肤,四肢匀称,眼睛 而有神。
13.实验动物学分类法是将实验动物的 控制标准和 学控制标准作为分类的依据。这种分类法紧紧抓住了实验动物的 这个要害,因而在实际工作中得到广泛应用。
14.实验动物是作为人的 去承担安全评价和效果实验的。
15.合格的实验动物应当具有明确的 背景和严格的 控制标准。
16.国家实行实验动物的质量 和质量合格 制度。
17.在遗传组成上,同一近交系内的所有动物个体之间都 得一样;在同一杂交群内则 得一样。因此近交系和杂交群动物都属于 型动物。
18.在同一近交系内任何一个个体都携带着该品系的全部 库。
19.实验动物科学技术是 的重要组成部分,是生命科学的 条件,是衡量一个国家或科研单位 的重要标志。
20.使用不合格实验动物作实验得到的结果 性和 都较差,更难于在国际上进行交流和比较。
21.多年来, 一直是生产和鉴定脊髓灰白质炎疫苗的唯一实验动物。
22.目前,国内通用的实验动物是 级动物,而国际上通用的是 动物。
23.小鼠对温度变化敏感,持续高温常引起死亡,尤其是温度超过 。
24.牙齿的 、更换和 情况是判断犬龄的重要依据。
25.猫的红细胞大小不均匀,约10%的红细胞边缘可见到一环形的灰白色结构,称 。
26. 和 都是典型的刺激性排卵动物,利用这一特性,可准确推其它们 的时间。
27. 动物是根据我国实际情况而设立的,它最终将被淘汰,否则就不能和国际标准接轨。
28.减压神经在颈部的血管神经束中形成独立的分支为 所特有。
29.猫的循环系统发达, 稳定,血管壁 ,对 敏感。
30.用无菌动物作实验获得的结果 ,动物用量 ,统计价值高。
31.现在一般认为, 动物、 动物和 动物都属于悉生动物的范畴。
四、简答题
1.实验动物学包括那些内容?
2.实验动物按照遗传学如何分类?
3.实验动物按照微生物控制如何分类?
4.实验动物长期近交繁殖会引起那些后果?
5.引起实验动物突变的因素有那些?
6.如何培育近交系动物?
7.封闭群动物如何分类?
8.近交系动物有何优点?
9.F1动物有何优点?
10.环境因素对实验动物的影响包括那些方面?
11.简述实验动物设施的分类?
12.有那些特殊的实验动物设施?
13.实验动物设施的环境检测包括那些内容?
14.简述营养物质对动物的影响?
15.动物饲料的营养如何评价?
16.动物饲料常用那些消毒方法?
17.实验动物的疾病有那些严重危害?
18.如何检疫实验动物疾病?
19.简述狂犬病的临床特征诊断和预防?
20.清洁级动物应排除那些细菌?
21.清洁级动物应排除那些病毒?
22.三级动物应排除那些病毒?
23.兔球虫病有何临床症状?如何诊断和防治?
24.简述小鼠的生物学特性?
25.简述大鼠的生物学特性?
26.简述豚鼠的生物学特性?
27.简述裸鼠的生物学特性?
28.简述裸鼠在生物医学中的应用?
29.简述小鼠在生物医学中的应用?
30.简述大鼠在生物医学中的应用?
31.试述表现型.基因型之间的关系?
32.试述品种.品系.亚系之间的关系?
33.举出常用的四种近交系动物,试述其生物学特性
34.实验动物标准化包括那些内容?
35.实验动物质量控制包括那些内容?
36.大小鼠常见的细菌性疾病有那些?
37.大小鼠常见的病毒性疾病有那些?
38.临床生物医学研究有何特点?
39.实验室研究有何特点?
40.采用动物实验有何优点?
41.如何作好实验动物的分组?
42.常用实验动物的给药途径有哪些?有何优缺点?
43.常用实验动物的麻醉方法有哪些?
44.常用实验动物的麻醉药物有哪些?有何优缺点?
45.影响动物实验效果的动物实验技术因素有哪些?
46.如何设计动物实验对照?
47.如何复制肿瘤动物模型?
48.肿瘤动物模型可分为哪几类?
49.简述转基因动物技术的基本过程?
50.简述克隆动物技术的基本过程?
51.常用实验动物采血的方法有哪些?各有何优缺点?
52.采用剖腹产手术如何制备无菌动物?
五、论述题
1.以自己所学专业为例,论述实验动物的重要意义?
2.详述标准化动物包括哪些具体内容?
3.如何作好一个动物实验设计?应注意哪些问题?
4.详述实验动物选择原则和方法?
5.制备肿瘤转移模型的方法有那些?试述其研究进展?
6.论述克隆动物在生物医学研究中的应用。
7.实验动物在单克隆抗体制备方面有何重大应用。
8.免疫缺陷动物SCID小鼠,在生物医学研究方面有何前景。
9.试述常用几种动物正常传代细胞在病毒疫苗研究方面的应用。
10.如何利用实验动物进行HIV的研究,有何意义?
11.标准实验动物实施包括哪些内容?如何严格控制,达到要求?
12.论述实验动物病毒监测方面新技术新方法的应用。
13.试述人体肿瘤移植模型的研究进展。
14.利用裸鼠建立肿瘤模型的途径有哪些?有何优缺点?
15.免疫缺陷动物包括哪几种类型?简述各种的生物学特性和应用。
16.结合自己所学的专业,论述一种动物模型的制备方法及其应用。
17.实验动物在病毒性肝炎研究方面有何应用?
18.无菌动物的免疫系统有什么特征?它和无菌动物的应用有什么关系?
19.在生物医学研究中,为什么要使用合格的实验动物?
20.一个理想的人类疾病动物模型应当具备哪些标准?
21.根据《实验动物管理条例》第二条对实验动物所下的定义,谈谈你对实验动物质量的理解。
22.你是怎样理解选择实验动物的“继承与创新相结合”的原则?
巴斯德把微生物发酵原理广泛应用于指导工业生产,开创了“微生物工程”,被人们尊称为“微生物工程学之父”
下面是具体内容:
路易·巴斯德(Louis Pas-teur,1822—1895)是法国著名的微生物学家。
巴斯德曾任里尔大学、巴黎师范大学教授和巴斯德研究所所长。在他的一生中,曾对同分异构现象、发酵、细菌培养和疫苗等研究取得重大成就,从而奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础,并开创了微生物生理学,被后人誉为“微生物学之父”。
第一个胜利
巴斯德是一位法国制革工人、拿破仑军队的退伍军人的儿子,小时候家境贫困。巴斯德勤奋好学,再加上聪明伶俐,颇具艺术天分,很有可能成为一名画家。然而,他19岁时放弃绘画,而一心投入到科学事业中。
巴斯德最早是从事化学方面的研究工作——关于酒石酸的光学性质。他通过实验制备了19种不同的酒石酸盐和外消旋酒石酸盐的晶体。在显微镜下检查时,他发现,这些晶体能用机械的方法分作两类——左旋和右旋晶体,它们具有旋光数值相同,但旋光方向相反的偏振光特性,从而揭示了酒石酸的“同分异构现象”。
巴斯德在化学领域的杰出成就,受到人们的重视并获得了荣誉。然而,他并未将自己的视线仅仅停留在化学领域,而是将实验化学的原理、技能等广泛地应用于发酵问题,从而开辟了人类科学历史的新纪元。
走向辉煌
巴斯德从化学研究转入生物学研究,发现微生物对酸的选择作用。在研究酒质变酸问题过程中,明确指出发酵是微生物的作用,不同的微生物会引起不同的发酵过程。改变了以往认为微生物是发酵的产物,发酵是一个纯粹的化学变化过程的错误观点。同时,巴斯德通过大量实验提出:环境、温度、pH值和基质的成分等因素的改变,以及有毒物质都以特有的方式影响着不同的微生物。例如酵母菌发酵产生酒精的最佳pH值为酸性,而乳酸杆菌却喜欢pH值为中性的环境条件。
巴斯德把微生物发酵原理广泛应用于指导工业生产,开创了“微生物工程”,被人们尊称为“微生物工程学之父”。
巴斯德在发酵问题的研究中,确立了他的学术地位,但他并不满足,仍然奋斗在科学实验的前沿阵地上,因为他坚信“科学实验”可以解决许多问题,是最有力的证据之一。1868年10月,他患上脑溢血,使他的身体左侧刺痛、麻木,最后失去活动能力。在这期间,他仍然口述一份备忘录,论述他富有独创性的实验——如何检查发现刚刚开始感染到疾病的蚕卵,最终实验获得成功,使纯净的“种子”(即蚕卵)得以传遍整个欧洲和日本。多么令人感动的科研精神呀!正是有了这种精神,才使他成为伟大的微生物学家。
不朽的功绩
一、巴斯德否定了微生物的自然发生说
新鲜的食品在空气中放久了,会腐败变质,并发现其中有微生物。这些微生物从何而来?当时有一种观点认为,微生物是来自食品和溶液中的无生命物质,是自然发生的——自然发生说。巴斯德通过自己精巧的实验给持有这种观点的人以有力的反驳。
巴斯德设计了一个鹅颈瓶(曲颈瓶),现称巴斯德烧瓶。烧瓶有一个弯曲的长管与外界空气相通。瓶内的溶液加热至沸点,冷却后,空气可以重新进入,但因为有向下弯曲的长管,空气中的尘埃和微生物不能与溶液接触,使溶液保持无菌状态,溶液可以较长时间不腐败。如果瓶颈破裂,溶液就会很快腐败变质,并有大量的微生物出现。实验得到了令人信服的结论:腐败物质中的微生物是来自空气中的微生物,这个实验也导致了巴斯德创造了一种有效的灭菌方法——巴氏灭菌法。
巴氏灭菌法又称低温灭菌法,先将要求灭菌的物质加热到65℃30分钟或72℃15分钟,随后迅速冷却到10℃以下。这样既不破坏营养成分,又能杀死细菌的营养体,巴斯德发明的这种方法解决了酒质变酸的问题,拯救了法国酿酒业。现代的食品工业多采取间歇低温灭菌法进行灭菌。可见,巴斯德的功绩有多大。
二、巴斯德和疾病的病菌说
巴斯德从研究蚕病开始,逐步解开了较高等动物疾病之迷,即由病菌引起的疾病,最后征服了长期威胁人类的狂犬病。
1865—1870年,他把全部的精力都集中到蚕病的研究上。这个研究牵涉到两种病原微生物。在搞清蚕病起因后,巴斯德提出了合理可行的防治措施,从而使法国的丝绸工业摆脱了困境。
而后,巴斯德又专心研究动物的炭疽病,他成功地从炭疽病的动物(如牛、羊)的血液中分离出一种病菌并进行纯化,证实就是这种病菌使动物感染致病而亡。这就是动物感染疾病的病菌说观点。但是,当时的内科医生和兽医们却普遍认为疾病是在动物体内产生的,由疾病产生了某种有毒物质,然后,也许是,由这些有毒物变成了微生物的错误观点。后来巴斯德又研究妇科疾病产褥热。他认为这种病是由于护理和医务人员把已感染此病的妇女身上的微生物带到健康妇女身上,而使她们得病。
由此可见,巴斯德虽不是一名医生,但他对医学的贡献也是无法估量的,他为医学生物学奠定了基础。
三、巴斯德与免疫学
巴斯德除了研究炭疽病外,还研究了鸡的霍乱病。这种病使鸡群的死亡率高达90%以上。巴斯德经过多次尝试后发现,这种致病的微生物能在鸡软骨做成的培养基上很好地生长。一小滴新鲜的培养物能迅速杀死一只鸡。
巴斯德在研究此病过程中最值得庆幸的是:当某鸡用老的、不新鲜的培养物接种时,它们几乎都只有些轻微的症状,并很快恢复健康。再用新鲜的、有毒力的培养物接种时,这些鸡对这种病的抵抗力非常强,这样巴斯德就使自己的实验用鸡产生了对鸡霍乱病的获得性免疫能力了。这可以同琴纳(E.Jenner)使用牛痘对人的天花病产生免疫能力相媲美。
巴斯德在成功地研究出防止鸡霍乱病的方法后,又着手研究对付炭疽病的方法。他把炭疽病的病菌培养在温度为42~43℃的鸡汤中。这样,此病菌不形成孢子,从而选择出没有毒性的菌株作为疫苗进行接种。
巴斯德是世界上最早地成功研制出炭疽病减毒活性疫苗的人,从而使畜牧业免受灭顶之灾。
光辉的顶点
巴斯德晚年对狂犬病疫苗的研究是他事业的光辉顶点。
狂犬病虽不是一种常见病,但当时的死亡率为100%。1881年,巴斯德组成一个三人小组开始研制狂犬病疫苗。在寻找病原体的过程中,虽然经历了许多困难与失败,最后还是在患狂犬病的动物脑和脊髓中发现一种毒性很强的病原体(现经电子显微镜观察是直径25纳米~800纳米,形状像一颗子弹似的棒状病毒)。
为了得到这种病毒,巴斯德经常冒着生命危险从患病动物体内提取。一次,巴斯德为了收集一条疯狗的唾液,竟然跪在狂犬的脚下耐心等待。这种为了科学研究而把生死置之度外的崇高献身精神,难道不值得我们后人去学习和称颂吗!
巴斯德把分离得到的病毒连续接种到家兔的脑中使之传代,经过100次兔脑传代的狂犬病毒给健康狗注射时,奇迹发生了,狗居然没有得病,这只狗具有了免疫力。
巴斯德把多次传代的狂犬病毒随兔脊髓一起取出,悬挂在干燥的、消毒过的小屋内,使之自然干燥14天减毒,然后把脊髓研成乳化剂,用生理盐水稀释,制成原始的巴斯德狂犬病疫苗。
1885年7月6日,九岁法国小孩梅斯特被狂犬咬伤14处,医生诊断后宣布他生存无望。然而,巴斯德每天给他注射一支狂犬病疫苗。两周后,小孩转危为安。巴斯德是世界上第一个能从狂犬病中挽救生命的人。1888年,为表彰他的杰出贡献,成立了巴斯德研究所,他亲自担任所长。
巴斯德严谨的、科学的实验设计,他淡漠名利的高尚情操,他为追求真理而不顾个人安危的献身精神将永远留在我们的心中。
巴斯德为微生物学、免疫学、医学,尤其是为微生物学,做出了不朽贡献,“微生物学之父”的美誉当之无愧。
什么是普通动物,清洁动物,SPF动物,悉生动物,无菌动物
其一是从遗传学角度要求,必需经人工培育或人工改造,遗传背景明确,来源清楚。可见实验动物的科学函义应是遗传限定的动物(Genetically defined animals)。经人工培育的动物,依据其基因纯合的程度,常把实验动物划分为近交系(Inbred strain)、突变系(Mutant stran),杂交群(Hybrid colony)和封闭群(Closed colony)动物四大类群。
其二是对其携带的微生物、寄生虫实行人工控制。根据控制的程度不同,目前我国将实验动物分为普通级动物(Conventional animals,CV)、清洁级动物(Clean animals, CL)、无特定病原体动物(Specefic pathogen free animals,SPF)和无菌动物(Germ free animals, GF),其中包括悉生动物(Gnotobiotes animals,GA)。
其三是用于科学实验。几乎所有的生命科学实验,如医学,生物学,制药,化工,畜牧,农业,工业,环保,商检,外贸,军工,交通,宇航及实验动物本身的研究都使用实验动物,实验动物作为人类的替身进行各种科学实验,是最精密的仪器无法替代的。
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