李潤潔

對照性原則是實(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)除了有空白對照、自身對照等，在有的實(shí)驗(yàn)中還需要再設(shè)置陽性對照和陰性對照。陽性對照和陰性對照相對于空白組來說，一般是對實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行了某種處理，如構(gòu)建糖尿病模型動(dòng)物等。陽性對照和陰性對照在很多實(shí)驗(yàn)中都是必不可少的，下面筆者通過對幾道例題進(jìn)行分析，以期使同學(xué)們明白陽性對照與陰性對照如何設(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?；卮鹣铝袉栴}：

（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，與空白對照組形成對照，可說明尿酸氧化酶受抑制后大鼠患高尿酸血癥;與治療組形成對照，可說明F能降低血清尿酸鹽含量及蛋白URAT1和GLUT9的相對含量 （4）F能減少轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白URAT1和GLUT9的相對含量? ? 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的相對含量，并將所得結(jié)果與治療組對照

【解析】（1）（2）略

（3）模型組灌服尿酸氧化酶抑制劑，與空白對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)對照組，將高尿酸血癥大鼠灌服E與F進(jìn)行對比，得出兩者降尿酸的作用效果。

【思考】1.本題中通過對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對高尿酸血癥的治療效果，因此模型組屬于陰性對照組。

3.由于E是已知針對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）中所要求的陽性對照。通常在探究某種新藥對某種疾病的治療效果時(shí)，陽性對照和陰性對照都是必須設(shè)置的。

二、如何設(shè)置陽性對照和陰性對照

【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。請完成實(shí)驗(yàn)方案，①②③④分別對應(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分別對應(yīng)bdbb。

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