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1、实验设计者和执行者：镁离子对小鼠能量代谢的影响镁离子对小鼠能量代谢的影响【实验目的实验目的】初步检测镁离子对小鼠基础能量代谢的影响，从而推测镁离子对小鼠寿命的影响 【立题依据立题依据】镁离子作为人体内第四大离子，跟 300 多种酶的活性相关，长期来一直认为镁离子的 代谢紊乱会引发许多疾病如糖尿病、高血压、腹泻等。近些年来发现，镁离子能影响神经 系统的可塑性，已有实验证明镁离子能抑制年龄导致的记忆力下降，也有实验表明增加镁 离子的摄入能减缓老年痴呆症的病症，基于目前的发现，我们认为镁离子能增强动物的学 习和记忆能力。在我们的动物喂养过程中，也发现在食物或饮用水中添加可被机体吸收的 镁的化合物，能
2、延长大鼠的寿命。一般认为，寿命的延长是由于机体代谢率的下降，已有 实验证明饲养温度下降 4 度，动物的寿命能延长 16%。因而我们推测摄入足够量的镁能延 长动物的寿命的原因可能是镁离子能下调动物的代谢率。我们想通过比较喂高镁食物和正 常食物的小鼠的能量代谢，来检验镁离子对动物能量代谢的影响。 基础代谢是指机体在基础状态，即在清醒而极安静的状态下，不受肌肉运动、环境温 度、食物特殊动力作用及精神紧张等因素影响时的能量代谢。在基础状态下，机体代谢过 程中所释放的能量几乎全部转变成热能。因此，测定整个机体在单位时间内释放的总热量， 就可知道同一时间内的耗能量，即能量代谢率。测定机体在单位时间内释放的
3、总热量的方 法有直接测热法和间接测热法。一般常用间接测热法，在一般混合性食物下，机体的呼吸 熵为 0.82，乘以 20.22（标准状态下每消耗 1L 氧可产生 20.22KJ 的热量）即可计算出该时 间内被测者的总产热量。 耗氧量的测定方式分为开放式和闭合式两种，本实验拟采用闭合 式法，即让受测小鼠吸入基础代谢仪中的氧气，直接从仪器上读出单位时间的耗氧量。由 于机体能量消耗与体表面积成正比，通常以单位时间内（1h）每平方米体表面积的产热量 表示，即基础代谢率。 在测量基础代谢率后我们会取血测量血清中镁离子的含量。以检测实验组和对照组小 鼠体内镁离子的水平【实验对象：规格、数量实验对象：规格、数
4、量】考虑到实验时间的限制，我们打算实验组和对照组各测三只小鼠，本次实验仅为预实 验，如果做出的实验结果有差别，实验组比对照组能量代谢率要的的话。我们将进一步改 造实验装置，或购置更精密的仪器，在我们实验室（学习与记忆研究中心 刘国松教授）内 大规模开展该实验。【仪器和药品仪器和药品】昆明小鼠、食物、去离子水、含镁药品、移液器、EP 管、取样用毛细玻璃管、离心机（学 习与记忆研究中心提供） 5001000ml 广口瓶、橡皮塞、温度计、20ml 注射器、钠石灰、水检压计、白凡士林、氧 气袋、螺旋夹、弹簧夹（如有仪器生理实验室不能提供的话，我们实验室想办法来提供）【实验方法及步骤实验方法及步骤】一、
5、一、实验组和对照组小鼠的预饲养实验组和对照组小鼠的预饲养 实验组和对照组小鼠各三只，实验组喂含镁药品的牛奶和特制低镁食物，对照组喂去 离子水和特制低镁食物，均喂养七天。该步骤在学习与研究中心进行（在实验课开始前提 前七天喂养） 二、二、小鼠能量代谢的测定小鼠能量代谢的测定 1、 装备好实验装置。水检压计的水柱放至零刻度，水中可加入少量甲基蓝溶液，以便读 数。 2、 夹闭管夹使管道系统密闭后，用注射器推进一定量气体，使检压计一侧的液面上升。 停置 510min，如液面高度不变，表示没有漏气。 3、 将小白鼠放入广口瓶内钠石灰上，加白凡士林密封。 4、 将注射器内涂抹少许液体石蜡，反复抽推几次，使
6、液体石蜡在注射器形成均匀的薄层， 以防气体逸出。 5、 打开胶管上的弹簧夹，然后旋松氧气袋的螺旋夹，缓慢地送进氧气。抽注射筒芯取氧 气至略超出刻度 10ml 处。 6、 旋紧氧气袋上的螺旋夹，不让氧气进入。然后推注射器筒芯到 10ml 处，夹闭胶管上的 弹簧夹，同时记下时间和广口瓶内的温度。 7、 向前推注射器筒约 23ml 刻度，此时见水检压计与大气压相通侧的水柱液面上升。由 于小白鼠代谢消耗氧气，而它产生的 CO2又被钠石灰吸收，故广口瓶内的气体逐渐减 少，水柱液面因而回降。待液面降至原先水平时，再向前推注射器筒芯 23ml 刻度。 如此反复直至推倒 10ml 刻度为止。待检压计两边的水柱
7、液面达到同一水平时，记下时 间。从夹闭胶管开始至此的时间即为消耗 10ml 氧所需的时间。 8、 计算小白鼠每小时产热量以及能量代谢率（假定小白鼠的呼吸熵为 0.82，即氧的热价 为 20.22kJ/L） 。9、 按下公式计算：小白鼠的体表面积（m ）= 0.09 体重(kg)23/2每小时产热量（kJ/h）= 每小时耗氧量（L/h） 20.22基础代谢率 = 每小时产热量/小白鼠的体表面积=（每小时耗氧量20.22）/ （0.09体重） kJ/m h3/22三、三、小鼠血清的提取和测量小鼠血清的提取和测量 1、 用毛细玻璃管从小鼠的眼球后静脉丛取血约 500ul，血样静置 2 小时后，300
8、0 转 10 分 钟离心 2、 取血清 200ul，送分析中心测血清镁含量 （该部分在学习与记忆研究中心操作，测样费用由我们承担）【记录方式和表格记录方式和表格】1、 小鼠饮食记录小鼠编号123456实验前食物量81.581.880.380.781.880.2实验后食物量25.438.257.421.223.841.8饮食量实验前水量808080808080实验后水量21.626.3036.532.227.8饮水量小鼠体重33.735.732.629.124.230.22、 能量代谢率记录 消耗 10ml 氧所需要的时间1234563、 血清镁含量记录123456【预期结果预期结果】实验组基础代谢率比对照组基础代谢率低 实验组血清镁含量比对照组血清镁含量高【参考文献参考文献】生理学实验指导 魏 香 谢佐平 清华大学出版社 镁代谢与镁代谢相关疾病 高妍婷 西安交通大学医学院 Enhancement of Synaptic Plasticity through Chronically Reduced Ca Flux during Uncorrelated Activity Inna Slutsky, Safa Sadeghpour, Bing Li, and Guosong Liu*
