第一篇 基本理论和知识
第一章 绪论
第一节 医用机能实验概述
医用机能实验是一门将生理学、病理生理学和药理学融合为一体组建成的综合性医学实验科学，是以动物实验为主的一门实践性较强的课程，也是近年来各高校在医学教学改革上的突破。由于学科交叉与知识融合，跨学科的综合性实验学研究已成为发展趋势。医用机能实验学继承和发展了生理学、病理生理学和药理学实验课的核心内容，以学科内和学科之间知识相互渗透交叉，从整合的角度，在正常生理、病理生理或药物干预条件下探讨某一生命活动的现象和规律。临床疾病的发生发展涉及生理学的基本理论、病理生理学的发生机制及药理学的药物应用，因此，机能实验学将三门学科有机地结合，更贴近于临床实际。
科学上的重大发现和发明都是从科学实验中提炼和总结出来的，而医学科学理论也都是在实验的基础上建立起来的。医学理论教学和实验教学二者不可分割，相辅相成，在医学教育中具有同等重要的作用。机能实验学从“双一流”建设人才培养目标出发，“以学生为中心”，将三门实验课内容有机融合、优化及重组，克服了传统学科的实验分散、重复开设、资源浪费的缺点，体现了学科间的交叉融合和新技术的应用，解决了传统的基础医学实验课程体系存在重知识传授、轻能力培养的问题。对学生进行系统规范的实验技能训练的同时，更加注重创新能力的培养，强调实验教学在培养学生提高实践能力、培养创新精神方面的作用。医用机能实验教程的主要内容包括：①基本理论和知识。从简单的经典实验开始，熟悉机能实验的研究方法及常用实验技术，掌握本课程常用仪器设备的基本操作技术，培养学生观察、记录实验结果及收集、整理实验数据的能力。②机能实验项目。在简单实验的基础上，进一步进行较复杂、难度较大的实验，强化实验操作，掌握实验方法，并对实验结果进行科学分析、逻辑推理，*后得出实验结论，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。③科研能力及综合素质培养。一方面通过学生自主设计实验，即学生自主选题、立题、设计实验内容和方案、独立进行实验、以小论文的形式撰写实验报告，*后进行答辩，激发学生学习的热情，开拓创新精神，以培养学生理论知识的运用及综合素质和能力；另一方面，基于临床案例，通过对临床病例的分析和讨论，培养学生系统理论知识的运用，加强学科之间的相互渗透与联系，使基础课程与后续临床课程有效衔接，提高学生学习的兴趣和效果。
本课程为学生提供了一个理论联系实际、大胆实践操作和积极思考的机会，以使其掌握基础医学实验的基本规律，为发挥创造性思维提供了一个思考和实践的空间。学习机能实验，掌握医学实验的基本规律，训练医学实验的基本技能，培养科学的思维方法，对于每名医学生都十分重要。这些知识、技能和基本素质，将成为学生学习后续课程，进行临床医学实践和医学科学研究的坚实基础，成为培养与时俱进的综合素质极强的医学人才的法宝。
第二节 医用机能实验的基本类型和基本要素
一、实验的基本类型
机能实验可分为临床试验和动物实验两类。临床试验以人体为实验对象，由于生物伦理学对实验对象的限制，我们不可以将对机体有害的或对机体存在潜在损害的实验在人类自身上进行，所以只适合做不损害人体健康、不增加痛苦、不侮辱人格的实验项目。
动物实验在遵循实验动物伦理、福利和“3R”（替代、减少和优化）原则的前提下，按实验进程通常分为急性动物实验和慢性动物实验，并且两种实验方法可以互相补充、取长补短。
1. 急性动物实验 即在短时间内完成的实验，通常以动物活体标本或完整动物为实验对象，人为地控制实验条件，在短时间内对动物标本或动物整体特定的实验现象进行观察和干预，记录实验结果并进行分析。急性实验易于控制，简单方便，不需要严格的无菌操作程序，并且可以在预定时间内得到预期的实验结果，是科研和实验教学中常用的方法。
2. 慢性动物实验 主要是以完整清醒的动物为实验对象，通常在无菌条件下对健康动物进行一定的外科手术，待动物恢复正常状态后再进行实验观察，并尽量使动物所处的外环境接近自然常态，在一段时间内，于同一动物身上反复多次观察机体内部器官的功能活动或指标变化。慢性动物实验所观察的实验结果比较符合客观实际，但是由于受到实验时间的限制，在教学实验课程中应用较少。
二、实验的基本要素
完成一项实验的基本要素包括实验对象、实验设备、实验信息及实验试剂四个方面，缺一不可。
1. 实验对象 在机能学实验中，实验对象主要指各种类型的动物。为了了解生理及病理生理现象的规律，探究疾病的发生发展规律，以及发现药物作用规律及有效治疗措施，应该建立并应用相应的人类疾病动物实验模型，以全面了解、认识疾病本质，掌握疾病演变规律。
2. 实验设备 现代科学高速发展，完备的实验仪器和设备是完成实验的基本条件，决定了实验研究水平的高低。先进的实验设备是实验研究的先进性和科学性的前提。
3. 实验信息 实验研究需要以综合性专业知识资料为依据，掌握实验方法和技术、设备、试剂等信息，通过文献查阅，根据了解的相关资料完善自己的实验设计。
4. 实验试剂 在科学研究中，对实验试剂的要求非常严格。为了确保实验的稳定性和准确性，一般需要采用纯品质的药物和试剂。实验试剂的质量直接影响实验结果的准确度及可信度。
第三节 医用机能实验的目的和要求
医学是实验性科学，对生物功能的了解、疾病发生机制的探讨和药物作用规律的掌握等各种医学知识无不来源于医学实验。医学实验是医学研究的基本方法。在学习医学课程时应特别重视实验教学。
一、实验目的
1. 通过实验教学，学习和掌握机能实验的基本理论和基本操作技能，学会常用的仪器设备的正确使用方法，验证并巩固基本理论知识。
2. 通过认真观察实验项目，记录和分析实验结果，规范撰写实验报告，培养学生严谨的科研作风和严密的科研思维。
3. 通过自主设计实验，学会选题、查阅文献、撰写综述、进行实验设计及撰写实验论文等，激发学生探索和求知的欲望，培养学生的开拓和创新精神。
4. 通过实验操作，培养学生善于观察、发现问题、分析问题和解决问题的能力，为临床学习及工作打下良好的基础。
5. 通过机能实验，不仅可以培养学生的基本科研素质，而且可以培养学生刻苦钻研、吃苦耐劳和团结协作的精神。
二、实验要求
1. 实验前 应提前预习实验教材，了解实验的目的、原理、要求及实验步骤和操作程序；结合实验内容，复习相关理论知识，事先做好实验的充足准备，力求提高实验课的学习效果；根据所学的知识对实验中可能得到的结果进行预测并尝试予以合理解释。
2. 实验中 认真听取教师对实验的讲解，注意观察示教操作的演示，要特别注意教师所指出的实验过程中的注意事项，严格按照教师要求进行实验的操作，认真观察实验现象，如实做好实验记录；实验小组成员要明确分工，相互配合，各尽其职，力求每个人均有实践操作的机会，在实验中培养团队协作精神。
3. 实验后 实验器械清洗归位，做好实验室清洁；收集整理实验记录和资料，对实验结果进行分析讨论；撰写实验报告。
三、实验室规则
1. 不迟到、不早退，进入实验室必须穿白大衣，听从教师指导，遵守课堂纪律，禁止进行与实验无关的活动。
2. 实验仪器设备的使用，应严格规范仪器操作流程，不得违规操作。
3. 爱护公物，节约实验试剂和药品，公共器械和药品用后放回原处。一切与实验相关的物品不得擅自带离实验室。
4. 实验中爱护实验动物，遵循实验动物伦理、福利和“3R”原则，实验结束后正确处死动物。
5. 做好实验室的日常安全工作及生物安全工作。
6. 实验结束后做好实验室清洁工作，实验废弃物、垃圾及实验动物尸体在教师指导下进行分类并放于指定位置。
（赵华）
第二章 实验动物的基本知识及动物实验的基本操作技术
第一节 实验动物的基本知识
实验动物是指经人工培育或人工改造，对其携带的微生物和寄生虫实行控制，遗传背景明确或者来源清楚，用于科学研究、教学、生物制品的生产和检定及其他科学实验的动物。
一、实验动物的种类
（一）按微生物学控制分类
按对微生物和寄生虫的控制程度，把实验动物分为普通动物、清洁动物、无特定病原体动物和无菌动物四类。
1. 普通动物 是指未经严格的微生物学和寄生虫控制，饲养在开放环境中，不携带人畜共患病和动物烈性传染病病原体的动物。这种动物只能供教学和一般实验。
2. 清洁动物 是指除普通动物应排除的病原体外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原体的动物，又称*低限度疾病动物，饲养在屏蔽环境中。
3. 无特定病原体动物 简称SPF动物，是指除普通动物和清洁动物应排除的病原体外，不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原体实验动物，是无传染病的健康动物。这种动物都是来自无菌动物或悉生动物（又称已知菌动物），转移到屏障系统中饲养。
4. 无菌动物 是指机体内、外无任何可检测出的活的微生物和寄生虫的动物，来源于无菌手术剖腹取胎，饲养在无菌隔离器内，人工喂养培育而成。
（二）按遗传学控制分类
根据遗传基因的纯合程度，把实验动物分为近交系动物、遗传修饰动物、杂交群动物和封闭群动物四类。
1. 近交系动物 又称纯系动物，是采用同胞兄妹或亲子交配，连续繁殖20代以上而培养出来的遗传上达到高度一致的纯品系动物群，基因纯合程度可达99%以上。
2. 遗传修饰动物 是指经人工诱发突变或特定类型基因组改造建立的动物，包括转基因、基因定位突变、诱发突变动物等。此类品系动物个体具有遗传缺陷或某种病态，对于研究相应疾病的防治具有很重要的价值。
3. 杂交群动物 是指两个不同近交品系动物之间进行有计划交配所获得的第一代动物，简称F1代动物，又称杂交一代动物。它既有近交系动物的特点，又具有杂交的优势。杂交一代动物生命力旺盛，繁殖率高，生长快、体质健壮，抗病力强。它与近交系动物有同样的实验效果。
4. 封闭群动物 是指以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个种群，这个种群在5年以上未从外部引进其他任何新血缘品种品系，是由同一血缘品系进行随意交配，并在固定场所保存繁殖的动物群，又称远交群。封闭群动物既保持了群体的一般遗传特征，又具有杂合性，具有繁殖力和生命力强、疾病抵抗力强、寿命长、生产成本低等优点，因而广泛应用于教学与科研实验。
二、实验动物的选择
（一）选择的基本原则
1. 选用与人体结构、机能、代谢及疾病特征相似的实验动物。相似性包括结构功能的相似性、时相或年龄状态的相似性、群体分布的相似性、生态或健康的相似性、疾病特点的相似性、操作实感的相似性。利用实验动物与人类相近似的某些特性，通过动物实验对人类的疾病发生和发展的规律进行推断和探索。
2. 选用解剖、生理特点符合实验目的和要求的实验动物。充分应用不同品种、品系实验动物存在的某些特殊反应，即差异性选择，在选择实验动物时更为重要。
3. 尽量选用结构功能简单又能反映研究指标的动物。如蛙反射弧基本结构与人相似，做条件反射的实验容易进行结果分析。
4. 在不影响实验质量的前提下，尽量选用易获得、易饲养管理、*经济的实验动物。
（二）机能实验常用实验动物
1. 小鼠 属哺乳纲、啮齿目、鼠科类动物。其具有繁殖周期短、产仔多、生长快、体型小、性情温顺、易于饲养管理且价廉等特点，故应用比较广泛，特别是用于需用大量实验动物的研究，如各种药物的半数致死量测定、药物筛选实验、生物药效学实验，以及抗肿瘤、遗传学、免疫性疾病研究等。
2. 大鼠 属哺乳纲、啮齿目、鼠
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