社會熱點情境下的生物原創(chuàng)試題的命制

浙江

2020 年年初導致武漢市病毒性肺炎疫情暴發(fā)的新型冠狀病毒，隸屬于β 型冠狀病毒，首次在人類中被發(fā)現(xiàn)，國際病毒分類委員會將其命名為SARS-CoV-2，世界衛(wèi)生組織將新型冠狀病毒引起的疾病正式命名為COVID-19。筆者以新型冠狀病毒為情境，從該病毒的生物學基本結構、分離培養(yǎng)和免疫應答三個視角，以培養(yǎng)和發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)為目的，對標高中生物知識點內容和考試要求進行了原創(chuàng)試題的命制，本文將對筆者命制的三道原創(chuàng)試題的解題過程及思路進行詳細分析。

【例1】國際病毒分類委員會將首次在人類中傳播的新型冠狀病毒命名為SARS-CoV-2，下列有關該病毒的分類和結構的敘述正確的是 （ ）

A.新型冠狀病毒是近期變異產生的一種全新病毒

B.新型冠狀病毒含有核糖體，能合成蛋白質

C.新型冠狀病毒含有單股RNA，結構不穩(wěn)定易變異

D.新型冠狀病毒寄生在動物體內，依靠分裂繁殖后代

【解析】新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）隸屬于β 型冠狀病毒，很早就存在于野生動物體內，近期首次在人類中被發(fā)現(xiàn)并具備人傳人的特性，A 項錯誤；病毒不含有細胞結構，不存在細胞器（核糖體），新型冠狀病毒的蛋白質是寄生在宿主細胞中合成的，B 項錯誤；新型冠狀病毒的核酸是單股正鏈RNA，核酸為RNA 的病毒，其結構不穩(wěn)定易變異，C 項正確；新型冠狀病毒寄生在動物體內，依靠自身RNA 編碼蛋白質，繁殖后代的方式屬于復制式，D 項錯誤。

【答案】C

【命題說明】1.素材來源：人民日報新聞——世界衛(wèi)生組織將新型冠狀病毒引起的疾病正式命名為COVID-19。2.命題立意：借助國際病毒分類委員會將新型冠狀病毒命名的真實情境，把新型冠狀病毒的結構和生存方式等靜態(tài)知識生活化，考查學生運用正確的生命觀念來感知生活中的生物學問題。

【變式訓練】新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）是一種單股正鏈RNA 病毒（RNA 可直接作為mRNA 充當翻譯的模板）；埃博拉病毒（EBoV）基因組為單股負鏈 RNA（與mRNA 互補）；引發(fā)艾滋病的HIV 屬于逆轉錄病毒；T2噬菌體是一種雙鏈DNA 病毒；下列關于中心法則的圖示中，依次表示上述四種病毒的是 （ ）

A.①②③④ B.④④②①

C.④①③① D.①④②①

【解析】依據題意，新型冠狀病毒是一種單股正鏈RNA 病毒，其中心法則信息流包含：RNA 復制和翻譯（如④）；埃博拉病毒是一種單股負鏈RNA 病毒，需要先進行RNA 復制，復制出正鏈RNA（互補鏈），再以正鏈RNA 為模板進行翻譯，其中心法則信息流包含：RNA 復制和翻譯（如④）；HIV 屬于逆轉錄病毒，其中心法則信息流包含：逆轉錄、轉錄和翻譯（如②）；T2噬菌體是一種雙鏈DNA 病毒，其中心法則信息流包含：DNA 復制、轉錄和翻譯（如①），B 項正確。

【答案】B

【例2】為了驗證新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的遺傳物質是RNA，在含有宿主細胞的細胞培養(yǎng)液中添加帶有放射性32P 標記的物質進行體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)子代病毒帶有放射性，選用帶有放射性32P 標記的物質是以下哪一種（d 表示脫氧，A、G、T、U 表示堿基） （ ）

A.dT -32P～P～P B.U -32P～P～P

C.dA -32P～P～P D.dG -32P～P～P

【解析】依據題意可知，鑒于DNA 和RNA 的基本組成元素相同，因此區(qū)別DNA 和RNA 與區(qū)分蛋白質和DNA 的方法有所不同，不可從標記元素的種類去考慮，而是需要厘清DNA 中存在而RNA 中不存在的物質。區(qū)別DNA 病毒和RNA 病毒的核酸主要從兩點考慮：首先是堿基的種類，其次是五碳糖的種類。DNA 中特有的堿基和五碳糖分別是胸腺嘧啶（T）和脫氧核糖（C5H10O4）；RNA 中特有的堿基和五碳糖分別是尿嘧啶（U）和核糖（C5H10O5），U -32P～P～P（尿苷三磷酸）脫去2 個磷酸基團后，可作為合成RNA 的原料之一，B 項正確。dT -32P～P～P （脫氧胸苷三磷酸）、dA -32P～P～P（脫氧腺苷三磷酸）和dG -32P～P～P （脫氧鳥苷三磷酸）脫去2 個磷酸基團后是DNA 合成的原料，A、C、D 項錯誤。

【答案】B

【命題說明】1.素材來源：2016 年和2017 年全國卷第29 題。2.命題立意：此題表面上是考查病毒的培養(yǎng)和分離過程，但真正影響答案選取的知識點是DNA 和RNA的組成元素和結構。巧用高考真題為情境，對標教材中重點內容的相關知識，考查學生知識遷移、資料分析的能力，培養(yǎng)學生的科學思維能力。

【變式訓練】近期發(fā)現(xiàn)了新型冠狀病毒（SARSCoV-2）可以通過人傳人快速傳播，為了鑒定該病毒是DNA 病毒還是RNA 病毒，研究者們進行了如下討論，敘述正確的是 （ ）

A.甲的方法是核酸分子雜交，若能與單鏈DNA 堿基互補配對，則為 DNA 病毒

B.乙的方法是檢測病毒核酸中嘌呤和嘧啶的數量，若兩者不等，則為 RNA 病毒

C.丙的方法是用含放射性尿苷的宿主細胞培養(yǎng)，若子代病毒有放射性，則為 RNA 病毒

D.丁的方法是檢測該病毒的遺傳物質產物能否整合到宿主細胞的染色體上，若可以，則為 DNA 病毒

【解析】依據題意，病毒核酸分子雜交，若能與單鏈DNA 堿基互補配對，則為RNA 病毒或DNA 病毒，A 項錯誤；嘌呤和嘧啶的數目不等，只能說明核酸為單鏈，不一定是RNA 病毒，因為DNA 病毒和RNA 病毒的核酸均有單、雙鏈之分，B 項錯誤；尿苷是 RNA 特有的成分，若用含放射性尿苷的宿主細胞培養(yǎng)的子代病毒具有放射性，說明該病毒一定為 RNA 病毒，C 項正確；病毒的遺傳物質可以通過復制或者逆轉錄成DNA，從而整合到宿主細胞的染色體上，可能是DNA 病毒或RNA 病毒（如HIV），D 項錯誤。

【答案】C

【例3】某科研團隊聲稱成功研發(fā)以新型冠狀病毒S 蛋白為靶點的口服疫苗（以下簡稱：疫苗V），現(xiàn)假定選取哺乳動物奶牛驗證疫苗V 的效果。

實驗材料與藥品：實驗用奶牛若干只，醫(yī)用注射器若干，磷酸鹽緩沖液，白細胞介素-2 溶液（用磷酸鹽緩沖液配制），新型冠狀病毒制劑，疫苗V。（要求與說明：磷酸鹽緩沖液的配置方法不作要求；奶牛乳汁中病毒含量、血清中新型冠狀病毒抗體含量的具體測量方法不作要求）

（一）實驗思路：

①選取_________的健康奶牛若干頭，平均分為4 組，編號為甲、乙、丙、丁。

②____________，淘汰陽性個體并確保每組剩余個體數相同。

③各組奶牛處理情況

甲組：飼喂含適量疫苗V 的飼料，并注射不含白細胞介素-2 的磷酸鹽緩沖液；

乙組：飼喂含適量疫苗V 的飼料，并注射含白細胞介素-2 的磷酸鹽緩沖液；

丙組和丁組：________________________。

按照上述處理方式對各組奶牛飼喂飼料并注射相關藥品。14 天后，對甲、乙、丙三組奶牛作__________處理，丁組不做此項處理。

④將各組奶牛置于相同且適宜的環(huán)境下隔離培養(yǎng)，每天分別檢測每組奶牛乳汁中新型冠狀病毒含量與血清中新型冠狀病毒抗體含量，并計算平均值。

⑤對所得的數據進行相關分析統(tǒng)計，并得出結論。

（二）分析與討論：

①疫苗V 的化學本質肯定不是以下哪種物質_______

（雙選）。

A.脂質 B.多肽 C.蛋白質 D.核酸

②假定疫苗安全有效，第15 天時，預測甲、乙、丙、丁四組產生相應抗體和記憶細胞數量多少最可能為_________，根據所學知識嘗試解釋甲組奶牛和乙組奶牛抗體水平平均值差異的原因可能是_________________________________________。

③若某地出現(xiàn)了新型冠狀病毒感染疫情，請用相應的生物學知識提出兩種可行的快速檢測此新型冠狀病毒的方法：________________________________（僅書寫檢測方法，具體操作不作要求）。

【解析】注射疫苗V 后，奶牛會啟動特異性免疫，產生相應抗體和記憶細胞，從而使機體對新型冠狀病毒產生免疫效力。（一）實驗思路：①為保證單一變量的原則，故實驗動物選擇過程中要選取生理狀況相同的健康的奶牛，以排除其他生理因素對實驗結果的影響。②為避免實驗動物本身感染新型冠狀病毒或之前已被新型冠狀病毒免疫，需要對每組奶牛乳汁中病毒含量與血清中新型冠狀病毒抗體含量進行檢測。③對實驗中每組奶牛作相關處理后，須給其接種新型冠狀病毒制劑，定期檢測奶牛乳汁中病毒含量與血清中新型冠狀病毒抗體含量，以確定疫苗V 的保護效力。（二）分析與討論：①疫苗V 可以口服，而不被消化酶消化分解，應不屬于多肽和蛋白質類。②產生相應抗體和記憶細胞數量關系為乙＞甲＞丙＞丁。甲、乙兩組的差異為是否含有白細胞介素-2，抗原呈遞過程中巨噬細胞會將抗原-MHC 復合體呈遞給輔助性T 細胞，進而分泌白細胞介素-2 促進致敏性B 淋巴細胞克隆分化形成效應細胞群和記憶細胞群，從而產生更多抗體；因此，乙組添加的白細胞介素-2 很可能會增強上述過程從而促進抗體含量的增加。③檢測病毒需要從其特異性入手，從免疫角度考慮，抗原和抗體均具有特異性；因此可以考慮檢測病毒的特異性抗原（病毒的特征性蛋白質）與病毒感染后機體產生的特異性抗體（參考教材中肝炎與艾滋病病毒的檢測）；新型冠狀病毒的核酸也具有特異性，亦可進行特異性核酸（RNA）檢測以確定是否感染。

【答案】（一）①生理狀況相同 ②檢測每組奶牛乳汁中新型冠狀病毒的含量與血清中抗新型冠狀病毒抗體的含量 ③飼喂普通飼料，注射等量不含白細胞介素-2 的磷酸鹽緩沖液 接種新型冠狀病毒制劑 （二）①BC ②乙＞甲＞丙＞丁 乙組奶牛同時注射了白細胞介素-2，可以在體液免疫過程中加快抗原呈遞過程，促進致敏性B 細胞克隆分化為效應細胞群和記憶細胞群，從而更快更多地分泌相關抗體 ③檢測新型冠狀病毒相關的特征性抗原（蛋白質）；檢測人體中抗新型冠狀病毒的相關抗體；檢測新型冠狀病毒相關的核酸片段（RNA）（答出兩點即可）

【命題說明】1.素材來源：天津大學黃金海教授團隊研發(fā)新型冠狀病毒口服疫苗，正推動臨床驗證。2.命題立意：結合病毒的免疫學特性主要考查對實驗目的和實驗思路的理解，并準確完善相關實驗操作細節(jié)，根據實驗預期，理解實驗思路，充分運用生物學知識解釋探討相關問題。考查的能力素養(yǎng)較為廣泛，提升分析生物學問題的能力，提升獲取信息與處理信息的能力，提升設計與完善實驗步驟的能力，也提升了對理論知識的綜合運用能力。本題多視角綜合體現(xiàn)了生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任等學科核心素養(yǎng)。

突如其來的新型冠狀病毒肺炎疫情是時下社會熱點，將極大促成教學模式的變革，甚至將會深刻影響教育生態(tài)。試題命制作為教學評價的方式之一，滲透新型冠狀病毒這一新情境是與時俱進的舉措，更是社會責任的體現(xiàn)。教師在命題時巧妙借用新情境，既可以賦予題目新活力，又能使學生在學習過程中體會到學以致用的樂趣，培養(yǎng)學生的知識遷移能力和資料分析能力，從而發(fā)展科學思維能力。