“新型冠狀病毒肺炎與動物生命活動調節”的原創試題命制和分析

廣東

2020 年春節前后我國暴發了新型冠狀病毒肺炎（以下簡稱新冠肺炎），這場疫情牽動全國人民的心。病毒肆虐，舉國抗擊，億萬只手緊握在一起——戰“疫”。國家衛生健康委員會頒發的《新型冠狀病毒肺炎診療方案》中，病毒的病原學特點、患者臨床表現的介紹都涉及了生物學現象與原理，這部分內容與高中生物“動物生命活動調節與穩態”這一模塊的知識緊密聯系。對病毒感染所引發的臨床癥狀以及康復機理的認識，是學生形成生命觀念、科學思維以及社會責任等學科核心素養的重要素材。教師在教學中不妨以新冠肺炎為素材，通過學生熟悉的實例幫助學生認識病毒引發的臨床癥狀，以科學的思維闡釋生命現象及規律，主動向他人宣傳關愛生命的觀念和知識，成為健康中國的促進者和實踐者。筆者以“新冠肺炎”為素材，聯系動物生命活動調節的相關知識點進行原創試題的命制，緊扣神經調節、體溫調節、免疫調節、內環境穩態等考點，在設問中綜合考查必備知識，開拓學生的思維方法，發展學生的學科核心素養。

一、新冠肺炎與神經調節

【例1】基于流行病學調查，新冠肺炎以發熱、乏力、干咳為表現。咳嗽反射是一種防御性反射，當喉、氣管和支氣管的黏膜受到刺激時，興奮經迷走神經傳入延髓咳嗽中樞，接著聲門緊閉呼氣肌強勁收縮使胸肺內壓和腹內壓上升，隨后聲門打開，氣體以高速沖出形成咳嗽反射。下列分析錯誤的是 （ ）

A.喉、氣管和支氣管的黏膜存在感受器，接受刺激后產生興奮

B.迷走神經以電信號和化學信號的形式將興奮傳導到咳嗽中樞

C.咳嗽反射的效應器為呼氣肌，呼氣肌收縮前發生氯離子內流

D.咳嗽有利于使黏附在氣管壁的分泌物或異物易于脫落并咳出

【答案】C

【命題意圖】認識反射弧的結構、闡明動作電位的產生機制和興奮在神經元間的傳遞過程是神經調節的主干知識。本題以“咳嗽反射”為素材，通過文字信息考查反射弧的組成，特別是判斷感受器、效應器的組成，這是神經調節命題的常考考點。試題要求學生理解興奮的產生機制和傳遞過程，掌握靜息電位和動作電位的產生機制，并且引導學生認識出現咳嗽是機體的一種防御性反射，有利于機體清除異物，對應的學科核心素養目標是生命觀念和社會責任。

【分析】當喉、氣管和支氣管的黏膜受到刺激時，可以引起咳嗽反射，說明喉、氣管和支氣管的黏膜存在感受器，接受刺激后產生興奮，A 項正確；神經沖動經迷走神經傳入延髓咳嗽中樞，迷走神經由許多神經元組成，興奮在神經纖維上以電信號的形式傳導，在神經元之間以電信號和化學信號的形式傳遞，B 項正確；咳嗽時，呼氣肌強勁收縮，聲門緊閉與打開，說明該反射弧的效應器涉及聲門和呼氣肌，呼氣肌收縮前要先興奮，興奮時細胞膜對鈉離子的通透性增強，鈉離子內流使呼氣肌興奮而收縮，C 項錯誤；咳嗽有利于使黏附于氣管壁的分泌物或異物易于脫落并咳出，D 項正確。

二、新冠肺炎與體溫平衡調節

【例2】新冠肺炎防疫期間，每個人出入各種場所時均需要接受體溫檢測，因為發熱是新冠肺炎的重要臨床表現。“體溫調定點”學說認為體溫調節中樞內的調定點為某溫度時，此時冷敏神經元和熱敏神經元的放電頻率相同，這兩種神經元分別調節散熱反應和產熱反應。回答下列問題：

（1）人體體溫平衡的調節中樞位于____________。機體感染病毒時，機體會產生和釋放內生性致熱原物質（EP），經過一系列反應后使機體發熱。EP 降低冷敏神經元的放電頻率，皮膚的反應將是_________________________________（答出兩點即可）。

（2）EP 對熱敏神經元放電頻率的影響是_______________，在EP 的影響下，____________________________（填激素的名稱）分泌增多，激素通過________________的途徑作用于靶細胞后，靶細胞的_______________加快。某患者的體溫持續為38.8℃，其體溫調節中樞的熱敏神經元放電頻率_______________（填“大于”“等于”或“小于”）冷敏神經元放電頻率。

（3）一定程度的發熱有利于加強某些免疫細胞功能，提高抗感染能力，但是持續的高熱可能_______________，從而影響某些組織或器官的正常功能。

【答案】（1）下丘腦 毛細血管收縮/血流量減少/汗腺分泌減少 （2）增大其放電頻率 甲狀腺激素和腎上腺素 體液運輸 呼吸速率（或有機物氧化分解速率或細胞代謝的速率） 等于 （3）降低細胞內酶的活性（或使細胞內部分酶變性失活或加快代謝速率）

【命題意圖】“體液傳送各種物質發揮作用，實現機體穩態”是《普通高中生物學課程標準（2017 年版）》中體液調節對應的重要概念。新冠肺炎與體液調節部分可以緊扣體溫平衡調節進行命題，而體溫平衡調節中樞、機體在不同環境中的生理變化、發熱過程相關激素分泌的調節等知識點屬于主干知識，這些考點在本試題中得以體現。“發熱”是學生熟悉的詞匯，但是大多數學生并不清楚發熱是如何形成的，本題以“體溫調定點”學說、內生性致熱原物質為信息背景，引導學生理解發熱的產生機制，并且考查冷/熱敏神經元放電頻率對機體反應的影響，拓寬了學生的知識結構，增強了學生獲取信息、分析歸納思維能力的訓練。同時試題以辨證的思維理解發熱的兩面性，考查生命觀念、科學思維和社會責任的學科核心素養。非選擇題的命制不宜列舉繁冗的信息和過多的設問，答案要科學而簡潔。

【分析】（1）人體體溫平衡的調節中樞位于下丘腦，EP 使機體發熱，機體發熱時散熱減少，皮膚的反應是毛細血管收縮，血流量減少，汗腺分泌減少。（2）發熱時產熱增多，由于熱敏神經元調節產熱反應，則EP 增大熱敏神經元的放電頻率，機體產熱增多，與產熱有關的激素是甲狀腺激素和腎上腺素，這些激素通過體液運輸作用于靶細胞，甲狀腺激素和腎上腺素可以增加靶細胞的呼吸速率。由題干信息“體溫調節中樞內的調定點為某溫度時，此時冷敏神經元和熱敏神經元的放電頻率相同”可知，當某患者的體溫持續為38.8℃，其體溫調節中樞的熱敏神經元放電頻率應等于冷敏神經元放電頻率。（3）溫度會影響酶的活性，持續高熱可能降低細胞內酶的活性或者使細胞內的部分酶變性失活，從而影響某些組織或器官的正常功能。也可能導致組織、器官的代謝速率過快引起組織、器官衰竭。

三、新冠肺炎與免疫調節

【例3】病毒侵入機體時，機體會啟動免疫反應對抗病毒。如圖是免疫系統作用于新型冠狀病毒過程的簡圖，其中字母表示細胞或物質，數字表示過程。回答下列問題：

（1）過程①的免疫類型屬于___________________，細胞B 在圖中免疫過程的作用是_____________________________________。

（2）過程②表示__________________________________。發生圖中免疫過程的主要場所是_________________。患者體內病毒從檢測陽性轉為陰性時，發揮重要作用的細胞還有_________________（填細胞的名稱）。

（3）衛健委的專家表示，新冠肺炎康復者半年內一般不會再次感染發病，這與_________________（填圖中的字母）密切相關。

【答案】（1）非特異性免疫 吞噬、處理病毒，暴露抗原決定簇并呈遞給T 細胞 （2）T 細胞分泌淋巴因子作用于B 細胞（或T 細胞分泌淋巴因子促進B 細胞增殖分化） 內環境（或細胞外液或血漿、組織液和淋巴） 效應T 細胞和吞噬細胞（或效應T 細胞） （3）D、F

【命題意圖】免疫調節可以清除侵入機體的病毒，維持穩態。冠狀病毒與免疫調節是動物生命活動調節中的命題熱點。體液免疫發生的進程、各種免疫細胞的相互作用過程屬于高頻考點。本題設計概念圖，考查學生對體液免疫過程的認識。學生根據概念圖中的字母和過程，判斷各種細胞和及其作用，訓練學生圖文轉換能力。學生在細致分析吞噬細胞、抗體、效應T 細胞等作用的過程中構建核心概念，闡明體液免疫和細胞免疫共同應答、清除病毒，養成嚴謹的思維方式。試題也考查二次免疫中記憶細胞和抗體的作用，讓學生明白康復者半年內一般不會再次感染發病，減少人們對患病康復后的擔憂，落實生命觀念、科學思維和社會責任學科核心素養的培養。新冠肺炎與體液調節的命題思路，還可以從用康復者血漿治療重型患者、二次免疫的特點等角度展開。

【分析】（1）題中概念圖為體液免疫的過程。過程①表示吞噬細胞吞噬冠狀病毒顆粒的過程，吞噬細胞是第二道防線的組成部分，其發揮作用的免疫類型為非特異性免疫。吞噬細胞在體液免疫過程中的作用是吞噬、處理病毒，暴露抗原決定簇并呈遞給T 細胞。（2）細胞C 表示T 細胞，T 細胞會分泌淋巴因子作用于B 細胞，促進B 細胞增殖分化為漿細胞和記憶細胞。體液免疫過程發生的主要場所是內環境。患者體內病毒檢測從陽性轉為陰性時，說明患者已清除體液中的病毒，清除病毒需依賴于吞噬細胞。對于寄生在細胞內的病毒，還需要效應T 細胞裂解宿主細胞釋放冠狀病毒顆粒。（3）新冠肺炎康復者半年內一般不會再次感染發病，這與患者體內存在抗體（F）和記憶細胞（D）密切相關。

【例4】新冠肺炎重型患者會出現由于急性肺損傷引起的呼吸衰竭現象，需要通過氧療、呼吸機通氣等措施進行治療。回答下列問題：

（1）病毒感染激活免疫細胞產生淋巴因子，集結免疫細胞清除病原體，這體現免疫系統具有_________功能。但某些淋巴因子分泌過多可直接損傷肺泡上皮細胞和肺毛細血管壁細胞，導致肺水腫和不張，最后肺衰竭，這說明__________________________________________。

（2）某些呼吸困難患者，短期內適當使用腎上腺素可以改善呼吸功能，原因是腎上腺素能__________（填“增強”或“減弱”）呼吸肌的收縮功能。但較大劑量的腎上腺素對免疫功能具有抑制作用，不利于身體的恢復，原因是________________________________________。

（3）科學家從病人體內分離到新型冠狀病毒毒株，啟動減毒疫苗的研究。若成功制備疫苗，這些疫苗______（填“能”或“不能”）成為治療新冠肺炎的特效藥，理由是___________________________________________________________________________________。

【答案】（1）防衛 適度的免疫反應有利于維持機體內環境的穩態（或免疫功能不是越強越好或免疫系統過度敏感不利于身體健康）（答案合理即可） （2）增強 腎上腺素抑制免疫細胞的功能，延緩機體對病毒的清除 （3）不能 減毒疫苗用于刺激機體產生對抗新型冠狀病毒的抗體和記憶細胞，預防病毒的感染，不能用于殺滅清除病毒

【命題意圖】本題從免疫系統的功能、免疫失調、免疫學的應用等知識的角度，考查新冠肺炎與免疫調節的關系。危重型肺炎患者肺衰竭是由免疫失調引起的，而普通型轉變為危重型的患者大多數是因為機體產生過多的細胞因子，形成“細胞因子風暴”，炎癥細胞因子在集結免疫細胞的同時，損傷多種器官的功能，特別是損傷肺泡上皮細胞和肺毛細血管壁細胞。若免疫功能受到抑制，又會延緩機體對病毒的清除。試題用這些信息考查學生獲取信息的能力，設問引導學生歸納適度的免疫反應有利于維持機體內環境的穩態。試題素材中的名詞有必要與教材統一，此處將“細胞因子”“糖皮質激素”調整為人教版教材中的“淋巴因子”“腎上腺素”。網絡上關于新冠肺炎的特效藥、疫苗的新聞五花八門，試題的設問提及減毒疫苗、特效藥，考查學生應用生物學原理解釋生物學現象的能力，引導學生正確看待特效藥和疫苗的作用，提升科學思維、社會責任的學科核心素養，讓學生建立起學科核心素養才能做到不信謠不傳謠，向家人宣傳治療肺炎的藥物。

【分析】（1）免疫細胞清除病原體，體現免疫系統具有防衛功能。若免疫調節失衡，機體分泌過多的某些淋巴因子（如炎癥因子），直接損傷肺泡上皮細胞和肺毛細血管壁細胞，導致肺水腫和不張，最后肺衰竭。這說明適度的免疫反應有利于維持機體內環境的穩態。（2）呼吸困難患者使用腎上腺素后呼吸功能得到改善，呼吸肌的收縮功能得到增強，說明腎上腺素可以促進呼吸肌的收縮。但較大劑量的腎上腺素對免疫細胞的功能具有抑制作用，延緩機體對病毒的清除，不利于身體的恢復。（3）減毒疫苗保留病毒的抗原，刺激機體產生對抗新型冠狀病毒的抗體和記憶細胞，用于預防病毒的感染，但減毒疫苗不能用于殺滅清除病毒，不能成為治療新冠肺炎的特效藥。

四、新冠肺炎與內環境穩態

【例5】新冠肺炎診療方案指出患者的常規治療需要注意水、電解質平衡，維持內環境穩態，定時監測肝酶、血氧飽和度等指標。回答下列問題：

（1）體液中的電解質是一些陽離子和陰離子，組織液與血漿中的蛋白質、電解質的構成分別表現為______________、_________（填“基本相同”或“差異較大”）。肺炎患者肺泡上皮細胞及肺毛細血管壁細胞受損時，出現肺水腫現象的原因是_______________________________。嚴重肺衰竭引起酸中毒時，內環境中增多的陰離子主要是______________________。

（2）肝酶主要存在于肝細胞中，若監測到患者血液中肝酶含量明顯高于參考值時，說明______________________________________。參考值是一個變化范圍，而不是具體的數值，原因是_______________________________________。

（3）機體血氧飽和度正常的生理意義是________________________________。缺氧時血漿乳酸增多，組織液的乳酸進入血漿的途徑是_______________________________。

【答案】（1）差異較大 基本相同 細胞內液和血漿蛋白外滲使組織液增多 HCO3-（2）肝細胞受到損傷 內環境中的每一種成分都是處于動態平衡中 （3）為細胞正常氧化分解葡萄糖提供能量，提供充足的反應物 組織液的乳酸通過毛細血管進入血漿；組織液的乳酸進入淋巴后，通過淋巴循環進入血漿

【命題意圖】病毒的感染、細胞的損傷可破壞內環境組成成分或理化性質的穩態，內環境穩態被破壞與肺炎癥狀的聯系也是命題的素材之一，在新冠肺炎的診療方案中也提及要注意維持內環境穩態。本題圍繞內環境各種組成成分之間的聯系；血漿、組織液與淋巴三者之間的相互轉化過程；內環境的理化性質；穩態概念和意義等知識點與肺炎的聯系進行綜合考查。通過電解質變化、乳酸含量變化的實例考查學生構建內環境成分聯系的概念圖的能力；通過分析血漿、組織液與淋巴的相互轉換途徑，考查學生的思維能力。用肺水腫現象考查學生解釋出現組織水腫的原因，用肝酶含量、血氧飽和度考查學生理解內環境穩態的生理學意義，體現對科學思維、社會責任學科核心素養的考查。

【分析】（1）與組織液相比，血漿含較多的蛋白質，組織液來源于血漿，兩者的電解質組成基本相同。肺泡上皮細胞受損時，細胞內液外滲使組織液增多，肺毛細血管壁細胞受損時，血漿蛋白外滲使組織液增多，這兩方面的原因導致肺水腫。肺衰竭引起酸中毒時，細胞呼吸產生的CO2無法順利排出體外，CO2在內環境中形成H2CO3，H2CO3會電離形成HCO3-。（2）肝酶主要存在于肝細胞中，正常情況下，血漿中肝酶含量低。若監測到血液中肝酶含量明顯高于參考值時，說明肝細胞受損，肝細胞向內環境釋放肝酶。參考值是一個變化范圍，而不是具體的數值，原因是內環境中的每一種成分都是處于動態平衡中。（3）機體血氧飽和度正常的生理意義是為細胞正常氧化分解葡萄糖提供能量，提供充足的反應物。缺氧時組織細胞進行無氧呼吸產生乳酸分泌到組織液中，組織液中的乳酸可以通過毛細血管進入到血漿中，也可以通過毛細淋巴血管壁細胞進入淋巴后，通過淋巴循環進入血漿。

從高中生物命題的角度去認識新冠肺炎，命題者大多采用病毒寄生、增殖過程，遺傳物質的化學組成和表達等作為素材。將肺炎癥狀和治療方法與動物生命活動調節方式進行聯系命題，除了考查教材知識之外，更有利于引導學生以科學的思維方式去解釋病毒性肺炎的發病機制、認識臨床癥狀、病毒的清除過程，以及理解神經-體液-免疫調節網絡如何共同維持機體的穩態。除上述例題外，命題還可以從中樞神經系統的高級功能、發熱時相關激素的分級調節、反饋調節，以及與生命活動調節有關的信息分子的作用機理等角度進行設問。平時教師可多留意時事熱點的文章和專業書籍，如上述命題素材來源于果殼網、BioWorld 等公眾號的文章以及《生理學》《病理生理學》等教材內容，精心篩選加工素材，緊密聯系考點進行設問，注重對學生科學思維和語言表達能力的考查，便能命制出大量、優質的原創試題。通過試題的考查，不僅可以加強學生對知識的鞏固，更能引導學生審視或論證生物學社會議題、指導學生以科學的思維去探究生命活動的規律、對生物學的現象作出理性解釋、辨別迷信和偽科學、解決實際問題；培養學生尊重科研成果、醫務人員的情感；真正發展學生的學科核心素養。