淺談應用概念模型的解題策略
——以“蛋白質是生命活動的主要承擔者”為例

四川

概念模型也叫概念圖，畫概念圖是概念教學的重要形式。應用概念模型解題需要先建構模型，模型建構思路是：概念術語提取→概念內涵描述→概念外延界定→概念例證說明。利用概念模型解題，可提高解題效率及準確度，有利于快速、準確獲取答案。

1.確定主題建構概念模型

1.1 試題舉例，提供問題信息

【例1】（2018 年，全國卷Ⅱ，第1 題）下列關于人體中蛋白質功能的敘述，錯誤的是 （ ）

A.漿細胞產生的抗體可結合相應的病毒抗原

B.肌細胞中的某些蛋白質參與肌肉收縮的過程

C.蛋白質結合Mg2+形成的血紅蛋白參與O2運輸

D.細胞核中某些蛋白質是染色體的重要組成成分

【例2】（2018 年，全國卷Ⅲ，第30 題）回答下列與蛋白質相關的問題：

（1）生物體中組成蛋白質的基本單位是________。在細胞中合成蛋白質時，肽鍵是在________這一細胞器上形成的。合成的蛋白質中有些是分泌蛋白，如________（填“胃蛋白酶”“逆轉錄酶”或“酪氨酸酶”）。分泌蛋白從合成至分泌到細胞外需要經過高爾基體，此過程中高爾基體的功能是______________。

（2）通常，細胞內具有正常生物學功能的蛋白質需要有正確的氨基酸序列和__________結構。某些物理或化學因素可以導致蛋白質變性，通常，變性的蛋白質易被蛋白酶水解，原因是__________________________________________________。

（3）如果DNA 分子發生突變，導致編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA 序列中一個堿基被另一個堿基替換，但未引起血紅蛋白中氨基酸序列的改變，其原因可能是______________。

圖1 “蛋白質是生命活動的主要承擔者”概念模型一

1.2 閱讀試題，明確中心主題

例1 重點考查蛋白質的功能及其應用，例2 重點考查蛋白質相關知識的綜合應用。兩個例題直接指向的內容是“蛋白質是生命活動的主要承擔者”，因此構建概念模型的中心主題可確定為：蛋白質是生命活動的主要承擔者。若要獲得兩個例題的答案，則需要利用“蛋白質是生命活動的主要承擔者”概念模型所呈現或相聯系的有關知識。

1.3 梳理知識，建構概念模型

梳理知識，建構概念模型的步驟是：明確問題→梳理知識→建構模型。

明確問題：例1 包含的中心問題指向的是蛋白質的功能。（具體為：核心問題是人體中蛋白質的功能有哪些；延伸問題是具體某種蛋白質具有什么功能）例2 的中心問題指向的是蛋白質的結構、功能等的綜合應用。（具體為：構成蛋白質的基本單位是什么；肽鍵的形成場所是什么；對分泌蛋白的識別和判斷；高爾基體在分泌蛋白的形成過程中的作用是什么；正常功能的蛋白質需要具備什么結構；變性的蛋白質易被蛋白酶水解的原因是什么；DNA分子發生突變但未引起血紅蛋白中氨基酸序列改變的可能原因是什么）

梳理知識：結合所明確的問題，以蛋白質的基本概念為中心，重點突出蛋白質的結構與功能。解決問題的知識邏輯梳理為“元素組成→基本單位（氨基酸）→多肽→蛋白質”“結構多樣性→功能多樣性”，將概念拓展、延伸到轉錄和翻譯相聯等。

建構模型：利用概念模型的建構思路（概念術語提取→概念內涵描述→概念外延界定→概念例證說明），提取“蛋白質是生命活動的主要承擔者”的概念信息，將氨基酸、多肽、蛋白質等內容，整合于一個概念模型中，如圖1 所示。

2.聯系問題發展概念模型

2.1 再讀試題，梳理問題關鍵

例1 的問題關鍵點是“人體蛋白質的功能”，因此需要明確人體蛋白質具有哪些類型，以及這些蛋白質功能的實際例證；例2 的問題關鍵點是“與蛋白質有關知識的綜合運用”，這與蛋白質的結構和功能等知識有關，需要聯系、拓展“蛋白質是生命活動的主要承擔者”概念模型的內容，即需要發展、豐富、完善已建構的概念模型。

2.2 結合問題，完善概念模型

此環節需再次利用概念模型的建構思路（概念術語提取→概念內涵描述→概念外延界定→概念例證說明），發展、豐富、完善“蛋白質是生命活動的主要承擔者”概念模型。

結合例1 的問題將圖1 中“蛋白質→功能具有多樣性”部分提取出來，進行豐富和延伸，對概念內涵進行例證說明，例證說明中包含例1 的答案（用字體加黑顯示），并直接構成圖示的組成部分，形成如圖2 所示的解題思維圖示。

圖2 蛋白質的功能及其實例圖示

結合例2 的問題完善圖1，融入例2 的答案（用字體加黑顯示），形成如圖3 所示的概念模型；再結合基因控制蛋白質合成的相關知識，遵循建模思路，構建內涵豐富、邏輯性強的思維圖示，如圖4 所示。

3.利用模型提取問題答案

審視問題與模型內涵的聯系，將初始概念模型（圖1）修改、完善為解題需要的模型或圖示（圖2、圖3、圖4），并從該模型或圖示中直觀、準確地提取問題的答案。從圖2 中提取加黑字體的文本信息，逐一判斷選項正誤，確定例1 的答案。從圖3、圖4 中可直觀、準確獲取例2 的答案。

【例1 分析】由圖2 可知：抗體是一種具有免疫功能的蛋白質，抗體是由漿細胞產生的、能和抗原發生特異性結合的蛋白質，病毒、細菌等病原體表面的蛋白質等物質都可以作為抗原，引起免疫反應。因此，漿細胞產生的抗體可結合相應的病毒抗原，A 正確；有些蛋白質具有構成細胞和生物體結構的功能，構成肌肉細胞中的某些蛋白質（如肌動蛋白等），能參與肌肉收縮的過程，B 正確；人體紅細胞中蛋白質與Fe2+結合形成血紅蛋白，參與O2的運輸，血紅蛋白不含Mg2+，C 錯誤；細胞核中的染色體是細胞的結構，染色體主要由DNA 和蛋白質組成，D 正確。

【例1 答案】C

【例2 分析】（1）由圖3 中“元素組成→基本單位（氨基酸）→多肽→蛋白質”可知，生物體中組成蛋白質的基本單位是氨基酸（圖中字體加黑顯示），即可獲取第一空的答案；核糖體是“生產蛋白質的機器”，在核糖體上以mRNA 為模板、tRNA 為轉運工具，通過tRNA 上的反密碼子與mRNA 上的密碼子互補配對，把氨基酸放在對應的位置，而氨基酸之間則脫水縮合形成了肽鍵，表明肽鍵的形成場所是核糖體，即從圖3 中獲取第二空的答案；胃蛋白酶是胃腺細胞分泌到細胞外發揮催化作用的酶，是胞外酶，屬于分泌蛋白，而逆轉錄酶和酪氨酸酶都屬于在細胞內起催化作用的胞內酶，不屬于分泌蛋白，即從圖3 中獲取第三空的答案；分泌蛋白需要在內質網上的核糖體合成，進入內質網加工，再經過高爾基體進一步地加工、分類、包裝，最后形成分泌小泡轉運至細胞膜，通過胞吐的方式分泌出去，即從圖3 中獲取第四空的答案。（2）細胞內的蛋白質都有特定的氨基酸數目、種類和排列順序以及由肽鏈盤曲、折疊形成的一定的空間結構，因此，可從圖3中獲取第一空的答案；某些物理因素（或化學因素）可以使蛋白質分子的空間結構改變，蛋白質結構變得伸展、松散，使肽鍵暴露，肽鍵易與蛋白酶接觸，使蛋白質被水解，即可從圖3 中獲取第二空的答案。（3）基因控制蛋白質的合成是通過轉錄和翻譯過程實現的，編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA 序列中一個堿基被另一個堿基替換，改變后的密碼子翻譯的氨基酸還是原來的氨基酸，這是密碼子的簡并性，所以不會引起血紅蛋白中氨基酸序列的改變，即從圖4 中獲取正確答案。

圖3 “蛋白質是生命活動的主要承擔者”概念模型二

圖4 與蛋白質合成有關的知識聯系舉例圖示

【例2 答案】（1）氨基酸 核糖體 胃蛋白酶對蛋白質進行加工、分類和包裝 （2）空間蛋白質變性使肽鍵暴露，暴露的肽鍵易與蛋白酶接觸，使蛋白質降解 （3）遺傳密碼具有簡并性

4.結語

高中生物教學的實質是進行概念教學，概念模型是概念內涵的直觀表現。概念的內涵和概念間的聯系，可通過建構概念模型（如圖1）和發展、完善概念模型（如圖2、3、4）來呈現。在應用概念模型的解題（如例1、例2）過程中，利用“確定主題建構概念模型（如圖1）→聯系問題發展概念模型（如圖2、3、4）→利用模型（如圖2、3、4）提取問題答案”策略，能從概念模型中直觀、準確獲得問題的答案。