河北
每年的《普通高等学校招生全国统一考试大纲》及《普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明》(以下简称《考试大纲》及《考试说明》)一旦发布就会备受关注,因为它们不仅是出题者命制、设计高考试题的依据,也是高三师生们在备考复习时的导向性文件,因此对教师而言,研究2019年生物学科《考试大纲》及《考试说明》的内容及变化是必须且必要的。
与2018年相比,2019年《考试大纲》在考试范围和要求说明上有以下变化:选考部分“生物技术实践”由原来的“5-1、5-2”两部分增加为“5-1、5-2、5-3”三部分;增加了“5-2酶的应用”,包括酶活力测定的一般原理和方法、酶在食品制造和洗涤等方面的应用、制备和应用固相化酶;原来“5-2生物技术在食品加工方面的应用”调整为“5-3生物技术在食品加工方面及其他方面的应用”,增加了“测定食品加工中可能产生的有害物质”“蛋白质的提取和分离”两项内容,必考部分基本没有变化。在二轮复习中应对选考增加部分内容做专项训练,并总结复习策略以应对2019年的高考。
基于《考试大纲》及《考试说明》在必修部分的知识点没有变化,笔者认为在接下来的二三轮复习中,教师应继续关注主干知识点、同时查漏补缺,对师生普遍关注的基础知识做适度的拓展延伸,达到知识的迁移、更新、联系并提高的综合效果。在这个过程中教师应引导学生抓住知识结构中的盲点,重新回归教材,寻找以前忽视的隐性知识点,避免进行一轮复习的重复。本文为笔者结合2019年《考试大纲》和《考试说明》中的变化对备考提出的几点思考和建议。
《考试大纲》及《考试说明》中依旧重视理解能力,即要求考生能理解并运用图表曲线、数学方程式、文字等各种表达形式描述生物学内容,有一定的科学推理、分析综合能力,能够对生物学实验或事实作出合理判断、运用生物学知识和观点解决实例中出现的问题。例如对结构图的理解和描述、对曲线图的解读及绘制简单的曲线图。
【例1】图1表示一株水稻叶肉细胞内的C5的相对含量在夏季某天24h内(有一段时间乌云遮蔽)的变化趋势。据图回答问题:
图1 水稻叶肉细胞内C5的相对含量随时间变化示意图
(1)AB段和IJ段的C5含量维持在较低的水平,其主要原因是_________________________________________。
(2)乌云消失的时间可能是曲线上____________点对应的时刻。与F点相比,G点叶绿体中[H]的含量较___________(填“高”或“低”)。
(3)请在图2坐标中画一条曲线,表示图1中的DG段(10时到13时)水稻叶肉细胞内C3相对含量随时间变化趋势(设D点为10时C3的相对含量)。
图2 水稻叶肉细胞内C3相对含量随时间(10时到13时)变化示意图
【答案】(1)缺乏光反应产生的[H]和ATP,C3不能被还原生成C5(2)D高(3)如图3所示:
图3 水稻叶肉细胞内C3的相对含量随时间(10时到13时)变化示意图
【解析】题干中关键信息是“叶肉细胞”及“夏季”,学生会想到光合作用过程及夏季植物会出现午休现象,图1曲线中拐点的生理意义为B点表示有光照之后,光反应开始产生[H]和ATP,使C5的生成速率加快,C点表示乌云遮蔽,光照减弱,光反应生成[H]和ATP减慢,所以C5的生成速率减慢,D点C5的生成速率开始上升,说明乌云消失;F点表示夏季中午作物出现午休现象,气温过高导致气孔关闭,CO2供应不足,因此C5的消耗速率下降,C5开始积累而上升;G点作物午休现象结束,CO2供应上升,因此C5的消耗速率上升,C5的量下降;HI段光照逐渐减弱,导致光反应生成[H]和ATP减慢,C5的生成速率下降,因此C5的量不断下降 ;IJ段没有光照,光合作用停止。因此,图1中D点C5的生成速率开始上升,C3的消耗速率上升而含量减少;E点到F点C5略有上升,C3消耗速率缓慢上升而使含量下降;F点表示夏季中午作物出现午休现象,CO2供应不足,C3生成速率下降,直到G点作物午休现象结束,C3下降趋势才结束,据此可绘制曲线。
【分析】对曲线中关键拐点的分析解读是本题的难点,“乌云遮蔽”及“夏季中午的午休现象”是分析的难点,绘制新的曲线图是又一个难点。这样的题目体现了对学生生物学科素养及综合能力的考查。
考生应该具备运用生物学实验方法原理进行实验设计、科学验证、科学推理等能力以及对实验数据的收集和处理分析的能力,这是《考试大纲》及《考试说明》中对“实验与探究能力”的考查要求,也是渗透高考对所选拔人才生物学科核心素养中“科学探究”能力的检测。
例如2017年全国卷Ⅰ第29题,多数答错考生的原因是不了解病毒不能直接用培养基培养,其培养方法应是先用培养基培养其宿主细胞,再用宿主细胞培养病毒,这说明考生不具有基本的实验设计及操作技能,对教材中经典实验“赫尔希和蔡斯实验”理解不到位。审题时考生应关注关键提示——以体外培养的宿主细胞等为材料,考生失分较多,说明其对基本信息提取、解读能力有限。
教材中有很多与生产、生活联系紧密的生物学“边角”资源,或存在于教材的插图中、或存在于思考与讨论中、或存在于旁栏思考或问题探讨中、或存在于阅读资料中、或存在于教材的拓展题中。这些“边角”资源教师容易忽略不讲,但此部分内容可能成为高考出题者挖掘的素材和资源,建议教师在教学过程中引导学生研读这些知识并适度拓展,选择一些相关的高考题或模拟题,使教材中这些“隐性知识”得以呈现,帮助学生使其知识结构系统化、完整化。例如必修1《分子与细胞》第29页拓展题中对“核酸保健品”的评价;第66页思考与讨论题中磷脂分子的“亲水性头部”的组成元素为C、H、O、N、P,学生容易忽视N元素的存在;第87页“科学·技术·社会”中涉及溶菌酶、含酶牙膏、多酶片等相关知识。这些隐性知识很可能成为高考题的出题素材。
【典型实例】人教版必修1《分子与细胞》第122页细胞衰老的原因“端粒学说”中讲到:每条染色体两端都有一段特殊序列的DNA,称为端粒。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧的正常基因的DNA序列就会受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。
【拓展教学】端粒是真核细胞染色体末端部分的一个像“帽子”一样的特殊结构,端粒含有特定的DNA重复序列,不同物种间的这段DNA重复序列有所不同,端粒由端粒蛋白和端粒DNA组成,研究人员发现端粒蛋白通过与端粒DNA结合相互作用,抵御各种因子对染色体末端的袭击。细胞每经过一次分裂,染色体复制一次,大约丢失50~100 个碱基,端粒便会慢慢缩短,当缩短到一定程度(约5~7 Kb)不能再缩短时,细胞无法继续分裂,并在形态功能上表现出衰老的现象,最后直至凋亡。端粒酶是一种核糖核蛋白,即含有RNA链的逆转录酶,它以所含RNA为模板来合成DNA端粒结构。通常端粒酶含有约150个碱基的RNA链,其中含1个半拷贝的端粒重复单位的模板。端粒酶可结合到端粒的3′末端上,RNA模板的5′末端识别DNA的3′末端碱基并互相配对,以RNA链为模板使DNA链延伸,合成一个重复单位后,酶再向前移动一个单位。端粒的3′单链末端又可以回折作为引物,合成其互补链。肿瘤细胞是具备无限增殖能力的细胞,端粒长度和端粒酶在其中均有重要作用,端粒酶像“修复工”,它能及时将磨损的端粒修好,让它恢复原长度,这样细胞便可以“长生不老”。细胞获得了不死性,也就是发生了癌变。如2015年高考全国卷Ⅱ第2题就与此“边角”资源有关。
最近新闻媒体报道 “基因编辑婴儿”事件引起了社会的热议,也引起了生物学界的震动。目前我国的法律还不允许将基因编辑这样的技术应用于人类,这样做违反人类的伦理道德。
【例2】(原创)随着“基因编辑婴儿”露露和娜娜出生,中国科协生命科学学会联合体发表声明,坚决反对有违科学精神和伦理道德的所谓“科学研究与生物技术”应用。如图4为艾滋病病毒侵染人体后发生的某过程示意图。据图回答问题。
图4 艾滋病病毒侵染人体后发生的某过程示意图
(1)露露和娜娜出生后即能天然抵抗艾滋病病毒(HIV),HIV 主要侵染人体内的______细胞而不能侵染人体的其他细胞,推测是因为人体的其他细胞不具备_______(填“与HIV相似的DNA片段”“与HIV繁殖相关的酶”或“与HIV识别的受体”)条件。
(2)图4中所示是在_______酶(酶M)的催化作用下合成_______分子(分子 N)的过程。HIV 侵入人体后,其表面特有的抗原物质会刺激机体的_______细胞增殖分化形成____细胞,进而产生相应抗体;同时也刺激机体产生细胞免疫应答,刺激_________细胞增殖分化形成_______细胞。两种特异性免疫共同作用清除一部分HIV,但大多数情况下不足以清除所有的HIV,因此感染后可能引发艾滋病。艾滋病是一种______病,因此艾滋病患者免疫系统的______功能均降低,所以艾滋病患者的直接死因往往是病原体严重感染或恶性肿瘤等疾病。
(3)迄今为止,虽然对艾滋病的研究受到了高度重视,仍无任何药物可以完全抑制HIV在感染者体内的增殖并彻底治愈艾滋病。但是目前已经批准了一些抗HIV的药物上市。如图5和图6是其中两种药物抑制HIV的作用机制示意图。据图回答问题:HIV侵入人体后,在其宿主细胞内发生的遗传信息传递具体过程是_____(用图解表示)。图5中抑制剂Y1与_______链结合,终止了该链的合成,从而阻止了病毒RNA的过程进而使病毒不能增殖。
图5
图6
(4)图6中抑制剂Y2与酶M结合,通过使酶M变性从而阻止了病毒增殖。有科学家指出,抑制剂Y1和Y2中有一种在结构上与脱氧核苷酸相似,将其称为“核苷酸型抑制剂”,你认为抑制剂______(填“Y1”或“Y2”)为核苷酸型抑制剂。
【答案】(1)T 与HIV识别的受体 (2)逆转录 DNA(或单链DNA) B 浆 T 效应T细胞和记忆 (获得性)免疫缺陷 防卫、监控和清除
【解析】(1)HIV通过病毒膜蛋白gp120与其宿主细胞表面的CD4受体蛋白结合,主要侵染人体的T淋巴细胞。因此HIV主要侵染人体内的T细胞而不能侵染人体的其他细胞,因为人体的其他细胞不具备与HIV识别的受体。(2)图4所示过程是逆转录过程,需要逆转录酶的催化。HIV侵入人体后,机体的体液免疫和细胞免疫均发挥作用。艾滋病是一种获得性免疫缺陷病,艾滋病患者最终免疫功能几乎完全丧失,其免疫系统的防卫、监控和清除功能均降低。(3)HIV侵入人体后,在其宿主细胞内发生逆转录、转录和翻译过程。图5中抑制剂Y1与DNA链结合,终止了DNA的合成,从而阻止了病毒RNA的逆转录过程进而使病毒不能增殖。(4)抑制剂Y1能与DNA链结合,它在结构上应与脱氧核苷酸相似,因此抑制剂Y1为“核苷酸型抑制剂”。
2018年10月1日,诺贝尔生理学或医学奖揭晓,美国的詹姆斯·艾利森与日本的本庶佑因发现“负性免疫调节”治疗癌症的疗法获得2018年诺贝尔生理学或医学奖。负性免疫调节是一种通过激发身体自身免疫系统的潜力,使其对癌细胞发起攻击的方式。詹姆斯·艾利森和本庶佑分别发现了T细胞表面具有制动功能的蛋白质CTLA-4、PD-1,并研究出针对CTLA-4或PD-1的抗体抑制这两个“刹车器”,让T细胞重新活跃起来杀死癌细胞。临床研究显示CTLA-4和PD-1抑制剂的治疗效果有了很大进展。这种常被称作“免疫检查点疗法”的治疗方法已经使一些特定癌症晚期患者的治疗结果发生了根本性的改变。研究还显示如果T细胞过于活跃,也是很危险的,它同样会把正常的健康细胞清除掉,导致人体器官衰竭甚至瘫痪,因此维持人体各项指标的平衡是非常重要的。有大量相关研究试图弄清该疗法的作用机制,从而进一步改进该疗法,减少副作用。
在两种治疗策略中,针对PD-1的检查点疗法被证明疗效更好,且在肺癌、肾癌、霍奇金淋巴瘤和黑色素瘤等癌症的治疗中都取得了良好的效果。临床研究显示,若能将针对CTLA-4和PD-1的两种疗法结合,疗效还会进一步加强。这点已在黑色素瘤患者身上有所体现。
【例3】(原创)2018年的诺贝尔生理学或医学奖得主詹姆斯·艾利森和本庶佑分别发现了T细胞表面的两种具有制动功能的蛋白质分子CTLA-4和PD-1。两位科学家通过研究利用“针对CTLA-4或PD-1的抗体”激活人体自身免疫系统攻击肿瘤细胞的能力,发明了一种全新的癌症治疗方法。而且针对PD-1的“检查点疗法”被证明疗效更好,在肺癌、肾癌等癌症的治疗中取得了积极成果。美国FDA已经核准了多种PD-1抗体试验新药,下列叙述正确的是 ( )
A.某正常肾细胞中的原癌基因和抑癌基因只要同时突变,该细胞就一定会癌变
B.机体要消灭肾癌细胞,发挥作用的主要是特异性免疫中的体液免疫
C.肾癌细胞的细胞膜上所有的糖蛋白均比正常肾脏细胞减少,因此更易扩散转移
D.PD-1抗体可阻断PD-1的制动功能从而激活T细胞使其发挥免疫效应,攻击癌细胞
【答案】D
【解析】细胞癌变的发生并不是单一基因突变的结果,至少在一个细胞中发生5~6个基因突变才会癌变,A项错误;消灭癌细胞主要是细胞免疫起作用,B项错误;癌细胞容易在体内分散和转移是因为细胞膜上的某些糖蛋白等物质的减少,但癌胚抗原、甲胎蛋白等特殊糖蛋白含量则比正常肾脏细胞多,C项错误;根据题干信息可知,PD-1是T细胞表面的一种具有制动功能的蛋白质,说明它具有抑制T细胞激活的功能,PD-1抗体通过与PD-1特异性结合阻断了PD-1的制动功能,从而激活T细胞,使其发挥免疫效应攻击癌细胞,D项正确。
利用发酵原理生产酒和醋、腌制泡菜、制作腐乳等技术是我国劳动人民几千年饮食文化中的智慧结晶,未来考题中对传统文化的渗透值得教师思考总结。其中《考试说明》新增的“测定食品加工中可能产生的有害物质”可与腌制泡菜一起考查。
【例4】(原创)中国古代劳动人民以酒作为发酵原料来发酵酿制食醋,东方醋起源于中国。山西老陈醋是中国四大名醋之一,已有三千余年的历史,素有“天下第一醋”的盛誉。其制作流程为以高粱、麸皮、谷糠和水为主要原料,以大麦、豌豆所制的大曲为糖化发酵原料,经酒精发酵后,再经固态醋酸发酵、熏醅、陈酿等工序酿制而成。请回答下列相关问题:
(1)高粱、麸皮等原料的糖化过程指的是其中的淀粉被彻底水解为________的过程。
(2)酒精发酵过程中,一般将温度控制在_________,主要参与的微生物为_________,其代谢类型为_________,其主要的生殖方式为________。
(3)醋酸发酵过程中,主要参与的微生物为_________,从细胞呼吸类型看,其属于_________生物,它将乙醇变为醋酸的环境条件是糖源________(填“充足”或“缺少”)。
(4)家庭自制果醋时,为鉴定果醋是否酿制成功,除可以通过观察菌膜、尝、嗅之外,还可以通过检测和比较________作进一步的鉴定。
【答案】(1)葡萄糖 (2)18~25℃ 酵母菌 异养兼性厌氧型 出芽生殖 (3)醋酸杆菌
需氧型 缺少 (4)(醋酸)发酵前后的pH
【解析】(1)高粱、麸皮等粮食富含淀粉是大分子糖类,需要把它降解成小分子的葡萄糖才能作为酵母菌等微生物可利用的糖分,所以需要糖化,糖化过程即淀粉被分解成小分子葡萄糖的过程。(2)酒精发酵的温度是教材上的知识,属于生物实验技术常识,将温度控制在18~25℃,因此温度为酵母菌发酵的适宜温度。酵母菌为异养兼性厌氧型生物,主要生殖方式为出芽生殖,另外,在环境不良时酵母菌还可以进行有性生殖,为孢子生殖。(3)醋酸杆菌为需氧型细菌,当糖源缺少时,体内的酶可催化乙醇变成乙醛,再将乙醛变为醋酸;当糖源和氧气都充足时可以直接利用葡萄糖发酵产生醋酸。(4)变酸的酒表面观察到的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的菌落,可以通过观察菌膜来鉴定自制果醋是否成功;醋酸发酵产生醋酸使pH逐渐降低,因此还可以通过检测和比较发酵前后的pH作进一步的鉴定。
生物学科核心素养之一就是培养学生用生物学原理解决实际问题,体现“社会责任”与“生命观念”。在高考题中渗透生态文明观,树立“绿水青山就是金山银山”的理念,有助于引导学生树立人与自然和谐共生的理念。如2018年北京卷第31题,就是结合生态系统的结构和功能的考查,渗透“社会责任”与“生命观念”的典型实例。
总之,结合《考试大纲》和《考试说明》,后期复习中教师仍要从总体要求出发,抓学科主干知识,关注对学生能力和学科素养的训练,使复习更具针对性、时效性。