社会热点情境下的生物原创试题的命制

浙江

2020 年年初导致武汉市病毒性肺炎疫情暴发的新型冠状病毒，隶属于β 型冠状病毒，首次在人类中被发现，国际病毒分类委员会将其命名为SARS-CoV-2，世界卫生组织将新型冠状病毒引起的疾病正式命名为COVID-19。笔者以新型冠状病毒为情境，从该病毒的生物学基本结构、分离培养和免疫应答三个视角，以培养和发展学生的学科核心素养为目的，对标高中生物知识点内容和考试要求进行了原创试题的命制，本文将对笔者命制的三道原创试题的解题过程及思路进行详细分析。

【例1】国际病毒分类委员会将首次在人类中传播的新型冠状病毒命名为SARS-CoV-2，下列有关该病毒的分类和结构的叙述正确的是 （ ）

A.新型冠状病毒是近期变异产生的一种全新病毒

B.新型冠状病毒含有核糖体，能合成蛋白质

C.新型冠状病毒含有单股RNA，结构不稳定易变异

D.新型冠状病毒寄生在动物体内，依靠分裂繁殖后代

【解析】新型冠状病毒（SARS-CoV-2）隶属于β 型冠状病毒，很早就存在于野生动物体内，近期首次在人类中被发现并具备人传人的特性，A 项错误；病毒不含有细胞结构，不存在细胞器（核糖体），新型冠状病毒的蛋白质是寄生在宿主细胞中合成的，B 项错误；新型冠状病毒的核酸是单股正链RNA，核酸为RNA 的病毒，其结构不稳定易变异，C 项正确；新型冠状病毒寄生在动物体内，依靠自身RNA 编码蛋白质，繁殖后代的方式属于复制式，D 项错误。

【答案】C

【命题说明】1.素材来源：人民日报新闻——世界卫生组织将新型冠状病毒引起的疾病正式命名为COVID-19。2.命题立意：借助国际病毒分类委员会将新型冠状病毒命名的真实情境，把新型冠状病毒的结构和生存方式等静态知识生活化，考查学生运用正确的生命观念来感知生活中的生物学问题。

【变式训练】新型冠状病毒（SARS-CoV-2）是一种单股正链RNA 病毒（RNA 可直接作为mRNA 充当翻译的模板）；埃博拉病毒（EBoV）基因组为单股负链 RNA（与mRNA 互补）；引发艾滋病的HIV 属于逆转录病毒；T2噬菌体是一种双链DNA 病毒；下列关于中心法则的图示中，依次表示上述四种病毒的是 （ ）

A.①②③④ B.④④②①

C.④①③① D.①④②①

【解析】依据题意，新型冠状病毒是一种单股正链RNA 病毒，其中心法则信息流包含：RNA 复制和翻译（如④）；埃博拉病毒是一种单股负链RNA 病毒，需要先进行RNA 复制，复制出正链RNA（互补链），再以正链RNA 为模板进行翻译，其中心法则信息流包含：RNA 复制和翻译（如④）；HIV 属于逆转录病毒，其中心法则信息流包含：逆转录、转录和翻译（如②）；T2噬菌体是一种双链DNA 病毒，其中心法则信息流包含：DNA 复制、转录和翻译（如①），B 项正确。

【答案】B

【例2】为了验证新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的遗传物质是RNA，在含有宿主细胞的细胞培养液中添加带有放射性32P 标记的物质进行体外培养，发现子代病毒带有放射性，选用带有放射性32P 标记的物质是以下哪一种（d 表示脱氧，A、G、T、U 表示碱基） （ ）

A.dT -32P～P～P B.U -32P～P～P

C.dA -32P～P～P D.dG -32P～P～P

【解析】依据题意可知，鉴于DNA 和RNA 的基本组成元素相同，因此区别DNA 和RNA 与区分蛋白质和DNA 的方法有所不同，不可从标记元素的种类去考虑，而是需要厘清DNA 中存在而RNA 中不存在的物质。区别DNA 病毒和RNA 病毒的核酸主要从两点考虑：首先是碱基的种类，其次是五碳糖的种类。DNA 中特有的碱基和五碳糖分别是胸腺嘧啶（T）和脱氧核糖（C5H10O4）；RNA 中特有的碱基和五碳糖分别是尿嘧啶（U）和核糖（C5H10O5），U -32P～P～P（尿苷三磷酸）脱去2 个磷酸基团后，可作为合成RNA 的原料之一，B 项正确。dT -32P～P～P （脱氧胸苷三磷酸）、dA -32P～P～P（脱氧腺苷三磷酸）和dG -32P～P～P （脱氧鸟苷三磷酸）脱去2 个磷酸基团后是DNA 合成的原料，A、C、D 项错误。

【答案】B

【命题说明】1.素材来源：2016 年和2017 年全国卷第29 题。2.命题立意：此题表面上是考查病毒的培养和分离过程，但真正影响答案选取的知识点是DNA 和RNA的组成元素和结构。巧用高考真题为情境，对标教材中重点内容的相关知识，考查学生知识迁移、资料分析的能力，培养学生的科学思维能力。

【变式训练】近期发现了新型冠状病毒（SARSCoV-2）可以通过人传人快速传播，为了鉴定该病毒是DNA 病毒还是RNA 病毒，研究者们进行了如下讨论，叙述正确的是 （ ）

A.甲的方法是核酸分子杂交，若能与单链DNA 碱基互补配对，则为 DNA 病毒

B.乙的方法是检测病毒核酸中嘌呤和嘧啶的数量，若两者不等，则为 RNA 病毒

C.丙的方法是用含放射性尿苷的宿主细胞培养，若子代病毒有放射性，则为 RNA 病毒

D.丁的方法是检测该病毒的遗传物质产物能否整合到宿主细胞的染色体上，若可以，则为 DNA 病毒

【解析】依据题意，病毒核酸分子杂交，若能与单链DNA 碱基互补配对，则为RNA 病毒或DNA 病毒，A 项错误；嘌呤和嘧啶的数目不等，只能说明核酸为单链，不一定是RNA 病毒，因为DNA 病毒和RNA 病毒的核酸均有单、双链之分，B 项错误；尿苷是 RNA 特有的成分，若用含放射性尿苷的宿主细胞培养的子代病毒具有放射性，说明该病毒一定为 RNA 病毒，C 项正确；病毒的遗传物质可以通过复制或者逆转录成DNA，从而整合到宿主细胞的染色体上，可能是DNA 病毒或RNA 病毒（如HIV），D 项错误。

【答案】C

【例3】某科研团队声称成功研发以新型冠状病毒S 蛋白为靶点的口服疫苗（以下简称：疫苗V），现假定选取哺乳动物奶牛验证疫苗V 的效果。

实验材料与药品：实验用奶牛若干只，医用注射器若干，磷酸盐缓冲液，白细胞介素-2 溶液（用磷酸盐缓冲液配制），新型冠状病毒制剂，疫苗V。（要求与说明：磷酸盐缓冲液的配置方法不作要求；奶牛乳汁中病毒含量、血清中新型冠状病毒抗体含量的具体测量方法不作要求）

（一）实验思路：

①选取_________的健康奶牛若干头，平均分为4 组，编号为甲、乙、丙、丁。

②____________，淘汰阳性个体并确保每组剩余个体数相同。

③各组奶牛处理情况

甲组：饲喂含适量疫苗V 的饲料，并注射不含白细胞介素-2 的磷酸盐缓冲液；

乙组：饲喂含适量疫苗V 的饲料，并注射含白细胞介素-2 的磷酸盐缓冲液；

丙组和丁组：________________________。

按照上述处理方式对各组奶牛饲喂饲料并注射相关药品。14 天后，对甲、乙、丙三组奶牛作__________处理，丁组不做此项处理。

④将各组奶牛置于相同且适宜的环境下隔离培养，每天分别检测每组奶牛乳汁中新型冠状病毒含量与血清中新型冠状病毒抗体含量，并计算平均值。

⑤对所得的数据进行相关分析统计，并得出结论。

（二）分析与讨论：

①疫苗V 的化学本质肯定不是以下哪种物质_______

（双选）。

A.脂质 B.多肽 C.蛋白质 D.核酸

②假定疫苗安全有效，第15 天时，预测甲、乙、丙、丁四组产生相应抗体和记忆细胞数量多少最可能为_________，根据所学知识尝试解释甲组奶牛和乙组奶牛抗体水平平均值差异的原因可能是_________________________________________。

③若某地出现了新型冠状病毒感染疫情，请用相应的生物学知识提出两种可行的快速检测此新型冠状病毒的方法：________________________________（仅书写检测方法，具体操作不作要求）。

【解析】注射疫苗V 后，奶牛会启动特异性免疫，产生相应抗体和记忆细胞，从而使机体对新型冠状病毒产生免疫效力。（一）实验思路：①为保证单一变量的原则，故实验动物选择过程中要选取生理状况相同的健康的奶牛，以排除其他生理因素对实验结果的影响。②为避免实验动物本身感染新型冠状病毒或之前已被新型冠状病毒免疫，需要对每组奶牛乳汁中病毒含量与血清中新型冠状病毒抗体含量进行检测。③对实验中每组奶牛作相关处理后，须给其接种新型冠状病毒制剂，定期检测奶牛乳汁中病毒含量与血清中新型冠状病毒抗体含量，以确定疫苗V 的保护效力。（二）分析与讨论：①疫苗V 可以口服，而不被消化酶消化分解，应不属于多肽和蛋白质类。②产生相应抗体和记忆细胞数量关系为乙＞甲＞丙＞丁。甲、乙两组的差异为是否含有白细胞介素-2，抗原呈递过程中巨噬细胞会将抗原-MHC 复合体呈递给辅助性T 细胞，进而分泌白细胞介素-2 促进致敏性B 淋巴细胞克隆分化形成效应细胞群和记忆细胞群，从而产生更多抗体；因此，乙组添加的白细胞介素-2 很可能会增强上述过程从而促进抗体含量的增加。③检测病毒需要从其特异性入手，从免疫角度考虑，抗原和抗体均具有特异性；因此可以考虑检测病毒的特异性抗原（病毒的特征性蛋白质）与病毒感染后机体产生的特异性抗体（参考教材中肝炎与艾滋病病毒的检测）；新型冠状病毒的核酸也具有特异性，亦可进行特异性核酸（RNA）检测以确定是否感染。

【答案】（一）①生理状况相同 ②检测每组奶牛乳汁中新型冠状病毒的含量与血清中抗新型冠状病毒抗体的含量 ③饲喂普通饲料，注射等量不含白细胞介素-2 的磷酸盐缓冲液 接种新型冠状病毒制剂 （二）①BC ②乙＞甲＞丙＞丁 乙组奶牛同时注射了白细胞介素-2，可以在体液免疫过程中加快抗原呈递过程，促进致敏性B 细胞克隆分化为效应细胞群和记忆细胞群，从而更快更多地分泌相关抗体 ③检测新型冠状病毒相关的特征性抗原（蛋白质）；检测人体中抗新型冠状病毒的相关抗体；检测新型冠状病毒相关的核酸片段（RNA）（答出两点即可）

【命题说明】1.素材来源：天津大学黄金海教授团队研发新型冠状病毒口服疫苗，正推动临床验证。2.命题立意：结合病毒的免疫学特性主要考查对实验目的和实验思路的理解，并准确完善相关实验操作细节，根据实验预期，理解实验思路，充分运用生物学知识解释探讨相关问题。考查的能力素养较为广泛，提升分析生物学问题的能力，提升获取信息与处理信息的能力，提升设计与完善实验步骤的能力，也提升了对理论知识的综合运用能力。本题多视角综合体现了生命观念、科学思维、科学探究、社会责任等学科核心素养。

突如其来的新型冠状病毒肺炎疫情是时下社会热点，将极大促成教学模式的变革，甚至将会深刻影响教育生态。试题命制作为教学评价的方式之一，渗透新型冠状病毒这一新情境是与时俱进的举措，更是社会责任的体现。教师在命题时巧妙借用新情境，既可以赋予题目新活力，又能使学生在学习过程中体会到学以致用的乐趣，培养学生的知识迁移能力和资料分析能力，从而发展科学思维能力。