“新型冠状病毒肺炎与动物生命活动调节”的原创试题命制和分析

广东

2020 年春节前后我国暴发了新型冠状病毒肺炎（以下简称新冠肺炎），这场疫情牵动全国人民的心。病毒肆虐，举国抗击，亿万只手紧握在一起——战“疫”。国家卫生健康委员会颁发的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》中，病毒的病原学特点、患者临床表现的介绍都涉及了生物学现象与原理，这部分内容与高中生物“动物生命活动调节与稳态”这一模块的知识紧密联系。对病毒感染所引发的临床症状以及康复机理的认识，是学生形成生命观念、科学思维以及社会责任等学科核心素养的重要素材。教师在教学中不妨以新冠肺炎为素材，通过学生熟悉的实例帮助学生认识病毒引发的临床症状，以科学的思维阐释生命现象及规律，主动向他人宣传关爱生命的观念和知识，成为健康中国的促进者和实践者。笔者以“新冠肺炎”为素材，联系动物生命活动调节的相关知识点进行原创试题的命制，紧扣神经调节、体温调节、免疫调节、内环境稳态等考点，在设问中综合考查必备知识，开拓学生的思维方法，发展学生的学科核心素养。

一、新冠肺炎与神经调节

【例1】基于流行病学调查，新冠肺炎以发热、乏力、干咳为表现。咳嗽反射是一种防御性反射，当喉、气管和支气管的黏膜受到刺激时，兴奋经迷走神经传入延髓咳嗽中枢，接着声门紧闭呼气肌强劲收缩使胸肺内压和腹内压上升，随后声门打开，气体以高速冲出形成咳嗽反射。下列分析错误的是 （ ）

A.喉、气管和支气管的黏膜存在感受器，接受刺激后产生兴奋

B.迷走神经以电信号和化学信号的形式将兴奋传导到咳嗽中枢

C.咳嗽反射的效应器为呼气肌，呼气肌收缩前发生氯离子内流

D.咳嗽有利于使黏附在气管壁的分泌物或异物易于脱落并咳出

【答案】C

【命题意图】认识反射弧的结构、阐明动作电位的产生机制和兴奋在神经元间的传递过程是神经调节的主干知识。本题以“咳嗽反射”为素材，通过文字信息考查反射弧的组成，特别是判断感受器、效应器的组成，这是神经调节命题的常考考点。试题要求学生理解兴奋的产生机制和传递过程，掌握静息电位和动作电位的产生机制，并且引导学生认识出现咳嗽是机体的一种防御性反射，有利于机体清除异物，对应的学科核心素养目标是生命观念和社会责任。

【分析】当喉、气管和支气管的黏膜受到刺激时，可以引起咳嗽反射，说明喉、气管和支气管的黏膜存在感受器，接受刺激后产生兴奋，A 项正确；神经冲动经迷走神经传入延髓咳嗽中枢，迷走神经由许多神经元组成，兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导，在神经元之间以电信号和化学信号的形式传递，B 项正确；咳嗽时，呼气肌强劲收缩，声门紧闭与打开，说明该反射弧的效应器涉及声门和呼气肌，呼气肌收缩前要先兴奋，兴奋时细胞膜对钠离子的通透性增强，钠离子内流使呼气肌兴奋而收缩，C 项错误；咳嗽有利于使黏附于气管壁的分泌物或异物易于脱落并咳出，D 项正确。

二、新冠肺炎与体温平衡调节

【例2】新冠肺炎防疫期间，每个人出入各种场所时均需要接受体温检测，因为发热是新冠肺炎的重要临床表现。“体温调定点”学说认为体温调节中枢内的调定点为某温度时，此时冷敏神经元和热敏神经元的放电频率相同，这两种神经元分别调节散热反应和产热反应。回答下列问题：

（1）人体体温平衡的调节中枢位于____________。机体感染病毒时，机体会产生和释放内生性致热原物质（EP），经过一系列反应后使机体发热。EP 降低冷敏神经元的放电频率，皮肤的反应将是_________________________________（答出两点即可）。

（2）EP 对热敏神经元放电频率的影响是_______________，在EP 的影响下，____________________________（填激素的名称）分泌增多，激素通过________________的途径作用于靶细胞后，靶细胞的_______________加快。某患者的体温持续为38.8℃，其体温调节中枢的热敏神经元放电频率_______________（填“大于”“等于”或“小于”）冷敏神经元放电频率。

（3）一定程度的发热有利于加强某些免疫细胞功能，提高抗感染能力，但是持续的高热可能_______________，从而影响某些组织或器官的正常功能。

【答案】（1）下丘脑 毛细血管收缩/血流量减少/汗腺分泌减少 （2）增大其放电频率 甲状腺激素和肾上腺素 体液运输 呼吸速率（或有机物氧化分解速率或细胞代谢的速率） 等于 （3）降低细胞内酶的活性（或使细胞内部分酶变性失活或加快代谢速率）

【命题意图】“体液传送各种物质发挥作用，实现机体稳态”是《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》中体液调节对应的重要概念。新冠肺炎与体液调节部分可以紧扣体温平衡调节进行命题，而体温平衡调节中枢、机体在不同环境中的生理变化、发热过程相关激素分泌的调节等知识点属于主干知识，这些考点在本试题中得以体现。“发热”是学生熟悉的词汇，但是大多数学生并不清楚发热是如何形成的，本题以“体温调定点”学说、内生性致热原物质为信息背景，引导学生理解发热的产生机制，并且考查冷/热敏神经元放电频率对机体反应的影响，拓宽了学生的知识结构，增强了学生获取信息、分析归纳思维能力的训练。同时试题以辨证的思维理解发热的两面性，考查生命观念、科学思维和社会责任的学科核心素养。非选择题的命制不宜列举繁冗的信息和过多的设问，答案要科学而简洁。

【分析】（1）人体体温平衡的调节中枢位于下丘脑，EP 使机体发热，机体发热时散热减少，皮肤的反应是毛细血管收缩，血流量减少，汗腺分泌减少。（2）发热时产热增多，由于热敏神经元调节产热反应，则EP 增大热敏神经元的放电频率，机体产热增多，与产热有关的激素是甲状腺激素和肾上腺素，这些激素通过体液运输作用于靶细胞，甲状腺激素和肾上腺素可以增加靶细胞的呼吸速率。由题干信息“体温调节中枢内的调定点为某温度时，此时冷敏神经元和热敏神经元的放电频率相同”可知，当某患者的体温持续为38.8℃，其体温调节中枢的热敏神经元放电频率应等于冷敏神经元放电频率。（3）温度会影响酶的活性，持续高热可能降低细胞内酶的活性或者使细胞内的部分酶变性失活，从而影响某些组织或器官的正常功能。也可能导致组织、器官的代谢速率过快引起组织、器官衰竭。

三、新冠肺炎与免疫调节

【例3】病毒侵入机体时，机体会启动免疫反应对抗病毒。如图是免疫系统作用于新型冠状病毒过程的简图，其中字母表示细胞或物质，数字表示过程。回答下列问题：

（1）过程①的免疫类型属于___________________，细胞B 在图中免疫过程的作用是_____________________________________。

（2）过程②表示__________________________________。发生图中免疫过程的主要场所是_________________。患者体内病毒从检测阳性转为阴性时，发挥重要作用的细胞还有_________________（填细胞的名称）。

（3）卫健委的专家表示，新冠肺炎康复者半年内一般不会再次感染发病，这与_________________（填图中的字母）密切相关。

【答案】（1）非特异性免疫 吞噬、处理病毒，暴露抗原决定簇并呈递给T 细胞 （2）T 细胞分泌淋巴因子作用于B 细胞（或T 细胞分泌淋巴因子促进B 细胞增殖分化） 内环境（或细胞外液或血浆、组织液和淋巴） 效应T 细胞和吞噬细胞（或效应T 细胞） （3）D、F

【命题意图】免疫调节可以清除侵入机体的病毒，维持稳态。冠状病毒与免疫调节是动物生命活动调节中的命题热点。体液免疫发生的进程、各种免疫细胞的相互作用过程属于高频考点。本题设计概念图，考查学生对体液免疫过程的认识。学生根据概念图中的字母和过程，判断各种细胞和及其作用，训练学生图文转换能力。学生在细致分析吞噬细胞、抗体、效应T 细胞等作用的过程中构建核心概念，阐明体液免疫和细胞免疫共同应答、清除病毒，养成严谨的思维方式。试题也考查二次免疫中记忆细胞和抗体的作用，让学生明白康复者半年内一般不会再次感染发病，减少人们对患病康复后的担忧，落实生命观念、科学思维和社会责任学科核心素养的培养。新冠肺炎与体液调节的命题思路，还可以从用康复者血浆治疗重型患者、二次免疫的特点等角度展开。

【分析】（1）题中概念图为体液免疫的过程。过程①表示吞噬细胞吞噬冠状病毒颗粒的过程，吞噬细胞是第二道防线的组成部分，其发挥作用的免疫类型为非特异性免疫。吞噬细胞在体液免疫过程中的作用是吞噬、处理病毒，暴露抗原决定簇并呈递给T 细胞。（2）细胞C 表示T 细胞，T 细胞会分泌淋巴因子作用于B 细胞，促进B 细胞增殖分化为浆细胞和记忆细胞。体液免疫过程发生的主要场所是内环境。患者体内病毒检测从阳性转为阴性时，说明患者已清除体液中的病毒，清除病毒需依赖于吞噬细胞。对于寄生在细胞内的病毒，还需要效应T 细胞裂解宿主细胞释放冠状病毒颗粒。（3）新冠肺炎康复者半年内一般不会再次感染发病，这与患者体内存在抗体（F）和记忆细胞（D）密切相关。

【例4】新冠肺炎重型患者会出现由于急性肺损伤引起的呼吸衰竭现象，需要通过氧疗、呼吸机通气等措施进行治疗。回答下列问题：

（1）病毒感染激活免疫细胞产生淋巴因子，集结免疫细胞清除病原体，这体现免疫系统具有_________功能。但某些淋巴因子分泌过多可直接损伤肺泡上皮细胞和肺毛细血管壁细胞，导致肺水肿和不张，最后肺衰竭，这说明__________________________________________。

（2）某些呼吸困难患者，短期内适当使用肾上腺素可以改善呼吸功能，原因是肾上腺素能__________（填“增强”或“减弱”）呼吸肌的收缩功能。但较大剂量的肾上腺素对免疫功能具有抑制作用，不利于身体的恢复，原因是________________________________________。

（3）科学家从病人体内分离到新型冠状病毒毒株，启动减毒疫苗的研究。若成功制备疫苗，这些疫苗______（填“能”或“不能”）成为治疗新冠肺炎的特效药，理由是___________________________________________________________________________________。

【答案】（1）防卫 适度的免疫反应有利于维持机体内环境的稳态（或免疫功能不是越强越好或免疫系统过度敏感不利于身体健康）（答案合理即可） （2）增强 肾上腺素抑制免疫细胞的功能，延缓机体对病毒的清除 （3）不能 减毒疫苗用于刺激机体产生对抗新型冠状病毒的抗体和记忆细胞，预防病毒的感染，不能用于杀灭清除病毒

【命题意图】本题从免疫系统的功能、免疫失调、免疫学的应用等知识的角度，考查新冠肺炎与免疫调节的关系。危重型肺炎患者肺衰竭是由免疫失调引起的，而普通型转变为危重型的患者大多数是因为机体产生过多的细胞因子，形成“细胞因子风暴”，炎症细胞因子在集结免疫细胞的同时，损伤多种器官的功能，特别是损伤肺泡上皮细胞和肺毛细血管壁细胞。若免疫功能受到抑制，又会延缓机体对病毒的清除。试题用这些信息考查学生获取信息的能力，设问引导学生归纳适度的免疫反应有利于维持机体内环境的稳态。试题素材中的名词有必要与教材统一，此处将“细胞因子”“糖皮质激素”调整为人教版教材中的“淋巴因子”“肾上腺素”。网络上关于新冠肺炎的特效药、疫苗的新闻五花八门，试题的设问提及减毒疫苗、特效药，考查学生应用生物学原理解释生物学现象的能力，引导学生正确看待特效药和疫苗的作用，提升科学思维、社会责任的学科核心素养，让学生建立起学科核心素养才能做到不信谣不传谣，向家人宣传治疗肺炎的药物。

【分析】（1）免疫细胞清除病原体，体现免疫系统具有防卫功能。若免疫调节失衡，机体分泌过多的某些淋巴因子（如炎症因子），直接损伤肺泡上皮细胞和肺毛细血管壁细胞，导致肺水肿和不张，最后肺衰竭。这说明适度的免疫反应有利于维持机体内环境的稳态。（2）呼吸困难患者使用肾上腺素后呼吸功能得到改善，呼吸肌的收缩功能得到增强，说明肾上腺素可以促进呼吸肌的收缩。但较大剂量的肾上腺素对免疫细胞的功能具有抑制作用，延缓机体对病毒的清除，不利于身体的恢复。（3）减毒疫苗保留病毒的抗原，刺激机体产生对抗新型冠状病毒的抗体和记忆细胞，用于预防病毒的感染，但减毒疫苗不能用于杀灭清除病毒，不能成为治疗新冠肺炎的特效药。

四、新冠肺炎与内环境稳态

【例5】新冠肺炎诊疗方案指出患者的常规治疗需要注意水、电解质平衡，维持内环境稳态，定时监测肝酶、血氧饱和度等指标。回答下列问题：

（1）体液中的电解质是一些阳离子和阴离子，组织液与血浆中的蛋白质、电解质的构成分别表现为______________、_________（填“基本相同”或“差异较大”）。肺炎患者肺泡上皮细胞及肺毛细血管壁细胞受损时，出现肺水肿现象的原因是_______________________________。严重肺衰竭引起酸中毒时，内环境中增多的阴离子主要是______________________。

（2）肝酶主要存在于肝细胞中，若监测到患者血液中肝酶含量明显高于参考值时，说明______________________________________。参考值是一个变化范围，而不是具体的数值，原因是_______________________________________。

（3）机体血氧饱和度正常的生理意义是________________________________。缺氧时血浆乳酸增多，组织液的乳酸进入血浆的途径是_______________________________。

【答案】（1）差异较大 基本相同 细胞内液和血浆蛋白外渗使组织液增多 HCO3-（2）肝细胞受到损伤 内环境中的每一种成分都是处于动态平衡中 （3）为细胞正常氧化分解葡萄糖提供能量，提供充足的反应物 组织液的乳酸通过毛细血管进入血浆；组织液的乳酸进入淋巴后，通过淋巴循环进入血浆

【命题意图】病毒的感染、细胞的损伤可破坏内环境组成成分或理化性质的稳态，内环境稳态被破坏与肺炎症状的联系也是命题的素材之一，在新冠肺炎的诊疗方案中也提及要注意维持内环境稳态。本题围绕内环境各种组成成分之间的联系；血浆、组织液与淋巴三者之间的相互转化过程；内环境的理化性质；稳态概念和意义等知识点与肺炎的联系进行综合考查。通过电解质变化、乳酸含量变化的实例考查学生构建内环境成分联系的概念图的能力；通过分析血浆、组织液与淋巴的相互转换途径，考查学生的思维能力。用肺水肿现象考查学生解释出现组织水肿的原因，用肝酶含量、血氧饱和度考查学生理解内环境稳态的生理学意义，体现对科学思维、社会责任学科核心素养的考查。

【分析】（1）与组织液相比，血浆含较多的蛋白质，组织液来源于血浆，两者的电解质组成基本相同。肺泡上皮细胞受损时，细胞内液外渗使组织液增多，肺毛细血管壁细胞受损时，血浆蛋白外渗使组织液增多，这两方面的原因导致肺水肿。肺衰竭引起酸中毒时，细胞呼吸产生的CO2无法顺利排出体外，CO2在内环境中形成H2CO3，H2CO3会电离形成HCO3-。（2）肝酶主要存在于肝细胞中，正常情况下，血浆中肝酶含量低。若监测到血液中肝酶含量明显高于参考值时，说明肝细胞受损，肝细胞向内环境释放肝酶。参考值是一个变化范围，而不是具体的数值，原因是内环境中的每一种成分都是处于动态平衡中。（3）机体血氧饱和度正常的生理意义是为细胞正常氧化分解葡萄糖提供能量，提供充足的反应物。缺氧时组织细胞进行无氧呼吸产生乳酸分泌到组织液中，组织液中的乳酸可以通过毛细血管进入到血浆中，也可以通过毛细淋巴血管壁细胞进入淋巴后，通过淋巴循环进入血浆。

从高中生物命题的角度去认识新冠肺炎，命题者大多采用病毒寄生、增殖过程，遗传物质的化学组成和表达等作为素材。将肺炎症状和治疗方法与动物生命活动调节方式进行联系命题，除了考查教材知识之外，更有利于引导学生以科学的思维方式去解释病毒性肺炎的发病机制、认识临床症状、病毒的清除过程，以及理解神经-体液-免疫调节网络如何共同维持机体的稳态。除上述例题外，命题还可以从中枢神经系统的高级功能、发热时相关激素的分级调节、反馈调节，以及与生命活动调节有关的信息分子的作用机理等角度进行设问。平时教师可多留意时事热点的文章和专业书籍，如上述命题素材来源于果壳网、BioWorld 等公众号的文章以及《生理学》《病理生理学》等教材内容，精心筛选加工素材，紧密联系考点进行设问，注重对学生科学思维和语言表达能力的考查，便能命制出大量、优质的原创试题。通过试题的考查，不仅可以加强学生对知识的巩固，更能引导学生审视或论证生物学社会议题、指导学生以科学的思维去探究生命活动的规律、对生物学的现象作出理性解释、辨别迷信和伪科学、解决实际问题；培养学生尊重科研成果、医务人员的情感；真正发展学生的学科核心素养。