源于生產生活的原創題賞析

李建芝 盧曉華

(北京師范大學附屬中學)

《普通高中生物學課程標準》把“注重與現實生活的聯系”作為生物學課程的四大基本理念之一。真實社會生產和生活實踐情境的問題,能夠為學生提供學以致用、創造性思考的環境,促進學生核心素養的培養和發展。以下為筆者編制的源于生產生活實際的原創題。

例1：梅毒是由梅毒螺旋體(TP)感染人體所引起的一種性傳播疾病。檢測梅毒抗體對于明確診斷和規范治療具有重要意義。梅毒抗體有兩大類:抗體1(心磷脂抗體),TP破壞機體組織,使之釋放心磷脂(心磷脂是主要存在于動物細胞線粒體內膜上的一種磷脂),體內產生心磷脂抗體;抗體2(TP47抗體),TP47蛋白是TP體內含量高、特異性強的抗原,受到TP侵染,體內可產生TP47抗體。以下說法錯誤的是

( )

A.若抗體1為陽性,抗體2為陰性,則可能患有自身免疫性疾病但并未感染梅毒

B.艾滋病患者合并梅毒可出現兩種抗體均為陰性

C.抗體1可保護人體抵抗TP的侵染

D.兩種檢測抗體的方法都可以利用抗原-抗體特異性結合的原理

參考答案：C

試題分析：免疫學是選擇性必修1學習的重點和難點,學生存在一些認識誤區,如認為抗體都是針對外來抗原的、抗體都具有保護作用等。受一條新聞“美媒:美國梅毒感染率比去年增長26%,總病例數創1948年以來新高”(環球網,2022年9月21日)的啟發,筆者查閱文獻,命制了本題。旨在糾正學生的錯誤認知,引導學生關注社會熱點,樹立健康生活的理念。

A選項考查了自身免疫病的特點:自身產生的抗體攻擊自身細胞,此時抗體不再起到保護作用。近年來出現了許多梅毒患者合并HIV(人類免疫缺陷病毒)感染的病例,梅毒螺旋體(TP)的感染與HIV感染具有相互促進、彼此協同的關系。梅毒患者的生殖器潰瘍是HIV感染人體的良好突破口,HIV感染使免疫受損也導致人體抵御梅毒感染的能力下降。因此B選項將兩種疾病放在一起分析并不突兀,突破點是艾滋病導致免疫功能低下,可能無法產生相應的TP抗體。C選項考查學生理解信息的能力,解題關鍵是讀懂兩類抗體的區別:心磷脂抗體缺乏特異性,僅是細胞受損傷的一個標志(通俗地說相當于是個“疤”),在免疫系統疾病患者中也可能存在;TP抗體是專門針對TP的,具有特異性和保護作用。

本題作為我校高二上學期期末試題,從作答情況看,錯誤率高達60%,A、B、C項均有誤選,試題具有一定的難度和較好的區分度。

例2：中國是青梅的起源地,栽種史至少有3 000多年。目前發酵型青梅果醋的生產主要采用堿中和青梅汁之后再進行酒精發酵、醋酸發酵的方法,然而這種生產工藝會損失青梅的功能性成分。因此,在保證其營養成分不損失的條件下,篩選能夠耐受青梅高酸環境的醋酸菌是提高發酵青梅果醋品質的關鍵?；卮鹨韵聠栴}。

(1)食醋生產的三個主要過程:一是原料中淀粉的分解,即糖化作用(水解);二是酒精發酵,即________(填微生物名稱)將糖轉化成乙醇;三是醋酸發酵,即醋酸菌將乙醇轉化成乙酸,該微生物的代謝類型是________。

(2)①菌種篩選及發酵生產涉及三種培養基:

培養基A葡萄糖、酵母粉、無水碳酸鈣、瓊脂、3%乙醇培養基B葡萄糖、酵母粉、3%乙醇培養基C葡萄糖、酵母粉、6%乙醇

取腐爛一周的青梅若干,加入裝有培養基B的搖瓶中培養一段時間,稀釋后,用________法接種于培養基________上,選取________且生長良好的單菌落10株。將上述初篩的10株醋酸菌接種于培養基________中,結果如圖1。研究者選擇菌株J-27作為后續實驗的菌株,原因是________________。

圖1 不同醋酸菌發酵性能比較

②研究人員對J-27進行誘變處理,選取突變菌株J-2736,與兩種商業化的醋酸菌—滬釀1.01、AS1.41分別接種于青梅果酒中進行青梅果醋發酵,結果如圖2。

圖2 三種菌株青梅果醋發酵實驗

滬釀1.01和AS1.41發酵結束時青梅果醋發酵液中總酸含量為15 g·L-1左右,而兩者應用于糧食醋發酵時,發酵液總酸含量一般可以達到50 g·L-1左右。推測原因可能是________________。

圖示結果說明在青梅果醋發酵過程中,菌株J-2736 發酵性能優于滬釀1.01和AS1.41。

(3)研究人員對J-2736的發酵條件進行了研究。

①初始乙醇含量對于青梅果醋發酵的影響如圖3。由結果可知________________。試分析造成這種現象的原因:__________________________。

圖3 初始乙醇含量對青梅果醋發酵的影響

②對不同初始乙醇含量和溫度的組合下青梅果醋的風味進行感官評價(包括氣味、口味等,以分數表示,分數越高表示感官越好),結果如圖4(同一條等高線上的分數相等,方框中為其數值)。

圖4 不同初始乙醇含量和溫度組合下的感官評價

在初始乙醇含量為6、評分為88時,溫度有________種可能。實驗結果表明:隨著溫度和初始乙醇含量的升高,評分結果為________。除乙醇含量和溫度組合外,還應測________組合下的感官評價。

參考答案：(1)酵母菌 異養需氧型 (2)①涂布 A 透明圈較大 C 乙醇轉化率、總酸含量均最高 ②青梅果醋發酵時pH較低,抑制了菌種活性 (3)①隨初始乙醇含量增加,總酸含量先增加,然后下降 乙醇含量過低,醋酸菌可利用的底物較少,產物乙酸的生成量較少;而乙醇含量過高則會抑制醋酸菌的生長和代謝,導致青梅果醋中總酸含量較低 ②2 先上升后下降 溫度和pH、pH和初始乙醇含量

試題分析：科技論文作為素材在科學性、應用性、新穎性和公平性等方面都有一定的保障,是命題素材的重要來源。本題改編自姬玉丹的論文(姬玉丹.青梅果醋優良醋酸發酵菌種篩選及工藝優化[D].江南大學,2022)。題干信息概括出對優良菌種的要求——耐酸,為下面“三種菌株青梅果醋發酵實驗”埋下伏筆,同時彰顯了本土特色。

學生若忘記醋酸菌可將乙醇轉化為乙酸,將無法順利作答下面的問題。因此設置(1)幫助學生回顧有關知識。隨后兩個小問按照菌種選育、發酵條件測試這樣的邏輯順序排列。(2)的第一小問,主要考查微生物培養的相關內容。學生作答的錯誤有,只寫“透明圈”(沒有寫“較大”),寫“冒出氣泡”;對培養基B、C的功能區分不清(培養基B乙醇含量較低,是培養微生物時所用,培養基C乙醇含量較高,是發酵獲得產物時所用)。