源于生产生活的原创题赏析

李建芝 卢晓华

(北京师范大学附属中学)

《普通高中生物学课程标准》把“注重与现实生活的联系”作为生物学课程的四大基本理念之一。真实社会生产和生活实践情境的问题,能够为学生提供学以致用、创造性思考的环境,促进学生核心素养的培养和发展。以下为笔者编制的源于生产生活实际的原创题。

例1：梅毒是由梅毒螺旋体(TP)感染人体所引起的一种性传播疾病。检测梅毒抗体对于明确诊断和规范治疗具有重要意义。梅毒抗体有两大类:抗体1(心磷脂抗体),TP破坏机体组织,使之释放心磷脂(心磷脂是主要存在于动物细胞线粒体内膜上的一种磷脂),体内产生心磷脂抗体;抗体2(TP47抗体),TP47蛋白是TP体内含量高、特异性强的抗原,受到TP侵染,体内可产生TP47抗体。以下说法错误的是

( )

A.若抗体1为阳性,抗体2为阴性,则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现两种抗体均为阴性

C.抗体1可保护人体抵抗TP的侵染

D.两种检测抗体的方法都可以利用抗原-抗体特异性结合的原理

参考答案：C

试题分析：免疫学是选择性必修1学习的重点和难点,学生存在一些认识误区,如认为抗体都是针对外来抗原的、抗体都具有保护作用等。受一条新闻“美媒:美国梅毒感染率比去年增长26%,总病例数创1948年以来新高”(环球网,2022年9月21日)的启发,笔者查阅文献,命制了本题。旨在纠正学生的错误认知,引导学生关注社会热点,树立健康生活的理念。

A选项考查了自身免疫病的特点:自身产生的抗体攻击自身细胞,此时抗体不再起到保护作用。近年来出现了许多梅毒患者合并HIV(人类免疫缺陷病毒)感染的病例,梅毒螺旋体(TP)的感染与HIV感染具有相互促进、彼此协同的关系。梅毒患者的生殖器溃疡是HIV感染人体的良好突破口,HIV感染使免疫受损也导致人体抵御梅毒感染的能力下降。因此B选项将两种疾病放在一起分析并不突兀,突破点是艾滋病导致免疫功能低下,可能无法产生相应的TP抗体。C选项考查学生理解信息的能力,解题关键是读懂两类抗体的区别:心磷脂抗体缺乏特异性,仅是细胞受损伤的一个标志(通俗地说相当于是个“疤”),在免疫系统疾病患者中也可能存在;TP抗体是专门针对TP的,具有特异性和保护作用。

本题作为我校高二上学期期末试题,从作答情况看,错误率高达60%,A、B、C项均有误选,试题具有一定的难度和较好的区分度。

例2：中国是青梅的起源地,栽种史至少有3 000多年。目前发酵型青梅果醋的生产主要采用碱中和青梅汁之后再进行酒精发酵、醋酸发酵的方法,然而这种生产工艺会损失青梅的功能性成分。因此,在保证其营养成分不损失的条件下,筛选能够耐受青梅高酸环境的醋酸菌是提高发酵青梅果醋品质的关键。回答以下问题。

(1)食醋生产的三个主要过程:一是原料中淀粉的分解,即糖化作用(水解);二是酒精发酵,即________(填微生物名称)将糖转化成乙醇;三是醋酸发酵,即醋酸菌将乙醇转化成乙酸,该微生物的代谢类型是________。

(2)①菌种筛选及发酵生产涉及三种培养基:

培养基A葡萄糖、酵母粉、无水碳酸钙、琼脂、3%乙醇培养基B葡萄糖、酵母粉、3%乙醇培养基C葡萄糖、酵母粉、6%乙醇

取腐烂一周的青梅若干,加入装有培养基B的摇瓶中培养一段时间,稀释后,用________法接种于培养基________上,选取________且生长良好的单菌落10株。将上述初筛的10株醋酸菌接种于培养基________中,结果如图1。研究者选择菌株J-27作为后续实验的菌株,原因是________________。

图1 不同醋酸菌发酵性能比较

②研究人员对J-27进行诱变处理,选取突变菌株J-2736,与两种商业化的醋酸菌—沪酿1.01、AS1.41分别接种于青梅果酒中进行青梅果醋发酵,结果如图2。

图2 三种菌株青梅果醋发酵实验

沪酿1.01和AS1.41发酵结束时青梅果醋发酵液中总酸含量为15 g·L-1左右,而两者应用于粮食醋发酵时,发酵液总酸含量一般可以达到50 g·L-1左右。推测原因可能是________________。

图示结果说明在青梅果醋发酵过程中,菌株J-2736 发酵性能优于沪酿1.01和AS1.41。

(3)研究人员对J-2736的发酵条件进行了研究。

①初始乙醇含量对于青梅果醋发酵的影响如图3。由结果可知________________。试分析造成这种现象的原因:__________________________。

图3 初始乙醇含量对青梅果醋发酵的影响

②对不同初始乙醇含量和温度的组合下青梅果醋的风味进行感官评价(包括气味、口味等,以分数表示,分数越高表示感官越好),结果如图4(同一条等高线上的分数相等,方框中为其数值)。

图4 不同初始乙醇含量和温度组合下的感官评价

在初始乙醇含量为6、评分为88时,温度有________种可能。实验结果表明:随着温度和初始乙醇含量的升高,评分结果为________。除乙醇含量和温度组合外,还应测________组合下的感官评价。

参考答案：(1)酵母菌 异养需氧型 (2)①涂布 A 透明圈较大 C 乙醇转化率、总酸含量均最高 ②青梅果醋发酵时pH较低,抑制了菌种活性 (3)①随初始乙醇含量增加,总酸含量先增加,然后下降 乙醇含量过低,醋酸菌可利用的底物较少,产物乙酸的生成量较少;而乙醇含量过高则会抑制醋酸菌的生长和代谢,导致青梅果醋中总酸含量较低 ②2 先上升后下降 温度和pH、pH和初始乙醇含量

试题分析：科技论文作为素材在科学性、应用性、新颖性和公平性等方面都有一定的保障,是命题素材的重要来源。本题改编自姬玉丹的论文(姬玉丹.青梅果醋优良醋酸发酵菌种筛选及工艺优化[D].江南大学,2022)。题干信息概括出对优良菌种的要求——耐酸,为下面“三种菌株青梅果醋发酵实验”埋下伏笔,同时彰显了本土特色。

学生若忘记醋酸菌可将乙醇转化为乙酸,将无法顺利作答下面的问题。因此设置(1)帮助学生回顾有关知识。随后两个小问按照菌种选育、发酵条件测试这样的逻辑顺序排列。(2)的第一小问,主要考查微生物培养的相关内容。学生作答的错误有,只写“透明圈”(没有写“较大”),写“冒出气泡”;对培养基B、C的功能区分不清(培养基B乙醇含量较低,是培养微生物时所用,培养基C乙醇含量较高,是发酵获得产物时所用)。