戴德凌

(广西柳州高级中学 柳州 545006)

1 题目

甲型流感病毒为RNA病毒，易引起流感大规模流行。我国科学家在2017年发明了一种制备该病毒活疫苗的新方法，主要环节如下。

(1) 改造病毒的部分基因，使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力。以病毒RNA为模板，逆转录成对应DNA后，利用 技术扩增，并将其中某些基因(不包括表面抗原基因)内个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列。与改造前的基因相比，改造后的基因表达时不能合成完整长度的 ，因此不能产生子代病毒。将该改造基因表面抗原等其他基因分别构建重组质粒，并保存。

(2) 构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞设计合成一种特殊tRNA的基因，其产物的反密码子能与(1)中的终止密码子配对结合，并可携带一个非天然氨基酸(Uaa)。将该基因与 连接后导入宿主细胞。提取宿主细胞的 进行分子杂交鉴定，筛选获得成功表达上述RNA的转基因宿主细胞。

(3) 利用转基因宿主细胞制备疫苗。将(1)中的重组质粒导入(2)中的转基因宿主细胞，并在补加 的培养基中进行培养则该宿主细胞能利用上述特殊RNA，翻译出改造病毒基因的完整蛋白，产生大量子代病毒，用于制备疫苗。特殊tRNA基因转录时，识别其启动子的酶是 (单选)

A.病毒的DNA聚合酶

B.宿主的DNA聚合酶

C.病毒的RNA聚合酶

D.宿主的RNA聚合酶

(4) 上述子代病毒不能在正常宿主细胞中増殖没有致病性，因此不经灭活或减毒即可制成疫苗。与不具侵染性的流感病毒灭活疫苗相比，该病毒活疫苗的优势之一是可引起 免疫，增强免疫保护效果。

参考答案 (1) PCR 多肽(或蛋白质) (2) (运)载体 总RNA (3) 非天然氨基酸(Uaa) D (4) 细胞。

2 解析

本题以制备甲型流感病毒活疫苗的新方法为主线，在疫苗制备的主要环节设问。考查基因工程的核心概念和原理、基因结构和表达、免疫调节等学科主干知识，突出考查学生理解能力、获取信息的能力和综合运用所学知识分析、解决问题的能力，具体分析如下： 第(1)小题，考查扩增基因的方法和分析改造后的病毒基因不能表达完整长度蛋白质产物的原因。学生只要了解PCR技术的用途即可做出判断。但要理解改造的病毒基因所表达的蛋白质产物不完整是由于改造后的病毒基因结构中编码氨基酸的序列被编码特定终止密码子的序列替换，导致改造基因的表达过程会提前终止，学生需要充分理解题干提供的信息。第(2)小题，考查目的基因导入受体细胞的方法、目的基因检测与鉴定的手段。学生不难理解目的基因需要借助(运)载体才能导入受体细胞。但要回答提取宿主细胞的总RNA用于筛选转基因宿主细胞是否成功表达携带Uaa的tRNA，学生必须结合题干信息，充分理解导入宿主细胞目的基因产物是一种tRNA，采用Northern杂交的方法，将宿主细胞总RNA与基因探针进行分子杂交，才能鉴定目的基因是否在宿主细胞成功表达。第(3)小题考查改造病毒在转基因宿主细胞内大量增殖的原理。学生只有将第1、 2、 3小题的题干信息经分析综合，梳理出疫苗制备各步骤之间的逻辑关系后，才能厘清疫苗制备的流程(图1)，从而明确疫苗制备的原理是转基因宿主细胞内含有携带非天然氨基酸Uaa的tRNA，能够让改造后的病毒基因在表达时不会因提前终止翻译，以确保改造病毒基因蛋白质长度正常而不影响改造病毒在细胞内的正常增殖。在人工培养基中添加非天然氨基酸Uaa是为改造病毒基因在转基因宿主细胞内合成完整的病毒蛋白提供必不可少的原料。目的基因只有在位于基因非编码区的启动子与宿主细胞的RNA聚合酶识别并结合后，才能启动转录。第(4)小题，考查改造病毒活疫苗的作用机理及优点。由于疫苗的有效成分是活病毒，侵染宿主细胞后，可引起细胞免疫。而作为该改造病毒只有在同时具备非天然氨基酸Uaa和表达出转Uaa-tRNA基因的宿主细胞的前提条件下，才能正常增殖，所以虽然为活体病毒，但无法在正常人体细胞实现增殖，没有传染性和致病性，不经灭活或减毒环节即可制备成疫苗，节约了时间和成本。

图1 制备甲型流感活病毒的流程图

3 试题特点及教学启示

3.1 密切联系生产生活的实际，寓教于考，体现育人价值 试题以2017年3月《科学》杂志刊登的我国科学家关于流感新型疫苗制备技术的论文为素材，以生命科学领域突出成就和热点问题为命题背景，从解决生产生活实际问题出发，在新情境中考查学生理论联系实际，综合运用生物学知识、科学思维和科学探究能力做出理性解释和判断。

教学中，教师要关注学科的新发展，充分挖掘生命科学类的探究资源，设置新情境，让学生积极主动参与到学习过程中，理解实验原理、体验实验过程、掌握实验方法、提高科学探究能力。教师在日常教学中要注重培养学生理解实验过程、缜密分析结果、从中得出正确结论的科学探究能力。

3.2 借助科学阅读，全面考查学生的核心素养 试题采用文字叙事形式，使用590个字给学生展示我国科学家发明的流感疫苗制备新技术。考生要做出正确回答，必须通篇阅读，梳理各个操作步骤之间的逻辑关系和因果关系，构建出疫苗制备的框架，还要将RNA病毒、宿主细胞、逆转录、PCR技术、氨基酸编码序列、基因表达、转录、翻译、tRNA、反密码子、终止密码子、启动子、RNA聚合酶、重组质粒、运载体、核酸分子杂交技术、细胞免疫等名词、概念术语整合才能正确理解每一个操作所涉及的原理。学生要运用生物学知识对试题提供的文字信息进行处理和加工，对学科核心素养四个要素的要求非常高。

阅读科学文本是一种高层次的学习技能，它可以提高学生问题解决能力、科学创造力，从而增进学习的深度、广度和科学知识的统整能力等。阅读过程中对科学的严谨态度、批判性思考能力的提升都是科学素养养成的关键元素[1]。教学中，教师应重视学生科学阅读训练，可以借助教材正文以外的“科学家访谈”“科学家的故事”“科学·技术·社会”“科学前沿”“与生物学有关的职业”等栏目作为科学阅读训练的素材，也可以从中国知网上下载一些适合作为学生科学阅读训练的科普文章。