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查漏补缺 关注热点
——生物三轮复习方法指导

2022-04-25□韩

考试与招生 2022年4期
关键词:细胞膜宿主种群

□韩 蕊

(审稿:姚红)

(本文责编:白志刚)

生物三轮复习要在一轮和二轮复习的基础上将知识进行必要的拆分、加工,将知识和技能方法应用于解决实际问题,注重培养学科综合能力,贴近高考要求。在三轮复习中,可以借鉴如下复习方法。

一、五维度错题库查漏,针对性突破

在一轮和二轮复习中,学生已经充分回归课本,做过大量练习,但是小字部分和课后题涉及的情境和知识却容易被忽略,而这部分知识经常会被考查。因此,在三轮复习中,要重视错题查漏和边角的高频考点。对于错题,要做到五个维度的归类:①题目类型;②题目涉及的考点及考频;③题目错因;④其知识点对应教材的部分;⑤典例重现(将错题改编成同类题,或者在复习资料中寻找同考点题型)。对于课本的边角知识,建议从平时做的题中筛选出来,鉴别该边角知识常出现在哪种情境,弄清其考查方式。比如,在基因指导蛋白质合成的内容中,遗传密码的破译就以小字和生物科学史话(新教材)的方式呈现出来。这里边涉及科学家用实验证明遗传密码中3 个碱基编码1 个氨基酸,即蛋白质的体外合成技术。该技术也会被考查,考查方式如例题1 所示。

例题1.尼伦伯格和马太发明了蛋白质的体外合成技术,他们分别在每个试管中先加入一种氨基酸,再加入除去了DNA 和mRNA 的细胞提取液,以及人工合成的RNA 多聚尿嘧啶核苷酸,结果加入苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。下列叙述错误的是( )

A.除去了mRNA 的细胞提取液中含有酶和ATP

B.如果细胞提取液中的mRNA 不除去,则试管中可能会出现其他类型的肽链

C.人工合成的RNA 多聚尿嘧啶核苷酸是蛋白质合成的原料

D.该实验证明了苯丙氨酸的密码子是UUU

答案:C。

大家在解答这道题时是否会有这样的疑惑:多聚尿嘧啶核苷酸的碱基序列中不含起始密码子也无SD 序列,为什么能指导多肽的合成?其实尼伦伯格和马太所用的细胞提取液实际上是大肠杆菌的非细胞合成体系,此细胞体系中Mg2+浓度很高,以致不需要起始密码子就能指导多肽的生物合成。所以在三轮复习中,大家在把握主干知识、重点模块的同时,还要注意边角的常考知识,并且善用错题,建立错题库,潜心研究考点,深入思考。

二、利用情境搭桥织网,促进深度学习

新冠病毒疫情给人类的生活带来很大威胁。三轮复习时,可以利用新冠病毒相关情境建立考点网络,体现相关考查。

1.病毒结构

冠状病毒属于一种带有包囊膜的病毒,主要由蛋白质和RNA 组成。

2.病毒生活方式

由于其没有细胞结构,必须要寄生在活的宿主细胞内才能够生存与繁殖。它所需要的各种营养物质、组成成分都来自宿主细胞,甚至连“外衣”(包囊膜)也是从宿主细胞的细胞膜上借用的,而起控制作用的遗传信息最终来自病毒RNA。

3.预防传染的原理

在体外环境中,新型冠状病毒比较脆弱,对于加热、紫外线照射和有机溶剂处理等均比较敏感。同时,预防传染还不要忘了从切断传染源和传播途径方面作答。

4.对人体免疫的考查

病毒侵染人体会引发免疫反应。高考的一个重要考点就是对人体免疫系统结构和功能的考查,尤其是对特异性免疫的考查。人体免疫的第一道防线和第二道防线被攻破后,就要依靠特异性免疫—体液免疫(产生特异抗体)和细胞免疫(产生效应T 细胞)来消灭新冠病毒。体液免疫过程中,机体会通过抗原呈递细胞(APC)进行识别呈递,通过辅助性T 细胞的进一步呈递,使体内增殖分化出相应的浆细胞,通过产生抗体在人体的体液中进行有效对抗。如果病毒侵入机体的细胞中,机体通过细胞免疫产生细胞毒性T 细胞来攻击被侵染的靶细胞。另外,机体还能调动产生各种细胞因子、NK 细胞(NK 是指自然杀伤细胞)等进行进一步杀伤。

5.侵染宿主细胞并增殖的过程

如果新冠病毒成功侵染进入宿主细胞并增殖,该过程为:吸附—穿入—生物合成—装配—释放。

吸附过程的实质是与宿主细胞表面的受体特异性结合,新型冠状病毒包膜表面上的刺突蛋白(简写为S 蛋白)可与宿主细胞表面特异性受体—血管紧张素转化酶2 分子相互结合,通过二者的相互作用可以将新型冠状病毒与人类的肺泡上皮细胞和肠道黏膜细胞等敏感宿主细胞紧密结合起来(可以回答病毒宿主具有特异性的原因)。这个过程对于病毒感染宿主细胞来说至关重要,如果不能吸附就不会引起感染(可思考如何抑制S 蛋白和受体的结合从而来灭杀新冠病毒)。不同类型的宿主带有不同种类的病毒受体,所能吸附的病毒也不同,所以一般病毒不能跨纲传播。

吸附之后,病毒通过各种方式,使其核酸等遗传物质或者感染性核衣壳结构穿过宿主细胞膜,进入细胞质,从而感染细胞,这个过程被称为穿入。病毒穿入宿主细胞的方式主要有三种:胞饮、融合和直接注入。胞饮类似于吞噬泡,无包膜病毒多以胞饮形式进入宿主细胞内。有胞膜病毒一般与细胞膜融合,大部分的新冠病毒都是通过融合感染宿主细胞的(生物膜的流动性)。为什么可以通过融合穿入宿主细胞?原因是新冠病毒的包膜来自于宿主细胞膜,二者成分与结构非常一致,可以很容易地被宿主细胞当作自身膜成分而进行融合。直接注入是脊髓灰质炎病毒等无包膜病毒或者噬菌体感染的主要方式,新型冠状病毒一般不会通过注入的方式感染人体细胞。

下一阶段是生物合成,新型冠状病毒的生物合成可分为病毒蛋白合成和RNA 复制两个部分。新型冠状病毒遗传物质是一条单链正链RNA,可以直接发挥翻译模板的作用,合成病毒所需要的蛋白。新型冠状病毒本身无RNA复制所需要的RNA聚合酶,当它们进入宿主细胞后,直接以病毒基因组的正链RNA 为模板,翻译表达出RNA 聚合酶,并利用该聚合酶复制合成负链RNA 和基因组RNA,完成病毒基因组的复制,并且可以转录出编码各种病毒结构蛋白的mRNA,指导各种结构蛋白的翻译合成。

最后是装配和释放。一般来说,病毒的释放主要有裂解、胞吐和出芽三种方式。出芽是带包膜病毒释放的主要方式,病毒颗粒完成合成后,通过高尔基体进入囊泡运输到细胞膜,病毒颗粒会“夺取”宿主细胞的细胞膜,使其成为病毒的包膜。这有利于病毒“迷惑”免疫系统和宿主细胞,从而逃避攻击,所以疫苗的研制就显得非常重要。

6.新冠疫苗

一针疫苗—腺病毒载体疫苗,其原理是将新冠病毒的刺突糖蛋白(S 蛋白)基因重组到复制缺陷型的人5 型腺病毒基因内,基因重组腺病毒在体内表达新冠病毒的S 蛋白抗原,诱导机体产生免疫应答,一般接种一针,如康希诺生物公司生产的疫苗。两针疫苗—灭活疫苗:其原理是将病毒培养后采用一定手段灭活,使其失去侵染性,但保留抗原活性以诱导机体产生免疫应答,一般接种两针,如北京科兴中维生产的疫苗。三针疫苗—重组蛋白疫苗:将新冠病毒S 蛋白受体结合区(RBD)基因重组到中国仓鼠卵巢(CHO)细胞基因内,在体外表达形成RBD 二聚体,并加佐剂提高免疫原性,一般接种三针,如安徽智飞龙科马生物公司生产的疫苗。mRNA 疫苗:将合成新冠病毒刺突蛋白的mRNA包裹在人工合成的外壳里,一般接种两针,如美国辉瑞公司生产的疫苗。

7.遗传信息的传递和变异

遗传信息传递过程:RNA→RNA,RNA→蛋白质。变异:新冠病毒的遗传物质是单链R N A,不稳定,更容易发生突变。所以,有时题目中会问接种了疫苗还是感染新冠的原因,主要就是RNA容易发生突变,抗体具有专一性。有的时候也会考查抗体和记忆细胞存在时间短的原因,具体看问题而定。

8.新冠检测试剂盒的工作原理

通常采用反转录加实时荧光聚合酶链式反应法进行病毒检测。由于新冠病毒是RNA 病毒,且该病毒核酸分子数量太少,所以对搜集来的病毒核酸样品首先要进行逆转录,将其RNA 分子合成DNA 后进行再扩增,然后通过荧光探针进行实时检测。如果检测出一定量的荧光信号,就显示阳性,说明该样本个体已经感染。该方法由于通过扩增技术放大信号,所以检测灵敏度高、特异性较好。另外,还可以通过检测有无相应的抗体,或直接借助肺部CT 进行判断。

9.结构与功能观的实践落实

新冠病毒实例中我们还可以总结细胞结构决定功能的许多细节,比如,新冠病毒的胞膜结构成分与人细胞膜一致,有利于病毒“免疫逃避”;细胞膜表面的特异性受体与病毒S 蛋白结合使病毒包膜与靶细胞膜融合,病毒核酸得以入侵细胞;浆细胞具有发达的内质网、高尔基体、线粒体,有利于合成分泌抗体;抗体具有特殊的抗原结合位点,增强了与抗原结合的特异性,等等。

10.其他病毒知识

逆转录病毒(HIV 病毒)、噬菌体等。

通过新冠病毒一个情境可构成10 个方向的知识网络,配合这个知识网络,将病毒结构、生活方式、病毒传染预防、细胞免疫体液免疫、病毒疫苗、中心法则、变异、基因工程等整合复习,并不断强化学科生命观念,贴近高考要求。

三、聚焦社会热点,整合复习微专题

生物三轮复习过程中,将社会热点和做过的相关习题整合成微专题的形式,可以提高复习效果。近两年同样受关注的东非蝗灾,也给人们的生产生活造成巨大损失,同学们可以利用该热点问题,建立生态复习专题。

关于东非蝗灾主要涉及的考点是种群的数量特征、种群数量的变化。在自然界,有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定,但对于大多数生物来说,种群数量总是在波动中的。处于波动的种群,有的是规律性的波动,有的是不规律性的。处于波动的种群,在某些特定条件下可能会发生种群爆发。蝗灾就是种群数量爆发增长的后果。这个过程中可以考查种群数量特征、种群数量变化曲线及影响因素。如蝗虫种群数量爆发增长的主要原因是干旱,干旱的环境对蝗虫的繁殖、生长发育和存活有很多益处。土壤含水量在10%~20%时最适合它们产卵。另外,蝗虫摄食农作物,物质和能量经食物链食物网流经生物群落,可以以此为背景,考查摄入量与同化量的关系、同化量去处、能量流动物质循环。蝗灾过后,生物群落进行次生演替,演替内容在此可做针对性整理。防治蝗灾,可以根据实际调查和研究,采取引入天敌或寄生生物等生物防治手段。信息传递也可做考查。这样以该热点问题为情境,就整理出一个小微专题,加强复习的针对性、高效性。

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