史傳燕

（海安市曲塘中學(xué) 江蘇南通 226661）

分析近幾年江蘇高考試卷中生物技術(shù)實(shí)踐版塊的非選擇題，其中DNA粗提取、微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)、細(xì)胞固定化這三個(gè)實(shí)驗(yàn)是重點(diǎn)考查對(duì)象。例如，2016年江蘇卷第29題探索海藻酸鈉固定化對(duì)綠球藻的影響，2018年江蘇卷第31題從土壤樣品中分離利用工業(yè)廢甲醇的酵母菌等，都是基于真實(shí)的科研情景，考查學(xué)生的基本操作能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力。因此選擇好的科技論文作為命題背景，能更好地考查學(xué)生對(duì)生物技術(shù)實(shí)踐版塊實(shí)驗(yàn)的掌握情況。

1 論文的選取及論文的處理過程

1.1 以DNA粗提取相關(guān)論文為命題背景

【例1】科研人員通過觀察老年（65～79歲）14例、高齡（80～89歲）16例及長壽老人（≥90歲）12例，肝、脾組織基因組DNA的含量的變化及差異，探討衰老進(jìn)程中DNA含量的變化規(guī)律，并為今后與衰老相關(guān)的研究提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)的主要操作步驟如下：

（1）稱取組織100 mg放入-80℃冰箱。

（2）將組織放入1.5 mL離心管中，同時(shí)加入樣品裂解液，并用微量電動(dòng)勻漿器充分勻漿。

（3）加入蛋白酶，56℃消化48 h，90℃高溫蛋白質(zhì)變性1 h。

（4）加入________酶和緩沖液，37℃水浴鍋中放置1 h，以去除樣品中的RNA。

（5）加入純乙醇溶液，離心取__________。

（6）緩沖液溶解DNA，進(jìn)行DNA的含量和純度檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1（表中OD260反映溶液中核酸的濃度，OD280反映溶液中蛋白質(zhì)或氨基酸的濃度。理論上，純DNA溶液的OD260/OD280為1.8）。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

回答下列問題：

（1）推測(cè)第二步中樣品裂解液的的作用是

（2）補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟：

（3）與肝組織相比從脾組織中提取的DNA中含有的____________雜質(zhì)更多。因此，在提取脾組織中DNA時(shí)上述實(shí)驗(yàn)流程可以怎樣改進(jìn)？____________

（4）無論肝組織還是脾組織中高齡組DNA含量總比老年組少，說明DNA含量隨著年齡的增長_____________；但是長壽老人比高齡組的DNA含量顯著增高科學(xué)家推測(cè)可能長壽老人體內(nèi)的長壽基因，以及__________因素保持了DNA__________，從而減少了DNA的損傷，延緩了細(xì)胞的衰老。

（5）本研究可能存在一些不足，請(qǐng)指出。

參考答案：

（1）瓦解組織細(xì)胞膜（2）RNA酶 沉淀物（3）RNA第四步中RNA酶的量加大，或者延長保溫時(shí)間

（4）逐漸減少 環(huán)境因素 修復(fù)能力

（5）年齡組別不是足夠多，每一組別的人數(shù)也不足夠多

論文的處理過程：

這道題目的背景來源于《醫(yī)解手術(shù)學(xué)雜志》2015年第4卷第2期《老年、高齡及長壽老人肝脾組織基因組DNA含量變化及比較》，筆者從論文中選取DNA提取的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行設(shè)問，讓學(xué)生對(duì)不同年齡段人的肝組織和脾組織中DNA的含量以及OD260/OD280的值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。試題（1）～（3）小問充分考查了提取DNA的操作步驟，去除DNA中不同雜質(zhì)的方法；第（4）小問讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出相關(guān)結(jié)論；第（5）小問考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性的認(rèn)識(shí)。

1.2 以固定化酶相關(guān)論文為命題背景

【例2】苯氧基苯甲酸（3-PBA）是大多數(shù)擬除蟲菊酯類農(nóng)藥降解的中間產(chǎn)物，毒性很大，科研人員研究了固定化3-PBA降解酶的固定條件，旨在為其工業(yè)應(yīng)用提供參考。在本實(shí)驗(yàn)條件下，1 min內(nèi)使3-PBA減少1.0 nmol所需酶量為1個(gè)酶活力單位（U）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1、圖2所示。

（1）該實(shí)驗(yàn)中海藻酸鈉的作用是___________________，科研人員根據(jù)圖1，最終選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的海藻酸鈉溶液，不選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的海藻酸鈉溶液的原因是_____________________________。海藻酸鈉濃度過高酶活力下降的原因是___________________________________________________。

（2）用注射器吸取酶液以恒定的速度滴加到__溶液中；根據(jù)圖2結(jié)果顯示固定化酶凝膠珠生物直徑與針頭型號(hào)成_______比；凝膠珠直徑過大酶活力下降的原因可能是______________。因此科研人員選擇12號(hào)針頭進(jìn)行固定化。

（3）科研人員選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的海藻酸鈉溶液，12號(hào)針頭對(duì)酶液進(jìn)行固定化制作固定化酶。以恒定的速度向反應(yīng)體系中加入3-PBA，并以相同的速度收集反應(yīng)液，測(cè)定反應(yīng)液中3-PBA的殘留量，結(jié)果如圖3所示，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為_____min中左右固定化酶的活性最高，隨著時(shí)間的推移酶活性降低的原因可能有___________________________________________。

圖3 反應(yīng)液中3-PBA殘留量的柱形圖

參考答案：

（1）包埋劑 海藻酸鈉濃度過低包埋酶液易滲出 影響底物與產(chǎn)物的接觸

（2）氯化鈣 正 凝膠珠中心的酶難以接觸底物，且反應(yīng)產(chǎn)物難以排出

（3）200 溫度、pH等的改變

論文的處理過程：

這道題目的背景來源于《中國食品學(xué)報(bào)》2016年第16卷第2期《鞘氨醇單胞菌產(chǎn)3-苯氧基苯甲酸降解酶固定化條件及其酶學(xué)性質(zhì)研究》一文，本實(shí)驗(yàn)是用包埋法固定化酶，中學(xué)教材一般認(rèn)為酶不能用包埋法固定，這道題目的背景是對(duì)傳統(tǒng)認(rèn)知的挑戰(zhàn)。筆者選取了海藻酸鈉溶液濃度對(duì)固定化酶活力的影響、針頭型號(hào)對(duì)固定化酶活力及凝膠珠直徑的影響、反應(yīng)時(shí)間與3-PBA殘留量的影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作流程進(jìn)行設(shè)問，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和對(duì)圖表的解讀能力。通過設(shè)計(jì)第（1）小問考查海藻酸鈉的作用以及濃度過高或過低對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。高考題注重考查學(xué)生對(duì)圖表的解讀能力，特別是對(duì)雙坐標(biāo)軸的曲線圖（柱形圖）的分析，因此設(shè)計(jì)第（2）小問從多角度考查學(xué)生的能力以及對(duì)知識(shí)的掌握。任何一項(xiàng)研究的目的最終都要回歸實(shí)際應(yīng)用，因此設(shè)計(jì)第（3）小問讓學(xué)生在分析結(jié)果的過程中了解固定化3-PBA降解酶對(duì)3-PBA的降解情況。

1.3 以土壤微生物的篩選為命題背景

【例3】漆酶可以氧化許多有機(jī)污染物，本探究從土壤中篩選分泌漆酶的真菌菌株，并通過實(shí)驗(yàn)初步探討其對(duì)多環(huán)芳烴污染土壤的修復(fù)潛力，旨在為污染土壤修復(fù)提供新的真菌資源。已知漆酶可以氧化愈創(chuàng)木酚產(chǎn)生紅棕色物質(zhì)，根據(jù)真菌生長過程的培養(yǎng)基顏色變化可以挑選出具有潛在漆酶活性的土壤真菌。主要研究過程如下：

①稱取10.0 g土壤，制成土壤懸浮液進(jìn)行梯度稀釋，然后將不同稀釋度的土壤懸液涂布到含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%愈創(chuàng)木酚平板培養(yǎng)基上，28℃溫度下培養(yǎng)，挑取單菌落，進(jìn)行多次平板劃線分離純化。將純化的菌株接種于不含愈創(chuàng)木酚的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，觀察菌落周圍培養(yǎng)基顏色是否變化。

②通過上述方法篩選出7株真菌菌株，其中F-5在液體培養(yǎng)基中表現(xiàn)出最高的漆酶活性，選擇F-5進(jìn)行多環(huán)芳烴嚴(yán)重污染土壤修復(fù)研究，共設(shè)四個(gè)處理，每個(gè)處理三個(gè)重復(fù)，多環(huán)芳烴的降解情況如圖4所示。

圖4 多環(huán)芳烴降解情況的柱形圖

（1）步驟①中培養(yǎng)基按物理性質(zhì)分屬于_____________________，對(duì)接種環(huán)滅菌的方法：____，將土壤懸液進(jìn)行梯度稀釋時(shí)應(yīng)用_____水，涂布到平板培養(yǎng)基上的菌懸液不宜過多的原因是______________________________________。

（2）步驟②中在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%愈創(chuàng)木酚平板培養(yǎng)基上，在28℃下溫度下培養(yǎng)，挑取的單菌落應(yīng)有何特征_________________________，為什么又要將純化的菌株接種于不含愈創(chuàng)木酚的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，觀察菌落周圍培養(yǎng)基顏色是否變化?_______________。

根據(jù)圖4實(shí)驗(yàn)結(jié)果回答:

（3）AS和A兩種處理的降解率明顯高于CK和S兩組，而AS和A之間差異不顯著，這表明_______是土壤多環(huán)芳烴降解的主要原因。

（4）此外推測(cè)S組的降解率顯著高于CK的原因是供試土壤為長期污染的土壤，其中可能含有________________________________。

參考答案：

（1）固體培養(yǎng)基 灼燒滅菌 無菌水 防止菌體堆積得不到由單個(gè)真菌形成的菌落

（2）菌落周圍有紅棕色氧化圈 確認(rèn)顏色變化是否為菌落本身的顏色而非分泌漆酶所致

（3）接種真菌F-5

（4）具有一定降解功能的土著微生物，通過添加營養(yǎng)物質(zhì)可以在一定程度上刺激并強(qiáng)化其降解功能

論文處理過程：

這道題目的背景來源于《生態(tài)學(xué)報(bào)》2012年第32卷第1期中《一株產(chǎn)漆酶土壤真菌F-5的分離及土壤修復(fù)潛力》一文。筆者首先選擇了論文中材料和方法中關(guān)于土壤微生物的分離和純化過程的描述，設(shè)計(jì)了第（1）和第（2）小問考查了微生物分離純化過程中的操作細(xì)節(jié)；其次，截取了論文中對(duì)選擇的F-5菌株進(jìn)行多環(huán)芳烴嚴(yán)重污染土壤修復(fù)研究結(jié)果設(shè)計(jì)第（3）（4）小問，考查學(xué)生對(duì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力。

2 選擇科技論文作為命題背景的優(yōu)點(diǎn)及注意點(diǎn)

2.1 選擇科技論文作為命題背景的優(yōu)點(diǎn)分析

2.1.1 真實(shí)新穎

科技論文往往具有真實(shí)的科研情景，背景較新穎，不僅可以考查學(xué)生相應(yīng)的能力水平，還可以讓學(xué)生耳目一新，在做題中學(xué)到課本之外的知識(shí)。通過例2，學(xué)生可以了解到利用固定化酶可以降解農(nóng)藥；通過例3，可以了解到分泌漆酶的真菌菌株可以對(duì)多環(huán)芳烴污染土壤進(jìn)行修復(fù)。這些真實(shí)新穎的背景促使學(xué)生關(guān)注日常生活中的實(shí)際問題，并積極思考，用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

2.1.2 內(nèi)容豐富

科技論文中所包含的小研究較多，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的形式多樣，三道試題中包含曲線圖、柱形圖、表格等，命題者選擇合適的研究和適量的圖表可以讓試題的信息量相對(duì)豐富，從而從多個(gè)角度考查學(xué)生的能力。

2.1.3 最新技術(shù)

科技的論文中的研究往往基于中學(xué)教材又高于中學(xué)教材，可以讓學(xué)生了解到更多的實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)。例如，例1中提取DNA的過程以及測(cè)定DNA含量的方法就是中學(xué)教材中沒有涉及的，例2中用包埋法固定化酶是對(duì)傳統(tǒng)認(rèn)知的挑戰(zhàn)，打破學(xué)生的固定思維。

2.2 選擇科技文獻(xiàn)作為命題背景的注意點(diǎn)

（1）盡量選擇權(quán)威期刊的論文，論文中的數(shù)據(jù)要經(jīng)得起推敲。

（2）去除無效數(shù)據(jù)。一篇科技論文中數(shù)據(jù)很多，命題者要精心選取有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)問，所列圖表在試題中要有用，圖表與設(shè)問之間要有聯(lián)系，要充分挖掘圖表中的信息進(jìn)行設(shè)問。

（3）不可太注重能力考查，而忽略基礎(chǔ)知識(shí)。由于科技論文所包含的信息量較大，命題者設(shè)計(jì)的問題可能過多考查探究能力、圖表解讀能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析能力，而忽略了基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)。這就要求命題者要以考綱為依據(jù)把基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)穿插進(jìn)試題，讓設(shè)問有一定的梯度。