科学创新试题　有效考查能力

王守民

一、原题呈现

新课标全国卷Ⅰ。29.（10分）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路，（2）预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）

二、参考答案

1.实验思路 甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，一段时间后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，一段时间后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒检测其放射性。

2.预期结果及结论 若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，则为RNA病毒；若乙组收集的病毒有放射性，甲组无，则为DNA病毒。

三、在考查生物科学能力方面的作用

1.理解能力 病毒只有依赖活细胞才能完成复制和繁殖，即病毒只有依赖活细胞里的原料如碱基、能量和相关酶等条件才能实现自己的“表达”，这个表达即“基因指导蛋白质的合成”，本题是基于T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验的方法和思路，这就要求学生对实验的原理、思路、方法步骤、结果和结论有充分的理解和把握，再借助实验的思路和技巧来设计本题实验的思路和预测结果及结论。同时要充分理解DNA和RNA的主要区别在于五碳糖和含氮碱基的不同，本题能充分考查学生的核心素养。

2.实验和探究能力 根据题目信息分析实验目的、性质、实验变量、遵循原则、设置对照、方法步骤、预测结果和总结结论。

（l）实验目的：确定一种新病毒的类型是DNA病毒还是RNA病毒，以便分析实验性质。

（2）实验性质：是探究性实验，还是验证性实验，以便确定实验结果和结论是只有正确的一项，还是有多种情况存在。

（3）实验变量：自变量是放射性同位素标记的物质为尿嘧啶还是胸腺嘧啶，用来设置对照实验；因变虽是子代病毒是否有放射性，做为实验检测的指标；其他条件均属于无关变量，要严格控制使其适宜且相同。

（4）遵循的实验原则：有对照性原则、单因子变量原则和等量性原则等。

（5）设置对照：用自变量来处理相同的实验材料，本实验分别用放射性同位素标记的胸腺嘧啶和尿嘧啶培养宿主细胞，再用培养的宿主细胞培养病毒，形成对照实验。

（6）实验方法：根据题目要求，本实验必须使用同位素标记法和对比（相互对照）实验。

（7）实验步骤：需要遵循实验设计的原则，科学合理地安排实验顺序，达到实验的日的，即甲组将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，一段时间后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性；乙组将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，一段时间后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。

（8）预测结果和结论：实验结果和结论的描述必须准确全面，不能只预测实验组而不关心对照组，否则是不能得出科学合理的结论的，本实验的结果和结论是甲组收集的病毒有放射性，乙组无，则为RNA病毒；乙组收集的病毒有放射性，甲组无，则为DNA病毒。

3.获取信息的能力 其重要的含义包括能从提供的材料中获取并运用相关的生物学信息，结合所学知识解决相关的生物学问题。在本题中根据题意可以获取多种解题信息，并运用于解题过程。

（l）根据题目中“假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换”，可以分析得出本实验设计中要求用碱基种类来检测是DNA还是RNA，而不是选择核糖还是脱氧核糖来加以区别，因此确定该实验的自变量是同位素标记的胸腺嘧啶还是尿嘧啶。

（2）根据题目中“请利用放射性同位素标记的方法”，可知该实验方法是同位素标记法，实验的因变量是子代病毒是否有放射性。

（3）根据题目中“以体外培养的宿主细胞等为材料”，结合T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，可以联想到应该借鉴其实验的思路和步骤，用精炼的语言进行描述即可。

（4）根据题目中“设计实验以确定一种新病毒的类型”，可以确定该实验的目的是确定一种新病毒的类型是DNA病毒还是RNA病毒，还可以确定该实验的性质是探究性实验而非验证性实验，进而可确认实验结果和结论不是只有正确的一项，而是多种情况要分类讨论。

（5）根据题目中“要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组”，可以明确该实验应设置甲乙两组对比实验，而没有空白对照。

4.综合运用能力 能够理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题。

本题实际上涉及的知识内容很多，其中包括DNA和RNA的组成、病毒的分类、病毒的生活方式、病毒的培养和标记、病毒的危害、病毒在遗传学中的作用以及细胞的培养等相关知识，根据该题日的要求，（1）将DNA和RNA的含氮碱基组成不同转化为同位素标记的物质是胸腺嘧啶还是尿嘧啶，把枯燥理论和實验实际结合起来，充分体现理论联系实际；（2）借助同位素标记法和对照实验的设计来解决确定病毒类型的问题，充分体现综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的生物学问题。

（收稿日期：2024-02-10）