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    淺談應用概念模型的解題策略
    ——以“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者”為例

    2020-11-21 03:55:34四川
    教學考試(高考生物) 2020年5期
    關(guān)鍵詞:概念模型氨基酸蛋白質(zhì)

    四川

    概念模型也叫概念圖,畫概念圖是概念教學的重要形式。應用概念模型解題需要先建構(gòu)模型,模型建構(gòu)思路是:概念術(shù)語提取→概念內(nèi)涵描述→概念外延界定→概念例證說明。利用概念模型解題,可提高解題效率及準確度,有利于快速、準確獲取答案。

    1.確定主題建構(gòu)概念模型

    1.1 試題舉例,提供問題信息

    【例1】(2018 年,全國卷Ⅱ,第1 題)下列關(guān)于人體中蛋白質(zhì)功能的敘述,錯誤的是 ( )

    A.漿細胞產(chǎn)生的抗體可結(jié)合相應的病毒抗原

    B.肌細胞中的某些蛋白質(zhì)參與肌肉收縮的過程

    C.蛋白質(zhì)結(jié)合Mg2+形成的血紅蛋白參與O2運輸

    D.細胞核中某些蛋白質(zhì)是染色體的重要組成成分

    【例2】(2018 年,全國卷Ⅲ,第30 題)回答下列與蛋白質(zhì)相關(guān)的問題:

    (1)生物體中組成蛋白質(zhì)的基本單位是________。在細胞中合成蛋白質(zhì)時,肽鍵是在________這一細胞器上形成的。合成的蛋白質(zhì)中有些是分泌蛋白,如________(填“胃蛋白酶”“逆轉(zhuǎn)錄酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白從合成至分泌到細胞外需要經(jīng)過高爾基體,此過程中高爾基體的功能是______________。

    (2)通常,細胞內(nèi)具有正常生物學功能的蛋白質(zhì)需要有正確的氨基酸序列和__________結(jié)構(gòu)。某些物理或化學因素可以導致蛋白質(zhì)變性,通常,變性的蛋白質(zhì)易被蛋白酶水解,原因是__________________________________________________。

    (3)如果DNA 分子發(fā)生突變,導致編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA 序列中一個堿基被另一個堿基替換,但未引起血紅蛋白中氨基酸序列的改變,其原因可能是______________。

    圖1 “蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者”概念模型一

    1.2 閱讀試題,明確中心主題

    例1 重點考查蛋白質(zhì)的功能及其應用,例2 重點考查蛋白質(zhì)相關(guān)知識的綜合應用。兩個例題直接指向的內(nèi)容是“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者”,因此構(gòu)建概念模型的中心主題可確定為:蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。若要獲得兩個例題的答案,則需要利用“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者”概念模型所呈現(xiàn)或相聯(lián)系的有關(guān)知識。

    1.3 梳理知識,建構(gòu)概念模型

    梳理知識,建構(gòu)概念模型的步驟是:明確問題→梳理知識→建構(gòu)模型。

    明確問題:例1 包含的中心問題指向的是蛋白質(zhì)的功能。(具體為:核心問題是人體中蛋白質(zhì)的功能有哪些;延伸問題是具體某種蛋白質(zhì)具有什么功能)例2 的中心問題指向的是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能等的綜合應用。(具體為:構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位是什么;肽鍵的形成場所是什么;對分泌蛋白的識別和判斷;高爾基體在分泌蛋白的形成過程中的作用是什么;正常功能的蛋白質(zhì)需要具備什么結(jié)構(gòu);變性的蛋白質(zhì)易被蛋白酶水解的原因是什么;DNA分子發(fā)生突變但未引起血紅蛋白中氨基酸序列改變的可能原因是什么)

    梳理知識:結(jié)合所明確的問題,以蛋白質(zhì)的基本概念為中心,重點突出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能。解決問題的知識邏輯梳理為“元素組成→基本單位(氨基酸)→多肽→蛋白質(zhì)”“結(jié)構(gòu)多樣性→功能多樣性”,將概念拓展、延伸到轉(zhuǎn)錄和翻譯相聯(lián)等。

    建構(gòu)模型:利用概念模型的建構(gòu)思路(概念術(shù)語提取→概念內(nèi)涵描述→概念外延界定→概念例證說明),提取“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者”的概念信息,將氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)等內(nèi)容,整合于一個概念模型中,如圖1 所示。

    2.聯(lián)系問題發(fā)展概念模型

    2.1 再讀試題,梳理問題關(guān)鍵

    例1 的問題關(guān)鍵點是“人體蛋白質(zhì)的功能”,因此需要明確人體蛋白質(zhì)具有哪些類型,以及這些蛋白質(zhì)功能的實際例證;例2 的問題關(guān)鍵點是“與蛋白質(zhì)有關(guān)知識的綜合運用”,這與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能等知識有關(guān),需要聯(lián)系、拓展“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者”概念模型的內(nèi)容,即需要發(fā)展、豐富、完善已建構(gòu)的概念模型。

    2.2 結(jié)合問題,完善概念模型

    此環(huán)節(jié)需再次利用概念模型的建構(gòu)思路(概念術(shù)語提取→概念內(nèi)涵描述→概念外延界定→概念例證說明),發(fā)展、豐富、完善“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者”概念模型。

    結(jié)合例1 的問題將圖1 中“蛋白質(zhì)→功能具有多樣性”部分提取出來,進行豐富和延伸,對概念內(nèi)涵進行例證說明,例證說明中包含例1 的答案(用字體加黑顯示),并直接構(gòu)成圖示的組成部分,形成如圖2 所示的解題思維圖示。

    圖2 蛋白質(zhì)的功能及其實例圖示

    結(jié)合例2 的問題完善圖1,融入例2 的答案(用字體加黑顯示),形成如圖3 所示的概念模型;再結(jié)合基因控制蛋白質(zhì)合成的相關(guān)知識,遵循建模思路,構(gòu)建內(nèi)涵豐富、邏輯性強的思維圖示,如圖4 所示。

    3.利用模型提取問題答案

    審視問題與模型內(nèi)涵的聯(lián)系,將初始概念模型(圖1)修改、完善為解題需要的模型或圖示(圖2、圖3、圖4),并從該模型或圖示中直觀、準確地提取問題的答案。從圖2 中提取加黑字體的文本信息,逐一判斷選項正誤,確定例1 的答案。從圖3、圖4 中可直觀、準確獲取例2 的答案。

    【例1 分析】由圖2 可知:抗體是一種具有免疫功能的蛋白質(zhì),抗體是由漿細胞產(chǎn)生的、能和抗原發(fā)生特異性結(jié)合的蛋白質(zhì),病毒、細菌等病原體表面的蛋白質(zhì)等物質(zhì)都可以作為抗原,引起免疫反應。因此,漿細胞產(chǎn)生的抗體可結(jié)合相應的病毒抗原,A 正確;有些蛋白質(zhì)具有構(gòu)成細胞和生物體結(jié)構(gòu)的功能,構(gòu)成肌肉細胞中的某些蛋白質(zhì)(如肌動蛋白等),能參與肌肉收縮的過程,B 正確;人體紅細胞中蛋白質(zhì)與Fe2+結(jié)合形成血紅蛋白,參與O2的運輸,血紅蛋白不含Mg2+,C 錯誤;細胞核中的染色體是細胞的結(jié)構(gòu),染色體主要由DNA 和蛋白質(zhì)組成,D 正確。

    【例1 答案】C

    【例2 分析】(1)由圖3 中“元素組成→基本單位(氨基酸)→多肽→蛋白質(zhì)”可知,生物體中組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸(圖中字體加黑顯示),即可獲取第一空的答案;核糖體是“生產(chǎn)蛋白質(zhì)的機器”,在核糖體上以mRNA 為模板、tRNA 為轉(zhuǎn)運工具,通過tRNA 上的反密碼子與mRNA 上的密碼子互補配對,把氨基酸放在對應的位置,而氨基酸之間則脫水縮合形成了肽鍵,表明肽鍵的形成場所是核糖體,即從圖3 中獲取第二空的答案;胃蛋白酶是胃腺細胞分泌到細胞外發(fā)揮催化作用的酶,是胞外酶,屬于分泌蛋白,而逆轉(zhuǎn)錄酶和酪氨酸酶都屬于在細胞內(nèi)起催化作用的胞內(nèi)酶,不屬于分泌蛋白,即從圖3 中獲取第三空的答案;分泌蛋白需要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成,進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工,再經(jīng)過高爾基體進一步地加工、分類、包裝,最后形成分泌小泡轉(zhuǎn)運至細胞膜,通過胞吐的方式分泌出去,即從圖3 中獲取第四空的答案。(2)細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)都有特定的氨基酸數(shù)目、種類和排列順序以及由肽鏈盤曲、折疊形成的一定的空間結(jié)構(gòu),因此,可從圖3中獲取第一空的答案;某些物理因素(或化學因素)可以使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)改變,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變得伸展、松散,使肽鍵暴露,肽鍵易與蛋白酶接觸,使蛋白質(zhì)被水解,即可從圖3 中獲取第二空的答案。(3)基因控制蛋白質(zhì)的合成是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程實現(xiàn)的,編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA 序列中一個堿基被另一個堿基替換,改變后的密碼子翻譯的氨基酸還是原來的氨基酸,這是密碼子的簡并性,所以不會引起血紅蛋白中氨基酸序列的改變,即從圖4 中獲取正確答案。

    圖3 “蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者”概念模型二

    圖4 與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的知識聯(lián)系舉例圖示

    【例2 答案】(1)氨基酸 核糖體 胃蛋白酶對蛋白質(zhì)進行加工、分類和包裝 (2)空間蛋白質(zhì)變性使肽鍵暴露,暴露的肽鍵易與蛋白酶接觸,使蛋白質(zhì)降解 (3)遺傳密碼具有簡并性

    4.結(jié)語

    高中生物教學的實質(zhì)是進行概念教學,概念模型是概念內(nèi)涵的直觀表現(xiàn)。概念的內(nèi)涵和概念間的聯(lián)系,可通過建構(gòu)概念模型(如圖1)和發(fā)展、完善概念模型(如圖2、3、4)來呈現(xiàn)。在應用概念模型的解題(如例1、例2)過程中,利用“確定主題建構(gòu)概念模型(如圖1)→聯(lián)系問題發(fā)展概念模型(如圖2、3、4)→利用模型(如圖2、3、4)提取問題答案”策略,能從概念模型中直觀、準確獲得問題的答案。

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