李建芝 盧曉華

(北京師范大學(xué)附屬中學(xué))

當(dāng)今世界新知識(shí)不斷涌現(xiàn),認(rèn)知快速迭代,這就要求滿足未來社會(huì)需要的人才應(yīng)具備更強(qiáng)的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)和快速學(xué)習(xí)能力?！安牧戏治鲱}”就在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生。該題型提供約800字的科普短文,重點(diǎn)考查考生快速獲取有效信息,并利用所學(xué)新知識(shí)解決問題的學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)潛質(zhì)。

“材料分析題”是考查學(xué)科素養(yǎng)的積極嘗試。在北京生物學(xué)業(yè)水平等級(jí)性考試中,該題型首次出現(xiàn)在2020年。作為一種新穎的題型,學(xué)生普遍感到陌生,需要加強(qiáng)訓(xùn)練。針對(duì)這一題型的備考,科學(xué)的做法是在新授課中,每學(xué)完一章后提供一篇有關(guān)的閱讀短文。

“免疫調(diào)節(jié)”內(nèi)容多,涉及的機(jī)理復(fù)雜,有很多內(nèi)容是與教材密切相關(guān)但是囿于時(shí)間、學(xué)生接受程度等原因,因而無法在課堂中展開的,這些內(nèi)容是編制材料分析題的良好素材,應(yīng)用得當(dāng)既是對(duì)課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充,又提高了材料分析題的解題能力。

學(xué)習(xí)“體液免疫”一節(jié)時(shí),學(xué)生經(jīng)常感到好奇:為什么機(jī)體可以產(chǎn)生那么多種類的抗體?為了能讓學(xué)生對(duì)此有所了解,同時(shí)又發(fā)展學(xué)生的閱讀理解、現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)能力,筆者參照2010年發(fā)表于大理學(xué)院學(xué)報(bào)的《β淋巴細(xì)胞發(fā)育與BCR基因重排》一文,命制以下材料分析題。

學(xué)習(xí)以下資料,回答(1)～(5)題。

B細(xì)胞發(fā)育與BCR基因重排

B細(xì)胞抗原受體(BCR)是B細(xì)胞膜表面能特異性識(shí)別和結(jié)合抗原的結(jié)構(gòu),B細(xì)胞通過BCR介導(dǎo)免疫應(yīng)答。

BCR與抗體本質(zhì)上都是一種免疫球蛋白,抗體只是BCR的另外一種存在形式。免疫球蛋白(Ig)由兩條重鏈(H鏈)和兩條輕鏈(L鏈)組成(如圖1)。每條鏈都包括可變區(qū)(V區(qū))和恒定區(qū)(C區(qū))。C區(qū)的不同并不會(huì)影響Ig對(duì)抗原的識(shí)別;V區(qū)是抗原結(jié)合部位,決定了能夠識(shí)別的抗原種類。V區(qū)結(jié)構(gòu)的多樣性組成了個(gè)體內(nèi)能與約109種抗原結(jié)合的抗原受體庫。

圖1 免疫球蛋白結(jié)構(gòu)示意圖

人的H鏈基因位于14號(hào)染色體上,由V、D、J、C四組基因組成;L鏈基因位于2號(hào)和22號(hào)染色體上,由V、J、C三組基因組成。這些數(shù)量眾多的基因片段被插入序列分隔,不能作為獨(dú)立單位表達(dá),需經(jīng)V(D)J基因重排連接在一起才具有轉(zhuǎn)錄功能。

BCR的多樣性是在B細(xì)胞發(fā)育過程中,由Ig基因重排而逐步產(chǎn)生的。以H鏈為例,當(dāng)B細(xì)胞發(fā)育到一定階段,在特別的重組酶作用下,在IgH基因的V、D、J片段中各隨機(jī)選擇某些片段進(jìn)行重排,一些不用的片段被剪切掉。L鏈的基因重排與H鏈類似。輕重鏈組合可達(dá)到約1.9×106種類型。無論是輕鏈還是重鏈基因,都只有同源染色體的一條染色體上的基因得到表達(dá),原因是先重排成功的基因抑制另一等位基因的重排,而哪條染色體上的基因先重排成功是隨機(jī)的。

由于V(D)J基因的重排是隨機(jī)發(fā)生的,因而可能產(chǎn)生能與自身抗原應(yīng)答的B細(xì)胞或無功能的B細(xì)胞。表達(dá)自身反應(yīng)性BCR的未成熟B細(xì)胞可通過以下三種方式清除:克隆排除(B細(xì)胞凋亡)、克隆無能(B細(xì)胞不能被激活)、受體編輯(也稱第二次重排)。受體編輯的方式有多種,其中一種是上游的V片段可取代第一次重排的V片段(如圖2所示)。經(jīng)受體編輯后的BCR不能再與原來的抗原反應(yīng),獲得了新的抗原特異性。具有非自身抗原特異性受體的B細(xì)胞將得以進(jìn)一步成熟,并進(jìn)入外周淋巴組織中,以行使其功能。

圖2 BCR基因重排示例

在基因重排過程中,Ig基因片段在進(jìn)行連接的時(shí)候往往有插入、缺失、替換核苷酸的情況發(fā)生,這進(jìn)一步增加了BCR的多樣性。

(1)哺乳動(dòng)物B細(xì)胞發(fā)育成熟的場(chǎng)所為

( )

A.骨髓 B.胸腺

C.淋巴結(jié) D.脾臟

(2)(不定項(xiàng)選擇)關(guān)于BCR的說法正確的是

( )

A.一種B細(xì)胞只表達(dá)一種BCR

B.某個(gè)B細(xì)胞產(chǎn)生的抗體所結(jié)合的抗原與該B細(xì)胞BCR結(jié)合的抗原相同

C.T細(xì)胞內(nèi)沒有BCR的基因

D.BCR是一個(gè)分泌型的免疫球蛋白

E.B細(xì)胞識(shí)別抗原的特異性基于BCR的V區(qū)不同

(3)你認(rèn)為B細(xì)胞發(fā)育過程中的BCR基因重排現(xiàn)象屬于表觀遺傳修飾嗎?為什么?

(4)B細(xì)胞受體編輯有何意義?

(5)試提出一個(gè)進(jìn)一步研究的問題。

參考答案:(1)A (2)ABE (3)不屬于。表觀遺傳修飾是在基因的核苷酸序列不發(fā)生改變的情況下,基因發(fā)生甲基化修飾等變化,從而影響到基因表達(dá)。BCR基因重排導(dǎo)致不同的B細(xì)胞有不同的基因片段組合,即基因的堿基序列不同,所以不屬于。

(4)避免了自身免疫性疾病的發(fā)生。

(5)基因重排的具體機(jī)制是怎樣的?基因重排是如何啟動(dòng)的?機(jī)體如何區(qū)分哪些B細(xì)胞要凋亡、哪些要進(jìn)行受體編輯?受體編輯影響細(xì)胞發(fā)育的具體機(jī)制是什么?T細(xì)胞的抗原受體是否也有基因重排?除基因重排外,是否還有其他原因?qū)е翨細(xì)胞多樣性?如何由BCR基因轉(zhuǎn)變成抗體基因?能與自身抗原應(yīng)答的B細(xì)胞主要通過哪一種方式清除?(合理即可)

命題思路分享:材料分析題“畫龍點(diǎn)睛”部分是問題設(shè)置。好的問題,一是忌脫離原文,即學(xué)生無需看材料,直接靠記住的知識(shí)就能答題,文章成了擺設(shè);二是忌照搬照抄,即答案直接從文中找到即可。上述兩種情況問題設(shè)置都較膚淺,不能引發(fā)學(xué)生深層次的思考。

好的問題應(yīng)該是與原文有密切聯(lián)系,但是問題的解決又不能僅靠原文,需要學(xué)生充分調(diào)動(dòng)已有的知識(shí),進(jìn)行回憶、推理才能作答。另外,問題的難度要有梯度,問題形式要多樣,要有需要學(xué)生表述的問題。

本文問題1是基礎(chǔ)性問題。文章是講述B細(xì)胞發(fā)育中的事件,問題1與此有關(guān),放在這并不突兀。

問題2主要考查學(xué)生獲取、理解信息的能力,答案的得出需要尋找原文關(guān)鍵信息,并且還要理解內(nèi)化。A選項(xiàng)可從第一段“是B細(xì)胞膜表面能特異性識(shí)別和結(jié)合抗原的結(jié)構(gòu)”、第二段最后一句“V區(qū)結(jié)構(gòu)的多樣性組成了個(gè)體內(nèi)能與約109種抗原結(jié)合的抗原受體庫”作出判斷。B選項(xiàng)從“抗體只是BCR的另外一種存在形式”看出提示。C選項(xiàng)涉及細(xì)胞分化的知識(shí)。D選項(xiàng)較易排除。

問題3具有一定的思維力度,將遺傳與免疫聯(lián)系起來。“表觀遺傳”是新教材必修2增加的內(nèi)容,很多學(xué)生認(rèn)識(shí)模糊。問題3將基因重排與表觀遺傳對(duì)比,學(xué)生需要看懂基因重排、回憶表觀遺傳、將兩者對(duì)比,才能正確作答。

科學(xué)創(chuàng)造始于提出問題。沒有問題的發(fā)現(xiàn)和提出就沒有創(chuàng)新?；诖?目前生物試題中常出現(xiàn)“提出進(jìn)一步研究的問題”。問題5就是訓(xùn)練學(xué)生提出問題的能力。提出的問題應(yīng)該有進(jìn)一步研究的價(jià)值和空間。文章中沒有闡明基因重排的機(jī)制,所以圍繞具體機(jī)制的問題均可,只要言之成理即可。