安徽

分析近幾年的高考試題不難發(fā)現(xiàn)，在素材選擇上命題人常關(guān)注科學(xué)前沿，重真實(shí)情境，在問(wèn)題設(shè)置上常側(cè)重思維能力、邏輯推理能力、語(yǔ)言表達(dá)等能力的考查，這些是學(xué)生未來(lái)走向社會(huì)應(yīng)具備的關(guān)鍵能力。筆者以“科學(xué)前沿成果”為命題素材，把選修3相關(guān)知識(shí)進(jìn)行融合、串聯(lián)，從核心素養(yǎng)的不同維度、不同水平設(shè)置一系列問(wèn)題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合能力的考查，以利于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

【原創(chuàng)試題】匹茲堡大學(xué)科研人員曾在《科學(xué)》上發(fā)表文章，聲稱用體細(xì)胞克隆非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物的理想是不可能實(shí)現(xiàn)的。中國(guó)科研人員孫強(qiáng)教授帶領(lǐng)一個(gè)包括獸醫(yī)、護(hù)士，博士等在內(nèi)的十幾人團(tuán)隊(duì)，自2012年起歷經(jīng)5年多時(shí)間，攻堅(jiān)克難，通過(guò)體細(xì)胞核移植成功克隆獼猴，目前已獲得兩只克隆猴“中中”和“華華”，2018年1月25日，體細(xì)胞克隆猴——“中中”和“華華”登上學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》封面，打破了體細(xì)胞克隆非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物的理想是不可能實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)流程如圖所示，分析并回答下列問(wèn)題：

（1）供體體細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)，定期更換培養(yǎng)液的目的是_________________________________________________________________________________________ 。由于人們對(duì)動(dòng)物細(xì)胞所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)還沒(méi)有完全弄清楚，因此在培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)需在培養(yǎng)基中加入___________ 。

（2）體細(xì)胞核移植時(shí)，將甲的細(xì)胞核移植到乙的去核卵母細(xì)胞中，選擇卵母細(xì)胞的原因是______________________________ ；圖中④表示__________ 技術(shù)。

（3）克隆猴“中中”和“華華”核基因組理論上與______（填“甲”“乙”或“丙”）猴一致，科研人員通過(guò)27個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)分析證明克隆猴核基因組信息與理論上一致，微衛(wèi)星序列是1～4個(gè)堿基的重復(fù)序列，不同個(gè)體間重復(fù)次數(shù)往往不同，說(shuō)明微衛(wèi)星位點(diǎn)________（填“容易”或“不容易”）發(fā)生變異，選用多個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)而非個(gè)別微衛(wèi)星位點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)是_______________________ ；“中中”和“華華”的有些性狀與核基因組供體并不完全相同，除環(huán)境因素外，發(fā)生此現(xiàn)象的原因是____________________________________________ 。

（4）在克隆過(guò)程中，科研人員面臨的難題之一是如何將重新構(gòu)建的克隆胚胎激活，因?yàn)楹嘶蚪M啟動(dòng)前，體細(xì)胞核要進(jìn)行重編程，即將成熟體細(xì)胞重新誘導(dǎo)回______狀態(tài)。研究人員廣泛吸收了前沿科學(xué)最新成果，將TSA和Kdm4（兩種酶）注入尚未形成囊胚的卵母細(xì)胞中，提高了核基因組重編程過(guò)程重啟的成功率。通過(guò)克隆獼猴的成功案例，你認(rèn)為要在科研道路上有所突破，應(yīng)該具有怎樣的科研品質(zhì)？__________________________________________________ 。（答出兩點(diǎn)即可）

【參考答案】

（1）防止代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害 動(dòng)物血清或血漿

（2）卵母細(xì)胞的質(zhì)中含有能使已分化的核表達(dá)出全能性的營(yíng)養(yǎng)和物質(zhì) 胚胎移植

（3） 甲 容易 減小誤差，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會(huì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響

（4）早期胚胎（或未分化或干細(xì)胞） 敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新；具有團(tuán)隊(duì)合作精神；關(guān)注相關(guān)學(xué)科前沿科研成果（合理即可）

【解析】（1）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中需要無(wú)菌無(wú)毒的環(huán)境，定期更換培養(yǎng)液的目的是清除代謝產(chǎn)物，防止代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害；在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，有些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)還沒(méi)有完全弄清楚，需要加入一些天然成分，如動(dòng)物血清或血漿等物質(zhì)。（2）去核的卵母細(xì)胞含有能使細(xì)胞核表達(dá)出全能性的營(yíng)養(yǎng)和物質(zhì)，而體細(xì)胞中沒(méi)有相應(yīng)的物質(zhì)和條件，所以在體細(xì)胞核移植時(shí)，會(huì)選擇卵母細(xì)胞；克隆胚胎需要通過(guò)胚胎移植技術(shù)移植到受體中。（3）克隆動(dòng)物的核基因組應(yīng)該來(lái)自提供細(xì)胞核的一方，所以應(yīng)該是甲個(gè)體；不同個(gè)體間重復(fù)次數(shù)往往不同，說(shuō)明微衛(wèi)星位點(diǎn)容易發(fā)生變異；選用多個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)而非個(gè)別微衛(wèi)星是為了避免偶然性發(fā)生，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；生物的性狀由基因和環(huán)境因素共同影響，克隆后代某些性狀與核基因組供體并不完全相同，除環(huán)境因素外還可能是遺傳物質(zhì)有差異，細(xì)胞質(zhì)基因來(lái)自去核的卵母細(xì)胞，這些遺傳物質(zhì)也會(huì)控制某些性狀的形成。（4）體細(xì)胞克隆過(guò)程中，被移植的細(xì)胞核是已經(jīng)分化了的細(xì)胞中的細(xì)胞核，此細(xì)胞核如果要表達(dá)出全能性，應(yīng)像植物細(xì)胞脫分化一樣回到未分化的狀態(tài)才可以；從材料中可以看出科研人員不僅在挑戰(zhàn)權(quán)威，還涉及不同學(xué)科人員通力合作、攻堅(jiān)克難，采用本學(xué)科最前沿科研成果使實(shí)驗(yàn)取得重大突破，最后獲得成功。

【命題說(shuō)明】

1.素材來(lái)源

《環(huán)球科學(xué)》“中國(guó)科學(xué)家成功克隆靈長(zhǎng)類動(dòng)物”一文。

2.命題素材分析

選用最新的學(xué)科前沿科研成果為命題素材，能保證試題的時(shí)效性、科學(xué)性和權(quán)威性，素材情境新穎，能有效激發(fā)學(xué)生的興奮點(diǎn)；克隆技術(shù)是社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，帶領(lǐng)學(xué)生基于生物學(xué)知識(shí)，參與討論并作出理性解釋，有效激發(fā)學(xué)生的思考點(diǎn)，有助于學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識(shí)的養(yǎng)成教育；學(xué)生通過(guò)閱讀題干和問(wèn)題中補(bǔ)充提供的資料信息，豐富學(xué)生的知識(shí)，讓學(xué)生感受到我國(guó)科研人員在“攻堅(jiān)克難、不懈努力”，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，增加民族自豪感和責(zé)任感。

3.命題立意

隨著課程改革的推進(jìn)，生物學(xué)科對(duì)核心素養(yǎng)的考查日益突出。高考試題特別突出能力立意，在問(wèn)題設(shè)置上重語(yǔ)言描述、重科學(xué)思維、重社會(huì)責(zé)任。本題通過(guò)克隆猴“中中”和“華華”的誕生，把選修3動(dòng)物細(xì)胞工程和胚胎工程相關(guān)知識(shí)進(jìn)行融合、串聯(lián)，從核心素養(yǎng)的不同維度、不同水平對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合能力考查（見(jiàn)表1：原創(chuàng)試題在核心素養(yǎng)上的體現(xiàn)及水平）。

本題側(cè)重核心素養(yǎng)、責(zé)任意識(shí)養(yǎng)成和科學(xué)品質(zhì)教育，最后一問(wèn)“你認(rèn)為要在科研道路上有所突破，應(yīng)該具有怎樣的科研品質(zhì)？”這是一個(gè)開(kāi)放問(wèn)題，旨在引導(dǎo)學(xué)生感悟知識(shí)之外的科學(xué)精神——敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、堅(jiān)持不懈、團(tuán)隊(duì)合作；引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科研成果的進(jìn)展，幫助學(xué)生養(yǎng)成社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

表1 原創(chuàng)試題在核心素養(yǎng)上的體現(xiàn)及水平

續(xù)表