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

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。