2017高考已于上周落下帷幕，考生们从这周开始可以放松一夏。
今年的高考理综全国I卷的生物大题的实验设计题挺有意思，于是便起了念头，想大家一起分享下我的答题思路。先来看看原题：
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：实验包括可相互印证的甲、乙两个组）。
今年的实验设计题没有在遗传里面出，而且是在第一题就出现了，很多考生可能一看到就懵了。
遇到这种题的时候，一定要先沉住气，第一步要先审题，划定几个重点：「RNA」、「DNA」、「病毒」、「放射性同位素标记」，以及「一个假设」和「一个要求」。看到这里，其实应该马上想到课本上就有一个关于放射性同位素标记的经典实验，可以在心里面快速复习一下：
虽然这个实验与本题实验的目的不同，但是如果考生清楚记得这个实验的细节的话，可以从它的方法中得到几点启示：
①一开始，病毒（噬菌体）之所以能被标记，是因为实验人员先用同位素标记的物质加到大肠杆菌的培养基中，使得大肠杆菌含有该标记物质之后，再用这个被标记的大肠杆菌去培养病毒（噬菌体），才得到的有标记的病毒（噬菌体）。所以，要想用同位素标记上病毒（噬菌体），必须要先通过含有同位素标记物的宿主细胞培养。
②之所以选中P和S，就是因为P和S在DNA和蛋白质中的独特性（即P几乎只存在于DNA中，而S只存在于蛋白质中），因此可以用标记的P和S对DNA和蛋白质进行区别（有P的就是DNA，有S的就是蛋白质）。
③最后的结果是通过检测子代病毒（噬菌体）中的DNA和蛋白质有无放射性来确定的。
回到我们的题目。既然是要确定RNA病毒和DNA病毒，想想这两种病毒有什么不同：①遗传物质（DNA或RNA）的本质不一样（最根本的区别）；②部分RNA病毒（逆转录病毒）需要有逆转录酶，而DNA病毒不需要（其实某些DNA病毒也需要反转录酶，比如说乙肝病毒）；③病毒增殖复制上各有不同……
（单链、双链不是区分这两种病毒的特征，不论RNA病毒还是DNA病毒，都有单链类型和双链类型，详见文后）
其实第一时间想到的当然是DNA与RNA本身的不同。结合我们从书上实验中得到的启示，比较一下DNA和RNA，有什么东西是只在DNA中有而RNA没有的，又有什么是RNA中有而DNA没有的。没错，那就是胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。
要注意到题目的一个假设性前提条件「假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换」，这句话绝对不是多余的，这就提示了考生只能在碱基上面下功夫（意味着不变的只有碱基）。
有同学会问标记核糖和脱氧核糖是否可行？我认为是不可行的，一个主要的原因是，在体内的生化代谢中，核糖核苷是可以通过核苷酸还原酶转变为脱氧核糖核苷的，而正如我们刚才提到的，题目除了碱基之外，并未限定其他物质不会相互转化，所以具体到本题目，标记核糖和脱氧核糖是行不通的。
所以T和U就是我们用放射性同位素标记的对象，以此来区分DNA和RNA。有T的就是DNA，有U的就是RNA。
这时，我们注意到题干中的限定「要求：实验包括可相互印证的甲、乙两个组」，什么叫相互印证？就是从两个不同的方面得出的结果，可以互为补充，得出同一个结论。
比如说课本上提到的那个同位素标记噬菌体侵染实验，通过32P标记的噬菌体和35S标记的噬菌体分别进行平行的两条线的实验，得出了蛋白质不是遗传物质，而DNA才是遗传物质的结论。
因此在这道题中的甲、乙两个组就可以用同位素标记的T和同位素标记的U来分别进行实验。
还是根据我们之前的启示我们可以知道，要最终标记上病毒，必须要先通过宿主细胞进行标记。所以我们就可以先把这个同位素标记的T或者U分别加到宿主细胞的培养基里，让宿主细胞内分别带有被同位素标记T或者U。然后再用该病毒去侵染这些细胞，通过检测子代病毒有没有被标记上T或者U，就知道这个病毒是DNA病毒，还是RNA病毒了。
注意，第（1）问只需要写思路，把步骤简单描述即可。第（2）问必须要包含预期的结果，以及对应的结论。
具体答案是：
（1）思路：
甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶（或U）的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒检测其放射性；
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶（或T）的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒检测其放射性。
（2）若甲组收集的病毒有放射性，而乙组收集的病毒无放射性，则该病毒为RNA病毒；反之，则该病毒为DNA病毒。
注意得分点：放射性标记的尿嘧啶、放射性标记的胸腺嘧啶、检测病毒有无放射性，以及对应下结论的准确性等。（时间够的话，思路写多点也没关系，宁愿写多点也不要什么都不写，只要出现关键词就能得分。当然，上面的关键词只是根据以往经验进行的猜测，并非标准）
（参考答案写的是放射性标记的尿嘧啶/胸腺嘧啶，但其实按照经验来说，放射性标记（氚标）的尿嘧啶核苷（3H-UdR）/胸腺嘧啶核苷（3H-TdR）会更常用一些，所以应该也是可以的）
RNA病毒与DNA病毒
根据病毒核酸的成分，可以分为DNA和RNA病毒两大类。这两大类病毒的核酸有多样性，可以为线性的也可以为环状的，可以为单链的也可以为双链的（当然，大多数的DNA病毒是双链的，大部分的RNA病毒是单链的，不过两类都分别有例外）。
病毒的复制根据它们核酸类型的不同过程也有所不同。
双链DNA病毒（dsDNA病毒）
主要包括了痘病毒科（天花病毒等）、疱疹病毒科（单纯疱疹病毒等）、腺病毒科、嗜肝病毒科（乙肝病毒等）、乳头多瘤空泡病毒科（乳头瘤病毒等）等大多数的人和动物DNA病毒。它首先利用细胞核内的依赖DNA的RNA聚合酶，来转录出mRNA，再在细胞质中翻译出早期蛋白。这些早期蛋白主要用于病毒DNA的复制等。dsDNA病毒以半保留复制的形式大量复制子代DNA，这些子代DNA再以自身为模板，大量转录晚期mRNA，翻译出大量的衣壳蛋白。
天花病毒（图片来源：wikipedia.org）
单链DNA病毒（ssDNA病毒）
主要包括小DNA病毒科（腺病毒相关病毒等）。先以细胞中的DNA聚合酶复制出与自身互补的另一条DNA链，两条链形成一个双链DNA作为复制的中间型。然后再解链，以新合成的那条互补链为模板复制出大量的子代ssDNA，并转录出mRNA来翻译病毒蛋白。
腺病毒（图片来源：wikipedia.org）
单正链RNA病毒（+ssRNA病毒）
主要包括小RNA病毒、冠状病毒等。什么叫正链？就是直接可以用来转录翻译的链，所以这个+ssRNA你也可以把它理解为就是mRNA。它直接就可以依附在宿主细胞的核糖体中合成蛋白质——依赖RNA的RNA聚合酶。在这个酶的作用下，就可以通过转录出与这个亲代+ssRNA互补的-ssRNA。这两条+ssRNA、-ssRNA形成一个双链的中间型，再分别进行子代+ssRNA的复制和病毒蛋白的翻译。
冠状病毒（图片来源：wikipedia.org）
单负链RNA病毒（-ssRNA病毒）
主要包括正粘病毒科（流感病毒）、副粘病毒科（副流感病毒）、狂犬病毒、埃博拉病毒等。这种病毒本身就带有RNA聚合酶，进入细胞后先转录出与本身-ssRNA互补的+ssRNA，随后与上面那个+ssRNA病毒差不多，也是形成一个双链中间型，再分别进行子代+ssRNA的复制和病毒蛋白的翻译。
H1N1流感病毒（图片来源：wikipedia.org）
双链RNA病毒（dsRNA病毒）
主要包括轮状病毒等。这个病毒的复制有一个特点，它跟双链DNA病毒的半保留复制不一样，它的子代病毒的RNA两条链都是新合成的。怎么回事呢？dsRNA病毒先以自己的负链，转录出新的正链RNA，再以这个新的正链RNA作为模板，转录出新的负链RNA，这两条新的正负链RNA就是新病毒的RNA。
逆转录病毒
HIV的复制模式应该很多人都有所了解了。HIV在自身的逆转录酶的作用下，以自己的RNA为模板，逆转录成负链DNA，形成RNA、DNA互补的中间体。这个中间体中的RNA会被酶水解，只剩下的负链DNA通过DNA聚合酶合成互补的正链DNA，形成双链，并整合到宿主细胞基因组当中。随后就如同正常的转录翻译一样，转录出子代RNA和mRNA，翻译出病毒蛋白。
写在最后的最后：虽然本人也曾有幸参与过高考生物的阅卷工作，但毕竟不是专业高中生物老师，而且大学之后所学的知识结构与高中还是有很大的不同。如果某些解答与标准有所出入，还是希望大家以题标为准。祝大家都拿高分！金榜题名哈！
本文为特邀科普作者Mr-HH的原创文章，希望你能喜欢！
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