试题评析丨2022第31届全国中学生生物竞赛理论&实验试题评析出炉!文献题占比超80%!

8月18日-19日,2022第31届全国中学生生物学奥林匹克竞赛理论&实验考试如期举行并顺利结束。

有不少同学想尽快了解今年国赛的理论&实验情况,为此,猿辅导生物组对考生提供的回忆题进行了分析与解读,供大家参考学习。

理论试题评析

本次理论考试共21页、102道题,总分141分,考试时间为150分钟,考题没有分具体的模块,但能明显分成类似今年联赛的四个模块。

考试风格与今年联赛有非常大的差异,和去年国赛风格较为接近,根据学生的描述也与我们的模拟题十分类似。

单纯记忆知识点的题目占比很小,文献题占比超过80%,既包括以实验结果为主的传统读图文献题,也包括大量以文献内容作为背景的材料分析型题目,要求同学们根据所学的知识,综合利用题干中的信息,分析推导得出科学的结论。

四大模块考察知识点

根据今年联赛的模块划分方式,我们整理总结了一部分国赛理论试题所考查到的知识点。

1、生化细胞

今年考查了许多与酶动力学相关的题目,包括米氏方程计算、参数(如Vmax和Km)的比较、双倒数作图和抑制剂类型等。

此外还考查了一些与实验技术相关的题目,例如检测核酸和蛋白相互作用的方法,或是通过一系列免疫沉淀(IP)实验探究白藜芦醇(RSV)如何激活Sirt1并影响下游蛋白,原文来自Biological Chemistry去年一篇较新的文献,21年国赛也用了该杂志的一篇文章。

一些热点研究或事件也出现在了考题中,比如通过Kd值比较新冠和非典病毒对人ACE2的亲和性,相关技术表面等离子共振(SPR)在文献班生化细胞部分讲过,还有人造淀粉的自由能变化。

2、植物及其生理

植物解剖部分的知识点较常规,难点在于看图认结构,例如萝卜根的发育变化。

植物分类的考查不多,常和系统进化结合在一起,例如蔷薇科各生殖器官的演变过程。

植物生理考查较多且深入机理,如保卫细胞淀粉降解和气孔运动机理,以及光敏色素如何调控种子萌发,这些内容一般都不会出现在同时段的国内课本中,特别是气孔运动那道题的文献,是今年3月份发表在plant cell的最新研究。

3、动物及其生理&生态行为

动物部分的内容以脊椎动物为主,如鸟类的循环系统,鱼鳔,以及鱼和四足动物前肢结构和同源性。

  一些国内教材认为鱼通过主动改变鱼鳔的大小来上浮或下沉,但这种老旧观点只适用于潜水艇,不适用于鱼。实际上鳔内气体的调节非常缓慢,因此只能用于维持鱼体在某一高度的稳定,上浮或下沉则需要通过游动来实验。上浮过程中水压减小、鳔内气体膨胀、身体平均密度降低,这一被动变化有利于鱼体继续上浮,停止游动后反而需要释放一部分鳔内的气体,这样才能恢复原体积,维持浮力和重力的平衡。

动物生理部分考查了大量与电生理相关的知识点,如联赛中已经出现过的辣椒素受体,以及人工改变膜内外离子浓度和电位差,需要学生熟悉能斯特方程,对膜电位有深刻理解。还考查了动作电位的产生部位、异丙基肾上腺素对钙通道的影响等,需要读图并结合已有知识来判断。此外还有两道医学相关的题目,关于肾小球肾炎和缺铁性贫血的影响,我们在之前的各种模拟题中也会加一些类似的医学背景题目。

生态行为的内容较少,考查的几乎都是较新的文献案例,如田鼠会在天敌存在的情况下构造自己的“防御工事”,还有鸣叫、工作记忆和雄性争斗结果对择偶倾向的影响,需要同学们根据所给实验结果灵活分析。

4、遗传&分子&进化

遗传部分考查了经典的顺反互补实验和遗传病家系分析。还有一些和分子技术结合在一起考查,如不同物种间同源基因的确定以及天使综合征的基因印迹分析。

进化部分内容繁多,但几个关键考点在我们之前的课程中都有所涉及,如国赛冲刺营中详细讲解了基因树与物种树不一致的原因,文献班遗传部分也专门讲过Tajima’s D的计算和意义。此外还考查了一些具体的进化案例,如长颈鹿和偶蹄目、人和黑猩猩、慈鲷鱼体色多样性、以及新冠病毒等。

总结一下

  总体来说,生物国赛的理论试题的总体趋势是文献题和分析题占比逐渐增加,且使用的多是近一年内的前沿研究;但今年联赛的风格突变也在提醒我们,追求新题型的同时也一定不能忘记夯实基础。面对这种多变的题目风格,基础知识的掌握和分析能力的提升,两个方面都很重要!

  因此我们在今年下半年将专门推出一系列分学科的同步刷题班,帮同学们夯实基础;明年上半年将带来全新的文献班和综合训练刷题班,带大家赶上潮流,提升能力!

实验试题评析

2022年生物国赛实验考试共分为四场:生化分子实验、细胞遗传实验、动物生态实验和植物生物学实验,每场考试均为90min,每场实验考试总分都在100分左右

在今年的实验考试中,既考察实验操作,又考察实验理论。比如在生化分子实验中以2017年的一篇文献为背景,进行实验设计。

国赛实验四大模块

1、生化分子实验

生化分子实验分为三部分:

①通过双倒数作图测定胰蛋白酶的Km和Vmax,实验中使用的是酶标仪,配制15管体系(实验提供体系组成),反应体系大小为900μL,最终计算时需注意。

②一个酶切题,通过一些特异性的蛋白酶处理之后的结果,推断蛋白质序列。

③分子实验考查实验设计,如下图C所示,人类生物钟基因CRY的A→C的颠换导致外显子11的缺失,导致mRNA、蛋白质序列变短,导致CRY和Clock蛋白之间的亲和力增强,设计实验判断哪些个体是携带者。

2、细胞遗传实验

细胞遗传实验分为两部分:

①通过对芽殖酵母处于不同时期的细胞数目,计算各时期细胞数目占比,测定酵母细胞周期长度。

②细菌的革兰氏染色,两个实验材料分别为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。

3、动物生态实验

动物生态实验分为两部分:

①小龙虾的解剖:判断雌雄并给出理由;前18对附肢的完整解剖,并标注名称;腹神经索的解剖(标注咽下神经节);肌肉的染色和制片观察。

②草履虫种群logistic增长模型的测定和拟合:草履虫计数后,进行logistic增长模型的拟合。需要自己将logistic积分形式

进行移位、取对数得

,据此求出r和a值。

4、植物生物学实验

植物生物学实验提供7种实验材料(A-G),分为三部分:

①取实验材料A制片观察,绘图并标出相关结构,判断其类群。

②实验材料B、C为野生型,实验材料D、E为突变体,实验材料B、D为在基础培养基中培养,实验材料C、E的培养基中多添加了硝酸钠。观察B、C并写出其区别;对B、C进行碘染观察,若不同写明原因;对D、E进行碘染观察,两者是否存在区别;分析B-E的差异;对上述实验现象做出实验推论。

③实验材料F、G为两片红树林的叶子,对这两片叶子进行横切观察并绘图;之后使用刮片法或指甲油法(提供详细操作步骤)制作F和G的上下表皮,观察气孔,说明上下表皮的形态差异和气孔特征;对上述横切进行碘染和苏丹三染色,两种染液分别染色什么结构;实验提供F和G植物的不同部分的元素分析,请描述实验结果,并进行分析,推测两种植物的生态特征及其适应意义。

总结一下

生化分子实验除了考察常规的双倒数作图测定胰蛋白酶的Km和Vmax外,还考察了实验设计,要求同学们在学习备考过程中,培养科学素养,能根据题干中的背景信息,设计实验,并对实验结果进行分析。

细胞遗传实验对操作要求较高,不少同学反馈,酵母细胞难以挑取,细胞遗传实验中原始数据的分数占比较高。

动物生态实验较为传统,考试时间也较为充足。

植物生物学实验相对来说更为综合,实验材料B-E需要同学们判断氮素和异型胞的关系,实验材料F、G则是植株对不同生态环境的适应。整体来说,植物生物学实验难度中等偏上,且内容较多,考试时间较为紧张。

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