江曾武
摘 要: 本文對2015年高考中與病毒有關的試題進行分析,并對相關考點進行歸納和總結,達到舉一反三的效果。
關鍵詞: 熱點 高考 病毒 試題分析
病毒是生物學科領域研究的熱點之一,人類的許多疾病都與病毒有關,因此病毒成為歷年高考考查的重點。2015年的高考試題中就有不少直接考查與病毒有關的知識點,本文對相關考點和試題進行歸納和分析。
1.與病毒有關的考點歸納
1.1病毒基本特征
病毒主要是由一個核酸分子(DNA或RNA)與蛋白質構成的核酸-蛋白質復合體,少數僅由有感染性的RNA或蛋白質構成[1]。病毒個體微小,沒有細胞結構,由于沒有實現新陳代謝所必需的基本系統,因病毒自身不能復制,只能在宿主細胞中增殖。
1.2病毒分類
每種病毒只含有一種核酸,不是DNA就是RNA,這是病毒分類的依據之一。如DNA病毒有噬菌體、皰疹病毒、腺病毒等,RNA病毒有流感病毒、HIV病毒、SARS病毒、煙草花葉病毒等。還有其他一些特殊的病毒,如朊病毒,僅由蛋白質構成。
病毒進行胞內寄生生活,不同的病毒只能寄生在特定的宿主細胞內,具有專一性,這也是病毒分類的另一個重要依據。如專門寄生在動物細胞中的稱為動物病毒(HIV病毒病毒等),專門寄生在植物細胞中的稱為植物病毒(煙草花葉病毒等),專門寄生在細菌細胞中的稱為細菌病毒(噬菌體)。
1.3病毒與癌變
致癌病毒能夠引起細胞發生癌變,主要是因為它們含有病毒癌基因,以及與之有關的核酸序列。它們感染人的細胞后,將基因組整合進入人的基因組中,從而誘發人的細胞癌變,如Rous肉瘤病毒等[2]。據英國流行病學家對癌癥誘因的統計分析,病毒感染約占10%~15%。
1.4病毒的培養和標記(赫爾希和蔡斯實驗)
1952年,赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料,利用放射性同位素標記的新技術證明了T2噬菌體親代的各種性狀是通過DNA遺傳給后代的,從而說明了遺傳物質是DNA。
由于病毒只能生活在活細胞中,因此用放射性同位素標記病毒要分兩步完成:第一步用含放射性同位素的培養基培養宿主細胞;第二步用病毒侵染已被標記的宿主細胞。比如要用P標記噬菌體,首先用含有P的培養基培養大腸桿菌,得到含P的大腸桿菌;再用噬菌體去侵染含P的大腸桿菌,即可得到P的噬菌體。
1.5病毒與中心法則
中心法則是指遺傳信息從DNA傳遞給RNA,再從RNA傳遞給蛋白質,即完成遺傳信息的轉錄和翻譯的過程;也可以從DNA傳遞給DNA,即完成DNA的復制過程。這是所有細胞結構的生物所遵循的法則。在某些病毒中的RNA自我復制和在某些病毒中能以RNA為模板逆轉錄成DNA的過程是對中心法則的補充和發展,具體見下表:
1.6病毒與免疫
由于病毒都是營寄生生活,因此在病毒的感染過程中,人體往往先通過體液免疫的作用來阻止病毒通過血液循環而擴散,再通過細胞免疫的作用來裂解靶細胞,使病毒沒有藏身之所而被抗體消滅。治療病毒性感染不能使用抗生素類藥物,應該使用干擾素、病毒靈等抗病毒藥物。病毒作為一種抗原,人們可利用病毒的相關特征制備疫苗,進行免疫預防。目前使用的抗感染疫苗可以分為三類:減毒活疫苗、滅活疫苗、亞單位疫苗。
減毒活疫苗是通過不同的手段,使病毒的毒力減弱或喪失,機體在接受該疫苗后不發生或出現很輕的臨床癥狀,刺激機體的免疫系統產生針對該病毒的免疫反應,使之在以后接觸該病毒時,保護機體不患病或患病較輕。
滅活疫苗由完整的病毒組成,使其致病性喪失或減弱,但是仍然保持病毒的全部或部分免疫原性,接種后病毒抗原可以刺激機體產生免疫應答,達到保護作用。滅活疫苗和減毒疫苗的差別在于疫苗中的病毒不具有感染性,在體內不能增殖。
亞單位疫苗提取病原體刺激機體產生保護性免疫力的有效免疫成分制成的疫苗。其特點與滅活疫苗相似,主要區別是病毒亞單位的體積較小,免疫原性差,有些甚至是半抗原,需要與蛋白載體偶聯后使用。正是由于僅用病毒的部分成分,可以去除病毒顆粒中一些引起不良反應的成分。
1.7病毒的應用
由于中東呼吸綜合征、乙肝、艾滋病、重癥急性呼吸綜合征、流感等這些病癥都是相應病毒入侵的結果,因此一提起病毒人們往往不寒而栗。實際上,隨著人類對病毒認識的不斷深入和科學技術的發展,病毒在生產實踐中也有著廣泛的應用:①在基因工程方面:病毒可作為基因工程的運載體,如噬菌體或某些動植物病毒等。②在細胞工程方面:動物細胞融合常用滅活的仙臺病毒作為誘導劑促進動物細胞融合。③在免疫預防方面的應用,上文已有闡述。
2.考題分析
2.1安徽卷第4題
Qβ噬菌體的遺傳物質(Qβ RNA)是一條單鏈RNA。當噬菌體侵染大腸桿菌后,Qβ RNA立即作為模板翻譯出成熟蛋白、外殼蛋白和RNA復制酶(如圖所示),然后利用該復制酶復制Qβ RNA。下列敘述正確的是
A.Qβ RNA的復制需經歷一個逆轉錄過程
B.Qβ RNA的復制需經歷形成雙鏈RNA的過程
C.一條Qβ RNA模板只能翻譯出一條肽鏈
D.Qβ RNA復制后,復制酶基因才能進行表達
解析:RNA復制酶是催化RNA復制過程的,說明該病毒能以RNA為模板,直接合成RNA,沒有逆轉錄過程,A錯誤。RNA雖然為單鏈,但復制過程中必然有合成的新鏈和原來的母鏈形成雙鏈RNA的過程,B正確。從圖中看出,不同蛋白肯定由不同的肽鏈組成,C錯誤。結合題意,先合成RNA復制酶,才能催化RNA的合成,D錯誤。答案為B。
2.2新課標Ⅰ卷第5題
人或動物PrP基因編碼一種蛋白(PrP),該蛋白無致病性。PrP的空間結構改變后成為PrP(朊粒),就具有了致病性。PrP可以誘導更多PrP的轉變為PrP,實現朊粒的增殖,可以引起瘋牛病。據此判,下列敘述正確的是
A.朊粒侵入機體后可整合到宿主的基因組中
B.朊粒的增殖方式與肺炎雙球菌的增殖方式相同
C.蛋白質空間結構的改變可以使其功能發生變化
D.PrP轉變為PrP的過程屬于遺傳信息的翻譯過程
解析:本題屬于信息題,以朊粒為命題點考查了翻譯,細菌的增殖,蛋白質的結構與功能。朊粒的化學本質為蛋白質,由PrP(一種無毒蛋白)空間結構改變而成;PrP(朊粒,一種有毒蛋白)進入機體后不能整合到宿主細胞基因組中;肺炎雙球菌的增殖方式為二分裂;翻譯是以mRNA為模板合成具有一定氨基酸序列的多肽鏈的過程。答案為C。
2.3新課標Ⅱ卷第5題
下列與病原體有關的敘述,正確的是( )
A.抗體可以進入細胞消滅寄生在其中的結核桿菌
B.抗體抵抗病毒的機制與溶菌酶殺滅細菌的機制相同
C.Rous肉瘤病毒不是致癌因子,與人的細胞癌變無關
D.人體感染HIV后的癥狀與體內該病毒濃度和T細胞數量有關
解析:考察了關于必修三里面免疫調節里面抗原、抗體、病原體的問題。說“抗體可以進入細胞”,一看到這就知道已經錯了,最基本的體液免疫中,抗體在體液中對游離狀態下的抗原發生作用,顯然是不能進入細胞的,所以A錯誤。B答案說“抗體抵抗病毒的機制與溶酶體殺滅細菌的機制相同”,當然是不同的,抗體在體液中將抗原物質集結成團,而溶酶體是通過分解降解,所以它們在原理上是不一樣的,機制不相同。C說Rous肉瘤病毒不是致癌因子,與人的細胞癌變無關,這是一個信息題,課本上有提到過這個,應該是有關的。“人感染HIV后的癥狀與體內該病毒濃度和T細胞數量有關”,HIV主要破壞的是T細胞,答案為D。這個題屬于信息題,看起來有很多新詞,但只要熟讀課本認真掌握基礎就能確定正確答案。
2.4浙江卷第1題
下列有關艾滋病(AIDS)的敘述,正確的是( )
A.某些逆轉錄酶抑制劑可用于治療艾滋病
B.艾滋病主要是通過唾液、食物和昆蟲傳播的
C.HIV的遺傳物質直接整合到宿主細胞的染色體中
D.患者的細胞免疫功能嚴重減退而體液免疫功能不受影響
解析:艾滋病病毒為逆轉錄病毒,需逆轉錄酶將RNA逆轉錄成DNA才能進行相關生命活動,故某些逆轉錄酶抑制劑可用于治療艾滋病,A為正確答案;艾滋病病毒是通過體液接觸傳播的,一般不通過唾液、食物和昆蟲傳播,B錯誤;HIV的遺傳物質是RNA,宿主細胞的遺傳物質是DNA,所以不能直接整合到宿主細胞的染色體上,必須通過逆轉錄酶將RNA逆轉錄成DNA,然后插入到宿主細胞的染色體DNA上潛伏起來,C錯誤;艾滋病病毒破壞人體的T淋巴細胞,T淋巴細胞既參與細胞免疫又參與體液免疫,所以患者的體液免疫和細胞免疫的功能都會受到影響,D錯誤。
2.5重慶卷第7題
2014年埃博拉病在非洲蔓延,我國派出醫療隊首次在境外組建醫院,幫助治療埃博拉疫情。
(1)研究表明,埃博拉病毒侵入機體后,通過靶向感染、破壞吞噬細胞等,使其不能暴露病毒的?搖 ?搖,以致感染信息不能呈遞給?搖 ?搖,從而正常激活細胞免疫和體液免疫應答過程,導致機體對該病毒的?搖 ?搖免疫功能下降。因此,病毒在體內快速增殖、致病。
(2)對志愿者接種埃博拉試驗疫苗后,機體免疫系統能產生相應抗體,還能產生的免疫細胞有?搖 ?搖。
(3)用埃博拉病毒的某種蛋白免疫小鼠,通過?搖 ?搖技術獲得雜交瘤細胞,用于生產單克隆抗體治療該病。
解析:(1)吞噬細胞在特異性免疫過程具攝取、處理和呈遞抗原的作用,由于埃博拉病毒侵入機體后破壞了吞噬細胞,導致埃博拉病毒特有抗原(或抗原肽-MHC)無法暴露,導致感染信息不能呈遞給T細胞,從而無法正常激活特異性免疫應答過程,導致機體對該該病毒的特異性免疫功能下降。(2)埃博拉試驗疫苗能刺激機體能產生體液免疫和細胞免疫,因此機體除能產生分泌抗體的漿細胞以外,還能產生記憶細胞和效應T細胞。(3)用于生產單克隆抗體的雜交瘤細胞是由免疫過的小鼠的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞通過細胞融合技術獲得的。
答案(1)特有抗原或抗原肽-MHC T細胞 特異性
(2)記憶細胞、效應T細胞
(3)細胞融合或細胞雜交
3.結語
現在的高考試題類型多為信息給予型,其創新點在于打通多考點之間的關系來綜合考查,體現了高考命題“以能力立意為主”的指導思想。高考備考時教師和學生都要高度關注與生物學相關的社會熱點與焦點問題(如MERS病毒、諾貝爾獎等),注意對命題背景的研究,讓學生熟悉有關社會熱點問題的生物學知識背景,做到知識遷移,更好地用書本知識解釋社會熱點問題。
參考文獻:
[1]翟中和,王喜忠,丁明孝.細胞生物學[M].北京:髙等教育出版社,2000:20-21.
[2]朱正威,趙占良.普通高中課程標準實驗教科書生物學分子與細胞.北京:人民教育出版社,2007:126.