例談高考命題中的“病毒”

張運(yùn)發(fā)

(江西省瑞金市第三中學(xué) 342500)

2012年—2016年全國各地的高考試題共有68套，其中，涉及有關(guān)“病毒”種類30余種，涉及有關(guān)“病毒”考查的試題有46道，主要知識考查點(diǎn)包括：病毒的種類、結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)，病毒致癌因子，噬菌體侵染細(xì)菌的實驗，煙草花葉病毒重建實驗，遺傳信息的傳遞與表達(dá)，生物誘變因子，細(xì)胞免疫與體液免疫，基因工程的運(yùn)載體，基因探針，動物細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑等。下面結(jié)合這些試題，對這五年有關(guān)“病毒”知識考查進(jìn)行分析與歸納。

1 試題選材

縱觀近五年的有關(guān)病毒的高考試題，以病毒為材料的試題大概可分為以下三類：

1.1 以高中生物學(xué)教材中有關(guān)“病毒”內(nèi)容為材料 高中生物學(xué)教材中涉及的病毒很多，主要有Rous肉瘤病毒、T2噬菌體、HIV、煙草花葉病毒、仙臺病毒等，其中以考查HIV 和T2噬菌體居多。選取教材上的內(nèi)容為素材來設(shè)置考查內(nèi)容，不僅可增強(qiáng)考生對試題情境的熟悉度，便于考生發(fā)揮出正常水平，也可避免城鄉(xiāng)學(xué)生認(rèn)知的差異，特別是當(dāng)前提出“全國一卷”的情形下，更能體現(xiàn)命題者對考生的人文關(guān)懷。

例1(2016·江蘇·13)人類免疫缺陷病毒(HIV)有高度變異性，感染機(jī)體后可損傷多種免疫細(xì)胞，并通過多種機(jī)制逃避免疫系統(tǒng)識別和攻擊。下列相關(guān)敘述錯誤的是(D)

A．HIV感染人群比健康人群更易患甲型H1N1流感

B．HIV的高度變異性，致使疫苗效果難以持久

C．被HIV潛伏感染的細(xì)胞表面沒有HIV蛋白，利于病毒逃避免疫系統(tǒng)識別和攻擊

D．HIV破壞免疫系統(tǒng)，機(jī)體無體液免疫應(yīng)答，不能通過檢測抗體來診斷HIV感染

1.2 以學(xué)生生活中經(jīng)歷的或身邊的“病毒”為材料 如乙肝病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、麻疹病毒等都是學(xué)生再熟悉不過的，當(dāng)它們以高考的內(nèi)容出現(xiàn)，能提高學(xué)生的熟悉感，同時也促使學(xué)生學(xué)會用科學(xué)知識來審視生活中存在的現(xiàn)象，進(jìn)行科學(xué)分析思考。

例2(2013·廣東·27)下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞的冷敏神經(jīng)元和熱敏神經(jīng)元放電頻率因體溫變化而相應(yīng)改變?nèi)鐖D，正常情況下C、W曲線交于點(diǎn)S，此點(diǎn)對應(yīng)的溫度為正常溫度。

注：放電頻率即單位時間產(chǎn)生的興奮次數(shù)

(1)略。

(2)人體感染流感病毒后點(diǎn)S右移，出現(xiàn)發(fā)熱。如體溫持續(xù)偏高會導(dǎo)致內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)________，需要采取降溫措施。

(3)人體初次感染流感病毒后，免疫系統(tǒng)隨即啟動，裂解被病毒人侵的宿主細(xì)胞和清除血液中的病毒。請用文字和箭頭描述此免疫過程。

1.3 以社會熱點(diǎn)“病毒”為材料 2003年的SARS病毒以及后來的H1N1、H7N9等禽流感病毒、2014年的埃博拉病毒(EV)、2015年引起“中東呼吸綜合征”的MERS冠狀病毒以及近期的寨卡病毒(ZIKV)都為高考命題者提供了豐富的素材。利用這些“熱點(diǎn)病毒”作為高考切入點(diǎn)，不僅讓高考與時事緊密聯(lián)系起來，也能幫助學(xué)生正確面對病毒的發(fā)生及流行。

例3(2016·北京·29)人感染埃博拉病毒(EV)會引起致命的出血熱。為了尋找治療EV病的有效方法，中外科學(xué)家進(jìn)行了系列研究。

(1)EV表面的糖蛋白(EV-GP)作為________刺激機(jī)體產(chǎn)生________性免疫反應(yīng)。

(2)科學(xué)家采集了多年前感染EV并已康復(fù)的甲、乙兩人的血液，檢測抗EV-GP抗體的水平。據(jù)圖1，應(yīng)選取________的血液分離記憶B細(xì)胞用以制備單克隆抗體(單抗)。

圖1 甲、乙兩人的抗體相對濃度

圖2 單抗的抑制效果

(3)將制備的多種單抗分別與病毒混合，然后檢測病毒對宿主細(xì)胞的感染率。根據(jù)圖2，抑制效果最好的兩種單抗是________________。

2 有關(guān)“病毒”試題主要考點(diǎn)的舉例說明

2.1 病毒的代謝與繁殖 病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不能獨(dú)立進(jìn)行代謝，必須寄生在宿主細(xì)胞中才有活性，因此病毒的繁殖離不開宿主細(xì)胞，其繁殖所需要的原料、能量、生物合成場所均由宿主細(xì)胞提供。在這方面的考查往往與DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯結(jié)合。

例4(2013·天津·7)腸道病毒EV71 為單股正鏈(+RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原體之一。圖示為該病毒在宿主細(xì)胞腸道內(nèi)增殖的示意圖。

據(jù)圖回答下列問題：

(1)圖中物質(zhì)M 的合成場所是________。催化①、②過程的物質(zhì)N 是________。

(2)假定病毒基因組+RNA含有7500個堿基，其中A和U占堿基總數(shù)的40%。病毒基因組+RNA為模板合成一條子代+RNA 的過程共需要堿基G和C______個。

(3)圖中+RNA有三方面的功能分別是______。

(4)EV71病毒感染機(jī)體后，引發(fā)的特異性免疫有__________。

(5)病毒衣殼由VP1、VP2、VP3 和VP4 四種蛋白組成，其中VP1、VP2、VP3 裸露于病毒表面，而VP4 包埋在衣殼內(nèi)側(cè)并與RNA 連接，另外VP1 不受胃液中胃酸的破壞。若通過基因工程生產(chǎn)疫苗，四種蛋白中不宜作為抗原制成疫苗的是________，更適宜作為抗原制成口服疫苗是________。

2.2 病毒與健康 病毒不僅是人類傳染病的致病原，還可能成為致癌因子。

2.2.1 病毒會引發(fā)人類疾病，并引起機(jī)體產(chǎn)生免疫 病毒作為人類疾病的病原體，致使人體患病。如HIV病毒使人患艾滋病；腸道病毒EV71使人患手足口病；埃博拉病毒(EV)會引起致命的出血熱；脊髓灰質(zhì)炎病毒會引發(fā)小兒麻痹癥；單純皰疹病毒I型(HSV-I)可引起水泡性口唇炎等等。病毒作為病原體，也可成為抗原，引起機(jī)體的特異性免疫。因此，在高考試題中，通常以“病毒”為切入點(diǎn)，考查免疫、單克隆抗體的制備等相關(guān)內(nèi)容。

例5(2015·重慶·7)2014年埃博拉病在非洲蔓延，我國派出醫(yī)療隊首次在境外組建醫(yī)院，幫助治療埃博拉疫情。

(1)研究表明，埃博拉病毒侵入機(jī)體后，通過靶向感染、破壞吞噬細(xì)胞等，使其不能暴露病毒的________，以致感染信息不能呈遞給________，阻止正常激活細(xì)胞免疫和體液免疫應(yīng)答過程，導(dǎo)致機(jī)體對該病毒的________免疫功能下降。因此，病毒在體內(nèi)快速增殖、致病。

(2)對志愿者接種埃博拉試驗疫苗后，機(jī)體免疫系統(tǒng)能產(chǎn)生相應(yīng)抗體，還能產(chǎn)生的免疫細(xì)胞有________。

(3)用埃博拉病毒的某種蛋白免疫小鼠，通過________技術(shù)獲得雜交瘤細(xì)胞，用于生產(chǎn)單克隆抗體治療該病。

2.2.2 病毒可為致癌因子 病毒作為一類致癌因子，通過感染宿主細(xì)胞，將其癌基因整合到宿主細(xì)胞的基因組中，從而誘發(fā)宿主細(xì)胞癌變，如Rous肉瘤病毒、乳頭瘤病毒(HPV)等，以此來考查細(xì)胞癌變等內(nèi)容。

例6(2015·全國課標(biāo)Ⅱ·5)下列與病原體有關(guān)的敘述，正確的是( D )

A．抗體可進(jìn)入細(xì)胞消滅寄生在其中的結(jié)核桿菌

B．抗體抵抗病毒的機(jī)制與溶菌酶殺滅細(xì)菌的機(jī)制相同

C．Rous肉瘤病毒不是致癌因子，與人的細(xì)胞癌變無關(guān)

D．人體感染HIV后的癥狀與體內(nèi)該病毒濃度和T細(xì)胞數(shù)量有關(guān)

2.3 病毒的應(yīng)用 病毒在基因工程中作為運(yùn)載體，常用的噬菌體運(yùn)載體為大腸桿菌的λ噬菌體，常見的用作動物基因工程載體的動物DNA病毒有SV40、人的腺病毒等。動物細(xì)胞融合過程中，可用滅活的病毒作為細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑，使用一定的物理或化學(xué)手段殺死病毒，不損害它們體內(nèi)的有用抗原，從而使滅活的病毒既保留了誘導(dǎo)細(xì)胞融合的能力，又不會感染細(xì)胞。經(jīng)過人工減毒、滅活或通過基因工程等轉(zhuǎn)基因病毒可制作疫苗，作為疫苗的病毒失去了致病性，保留了其抗原特性，接種疫苗后，機(jī)體仍會發(fā)生相應(yīng)的免疫反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，能夠預(yù)防相應(yīng)的病毒感染引起的疾病。基于病毒在上述幾方面有應(yīng)用，命題者常以“病毒”為切入點(diǎn)，考查基因工程、細(xì)胞工程、疫苗制備等相關(guān)內(nèi)容。

例7(2014·北京·31)人感染乳頭瘤病毒(HPV)可誘發(fā)宮頸癌等惡性腫瘤。研究機(jī)構(gòu)為評估某種HPV疫苗的效果，在志愿者中進(jìn)行接種。一段時間后，統(tǒng)計宮頸出現(xiàn)癌前病變(癌變前病理變化，可發(fā)展為惡性腫瘤)的人數(shù)，結(jié)果見表。

組別接種物總?cè)藬?shù)癌前病變?nèi)藬?shù) A(接種前未檢出HPV DNA) B(接種前檢出HPV DNA) A1對照劑7863 83 A2疫苗7848 4 B1對照劑1125 126 B2疫苗1121 125

(1)為制備該疫苗，將HPV外殼蛋白L1基因與________連接，導(dǎo)入受體細(xì)胞。受體細(xì)胞將目的基因轉(zhuǎn)錄，再以________為原料翻譯出L1蛋白，這樣就獲得了疫苗的有效成分。

(2)人體接種該疫苗后，________作為抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性抗體。一旦HPV侵入機(jī)體，________會迅速繁殖、分化，產(chǎn)生大量抗體。這些抗體與游離HPV結(jié)合，阻止HPV________。所以A2組出現(xiàn)癌前病變的比例明顯低于對照組。

(3)B1組人群中出現(xiàn)癌前病變的比例顯著高于________組，據(jù)此推測感染HPV是誘發(fā)癌前病變的因素之一。

(4) B2組與B1組人群中出現(xiàn)癌前病變的比例沒有明顯差異，原因可能是該疫苗未能明顯誘導(dǎo)________清除體內(nèi)HPV。

(5)綜上所述，該疫苗可用于宮頸癌的____________________________________。

2.4 病毒在進(jìn)化中的作用 病毒為寄生生物，一旦侵染宿主細(xì)胞內(nèi)，往往使宿主致病，而宿主生物也會對病毒產(chǎn)生一種抗性，這樣兩者之間存在一種相互選擇作用，通過長期的相互選擇最終實現(xiàn)協(xié)同進(jìn)化。

例8(2014·北京·4)為控制野兔種群數(shù)量，澳洲引入一種主要由蚊子傳播的兔病毒。引入初期強(qiáng)毒性病毒比例最高，兔被強(qiáng)毒性病毒感染后很快死亡，致兔種群數(shù)量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段時間。幾年后中毒性病毒比例最高，兔種群數(shù)量維持在低水平。由此無法推斷出(C)

A．病毒感染對兔種群的抗性具有選擇作用

B．毒性過強(qiáng)不利于病毒與兔的寄生關(guān)系

C．中毒性病毒比例升高是因為兔抗病毒能力下降所致

D．蚊子在兔和病毒之間的協(xié)同(共同)進(jìn)化過程中發(fā)揮了作用

總之，病毒有關(guān)知識點(diǎn)在高中生物學(xué)教材中沒有專門的章節(jié)，相關(guān)知識分散在必修I、II、III及選修II、Ⅲ中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，對病毒的相關(guān)知識雖有所了解，但知識較為散亂，未能形成系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致不能很好地對相關(guān)知識進(jìn)行遷移與運(yùn)用。因此，教師在高中生物學(xué)復(fù)習(xí)過程中，應(yīng)幫助學(xué)生將高中生物學(xué)教材中有關(guān)病毒的知識點(diǎn)進(jìn)行整合，并構(gòu)建為知識網(wǎng)絡(luò)。