江曾武
摘 要: 本文對2015年高考中與病毒有關(guān)的試題進行分析,并對相關(guān)考點進行歸納和總結(jié),達到舉一反三的效果。
關(guān)鍵詞: 熱點 高考 病毒 試題分析
病毒是生物學科領(lǐng)域研究的熱點之一,人類的許多疾病都與病毒有關(guān),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(guān)的知識點,本文對相關(guān)考點和試題進行歸納和分析。
1.與病毒有關(guān)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(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體,少數(shù)僅由有感染性的RNA或蛋白質(zhì)構(gòu)成[1]。病毒個體微小,沒有細胞結(jié)構(gòu),由于沒有實現(xiàn)新陳代謝所必需的基本系統(tǒng),因病毒自身不能復(fù)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(jù)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(zhì)構(gòu)成。
病毒進行胞內(nèi)寄生生活,不同的病毒只能寄生在特定的宿主細胞內(nèi),具有專一性,這也是病毒分類的另一個重要依據(jù)。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(fā)生癌變,主要是因為它們含有病毒癌基因,以及與之有關(guān)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(fā)人的細胞癌變,如Rous肉瘤病毒等[2]。據(jù)英國流行病學家對癌癥誘因的統(tǒng)計分析,病毒感染約占10%~15%。
1.4病毒的培養(yǎng)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(shù)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(zhì)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(yǎng)基培養(yǎng)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(yǎng)基培養(yǎng)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(zhì),即完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程;也可以從DNA傳遞給DNA,即完成DNA的復(fù)制過程。這是所有細胞結(jié)構(gòu)的生物所遵循的法則。在某些病毒中的RNA自我復(fù)制和在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄成DNA的過程是對中心法則的補充和發(fā)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(huán)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(yīng)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(guān)特征制備疫苗,進行免疫預(yù)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(fā)生或出現(xiàn)很輕的臨床癥狀,刺激機體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生針對該病毒的免疫反應(yīng),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(chǎn)生免疫應(yīng)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(nèi)不能增殖。
亞單位疫苗提取病原體刺激機體產(chǎn)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(qū)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(lián)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(yīng)的成分。
1.7病毒的應(yīng)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(yīng)病毒入侵的結(jié)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(shù)的發(fā)展,病毒在生產(chǎn)實踐中也有著廣泛的應(yīng)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(yù)防方面的應(yīng)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(zhì)(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(fù)制酶(如圖所示),然后利用該復(fù)制酶復(fù)制Qβ RNA。下列敘述正確的是
A.Qβ RNA的復(fù)制需經(jīng)歷一個逆轉(zhuǎn)錄過程
B.Qβ RNA的復(fù)制需經(jīng)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(fù)制后,復(fù)制酶基因才能進行表達
解析:RNA復(fù)制酶是催化RNA復(fù)制過程的,說明該病毒能以RNA為模板,直接合成RNA,沒有逆轉(zhuǎn)錄過程,A錯誤。RNA雖然為單鏈,但復(fù)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(jié)合題意,先合成RNA復(fù)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)變?yōu)镻rP,實現(xiàn)朊粒的增殖,可以引起瘋牛病。據(jù)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(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變可以使其功能發(fā)生變化
D.PrP轉(zhuǎn)變?yōu)镻rP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(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能。朊粒的化學本質(zhì)為蛋白質(zhì),由PrP(一種無毒蛋白)空間結(jié)構(gòu)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(guān)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(jié)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(guān)
D.人體感染HIV后的癥狀與體內(nèi)該病毒濃度和T細胞數(shù)量有關(guān)
解析:考察了關(guān)于必修三里面免疫調(diào)節(jié)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(jīng)錯了,最基本的體液免疫中,抗體在體液中對游離狀態(tài)下的抗原發(fā)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(zhì)集結(jié)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(guān),這是一個信息題,課本上有提到過這個,應(yīng)該是有關(guān)的?!叭烁腥綡IV后的癥狀與體內(nèi)該病毒濃度和T細胞數(shù)量有關(guān)”,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(chǔ)就能確定正確答案。
2.4浙江卷第1題
下列有關(guān)艾滋?。ˋIDS)的敘述,正確的是( )
A.某些逆轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)錄病毒,需逆轉(zhuǎn)錄酶將RNA逆轉(zhuǎn)錄成DNA才能進行相關(guān)生命活動,故某些逆轉(zhuǎn)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(zhì)是RNA,宿主細胞的遺傳物質(zhì)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(zhuǎn)錄酶將RNA逆轉(zhuǎn)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(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(yīng)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(nèi)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(tǒng)能產(chǎn)生相應(yīng)抗體,還能產(chǎn)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(shù)獲得雜交瘤細胞,用于生產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)生體液免疫和細胞免疫,因此機體除能產(chǎn)生分泌抗體的漿細胞以外,還能產(chǎn)生記憶細胞和效應(yīng)T細胞。(3)用于生產(chǎn)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(shù)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(yīng)T細胞
(3)細胞融合或細胞雜交
3.結(jié)語
現(xiàn)在的高考試題類型多為信息給予型,其創(chuàng)新點在于打通多考點之間的關(guān)系來綜合考查,體現(xiàn)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(guān)注與生物學相關(guān)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(guān)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.