河北 劉曉菊
聚焦高考題中的“病毒”
河北 劉曉菊
研究2015年高考題,不難發現以“病毒”為材料的考題在各地高考題中頻現,例如全國新課標卷Ⅰ的第1題涉及T2噬菌體,第5題涉及朊粒(朊病毒),第40題涉及HIV病毒;全國新課標卷Ⅱ的第5題涉及Rous肉瘤病毒;北京卷第1題涉及乙肝病毒,第2題涉及T2噬菌體,等等,其余不再列舉。
“病毒”為什么成為了高考命題的熱點呢?這與近年來各種新型病毒在全球各地的爆發不無關系,2014年2月起,
埃博拉病毒在幾內亞、尼日利亞、利比亞等多個國家爆發;近期“中東呼吸綜合征”又輸入韓國,引起人們心理上的恐慌,讓人想起2003年曾經肆虐的“非典”(感染SARS病毒引起);還有H7N9禽流感仍不時光顧某些地區;艾滋?。ǜ腥綡IV病毒引起)仍是人類很難攻克的“世紀絕癥”。這些社會熱點也必將成為今后高考命題者易選的“材料”來源。在人教版高中生物教材中,并沒有專門的章節來講述“病毒”,相關知識分散在必修1、必修2、必修3及選修3中,因此有必要將病毒相關知識整合并系統化,現其規律,把握相關考點。
病毒可以在基因工程中作為運載體,把目的基因送入受體細胞并且使目的基因在受體細胞中大量增殖,例如:大腸桿菌的λ噬菌體。
以噬菌體為中心整合相關知識網如下圖:
【例1】(2015·安徽卷)Q β噬菌體的遺傳物質(Q β RNA)是一條單鏈RNA,當噬菌體侵染大腸桿菌后,Q β 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Q β RNA 。下列敘述正確的是 ( )
A. Q β RNA的復制需經歷一個逆轉錄過程
B. Q β RNA的復制需經歷形成雙鏈RNA的過程
C. 一條Q β RNA模板只能翻譯出一條肽鏈
D. Q βRNA復制后,復制酶基因才能進行表達
【解析】本題通過題干信息給出Q β噬菌體的遺傳物質是一條單鏈RNA,即Q β RNA,由題中信息可知Q β噬菌體的RNA的復制是以RNA為模板合成RNA的過程,而逆轉錄是以RNA為模板合成DNA鏈的過程,A項錯誤;RNA的復制是以RNA為模板合成按照堿基互補配對原則合成另一條互補RNA的過程,再以這一條互補RNA為模板合成自身,需經歷形成雙鏈RNA的過程,B項正確;由圖可知,一條Q β RNA可翻譯出多種蛋白質,例如外殼蛋白和成熟蛋白、RNA復制酶等,C項錯誤;Q β RNA在復制時需要復制酶的催化,可推測復制酶要先合成,復制酶基因要先表達,D項錯誤。
【答案】B
1.病毒與細胞癌變
細胞癌變的原因很多,致癌因子主要有三類:物理因子(如強烈的輻射)、化學因子(如甲醛、亞硝胺等)、生物因子(如致癌病毒)。致癌病毒含有病毒癌基因,它們通過感染宿主細胞,將其基因組整合到宿主細胞的基因組中,從而誘發宿主細胞癌變,如Rous肉瘤病毒等。
2.病毒作為抗原引起的免疫及免疫預防
病毒作為病原體,對抗生素不敏感,對干擾素(一種淋巴因子)敏感。病毒能成為抗原,可引起機體的特異性免疫,因為病毒是胞內寄生病原體,所以必須有細胞免疫來參與。病毒感染后,人體先通過體液免疫的作用來阻止病毒通過血液循環的散播,再通過細胞免疫的作用來裂解靶細胞,使病毒沒有藏身之處,最終通過體液免疫來消滅之。
病毒經人工減毒、滅活或人工定向變異,可制成疫苗,用于預防病毒性傳染病。制成疫苗的病毒失去了繁殖能力,即失去了致病性,但保留了其免疫原性。接種了疫苗后,引起了機體的相應的免疫反應,產生了相應的抗體,能夠預防相應的病毒感染引起的疾病。例如脊髓灰質炎疫苗、麻疹疫苗。
【例2】(2015·全國新課標卷Ⅱ)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】本題考查了免疫知識、病毒致癌因子與細胞癌變等知識??贵w在內環境中起作用,不進入細胞內,A項錯誤;抗體抵抗病毒的機制是抗體能與相應的病毒特異性結合形成沉淀,然后被吞噬細胞吞噬處理,而溶菌酶殺滅細菌是將細菌細胞壁破壞分解,所以二者機制不同,B項錯誤;致癌因子包括物理因子、化學因子和生物因子,Rous肉瘤病毒是病毒致癌因子,屬于生物因子,與人體細胞癌變有關,C項錯誤;HIV病毒專門攻擊人體的T淋巴細胞,使體內T淋巴細胞數量減少,影響特異性免疫,人感染HIV后的癥狀與體內該病毒濃度和T細胞數量有關,D項正確。
【答案】D
【例3】(2015·重慶卷)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,幫助非洲防控埃博拉疫情。
(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,使其不能暴露該病毒的_________,以致感染信息不能呈遞給__________,從而無法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________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________________。
(3)用埃博拉病毒的某種蛋白免疫小鼠,通過_______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)正常情況下,抗原侵入機體能被吞噬細胞處理暴露抗原決定簇即抗原肽-MHC復合物,而埃博拉病毒通過靶向感染、破壞吞噬細胞的方式阻止該過程的發生,抗原信號不能呈遞給T細胞,不能正常激活細胞免疫和體液免疫應答過程,即影響人體的特異性免疫。(2)注射疫苗后,機體能產生相關免疫細胞,效應B細胞分泌相應抗體,另外
還能產生記憶細胞,效應T細胞等免疫細胞。(3)制備單克隆抗體需要用細胞融合或細胞雜交技術獲得所需的雜交瘤細胞,用來生產相關單克隆抗體。
【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
這些新型病毒包括埃博拉病毒、HIV病毒、SARS病毒、朊病毒、H7N9禽流感病毒等,題目常常與免疫、基因工程、細胞工程、病毒結構及繁殖等知識整合,難度不大,但涉及面廣綜合性強。
1.病毒分類
病毒沒有細胞結構,因其結構特殊性,生物學家將它單獨列為病毒界。病毒基本都是由蛋白質衣殼包裹核酸成分的核心構成的顆粒,比細菌要小得多,必須借助電子顯微鏡才能觀察,因不具細胞結構而不能獨立生存,必須寄生在宿主細胞中才有活性,每種病毒只含有一種核酸(DNA或RNA),例如SARS病毒和埃博拉病毒、HIV病毒都是含RNA的病毒,T2噬菌體和乙肝病毒 (HBV)是含DNA的病毒。
可按不同的分類標準來分類,見下表。
___劃分依據_______分類_________實例動物病毒SARS病毒和埃博拉病__________________毒、HIV病毒等_______按病毒專一寄生的宿主細胞植物病毒煙草花葉病毒、車前草__________________病毒等_______________細菌病毒(噬菌體)T2噬菌體、痢疾桿菌噬________________________________菌體等_______________DNA病毒乙肝病毒、T2噬菌體等按照病毒內的遺傳物質(核酸)RNA病毒脊髓灰質炎病毒、禽流感病毒、煙草花葉病毒、Qβ噬菌體等
關于朊病毒(僅含有蛋白質)和類病毒(僅含有RNA分子)與病毒(含蛋白質和核酸)的關系,并不是包含關系,而應是并列關系,他們都屬于非細胞結構的生物,也就是說朊病毒和類病毒并不屬于我們通常說的病毒,朊病毒和類病毒是比病毒還要簡單的生物。
2.病毒的結構
病毒的結構包括基本結構和特殊結構,基本結構包括核心和衣殼,有的病毒還有囊膜、刺突等特殊結構,所有的病毒都有基本結構,并不都有特殊結構,如表所示。
結構_____組成____位置________功能衣殼(蛋白質)包在核心外病毒主要支架結構,有保護作用,能決定病毒抗原特異性__________基本結構核________________________衣殼核心(RNA或DNA)位于病毒顆粒的中心病毒的遺傳物質,貯存著病毒的全部遺傳信息,控制著病毒的形態結構及致病性等性狀囊膜特殊結構蛋白質、多糖、脂質___有些病毒的囊膜上有刺突__囊膜的有無與病毒的宿主的專一性有關______刺突多糖與蛋白質的復合物有的病毒核衣殼外包有囊膜刺突因病毒種類而異,可用來鑒定病毒
例如乙肝病毒(HBV)是一種含DNA的病毒,HBV只對人和猩猩有易感性,引發乙型病毒性肝炎疾病,直徑為42納米,其結構如圖所示。
【例4】(2015·浙江卷)下列有關艾滋?。ˋIDS)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】HIV屬于逆轉錄病毒,在逆轉錄酶的作用下合成雙鏈DNA分子,然后插入宿主細胞染色體DNA,所以可用某些逆轉錄酶抑制劑來阻斷HIV病毒增殖,治療艾滋病,A項正確;HIV病毒通過體液接觸,不是唾液,一般是通過血液或性接觸傳播及母嬰傳播,食物不能傳播,由于昆蟲不是HIV病毒的適宜宿主,進入昆蟲體內后它會失活,不再具有感染能力,所以蚊子等昆蟲不能傳播艾滋病,B項錯誤;HIV的遺傳物質是RNA,不能直接整合到宿主細胞的染色體中,C項錯誤;HIV病毒主要攻擊T細胞,T細胞既參與細胞免疫也參與體液免疫,所以患者的細胞免疫功能嚴重減退,而體液免疫也部分喪失,D項錯誤。
【答案】A
(作者單位:河北省盧龍縣中學)