“病毒”专题讲座
一、2019新型冠状病毒简介
2019新型冠状病毒（2019-nCoV）是冠状病毒家族中的一员。冠状病毒因其外膜上有明显的棒状粒子突起（刺突蛋白），使其形态上看上去像皇冠而命名。迄今为止，一共有7种能感染人类的冠状病毒。有的只是让你们出现感冒症状，一般两周内就康复了。有的却是狠角色，能够引起中东呼吸综合征（MERS）和严重急性呼吸综合征（SARS）。
2019新型冠状病毒表面的刺突蛋白（S蛋白），负责专门识别并结合肺部黏膜细胞表面的ACE2（血管紧张素转化酶2）受体，然后被内吞泡介导进入肺部黏膜细胞，破坏肺泡，使得人患上肺炎（白肺）。新冠病毒是一个RNA病毒，而且RNA单链非常长，它跟同样是RNA病毒的HIV病毒，在结构上有些相似，除了有蛋白质衣壳和其包围的核酸所组成的基本结构外，还都有一层带识别蛋白的囊膜。
2019新型冠状病毒属于单正链RNA病毒，单正链RNA病毒的RNA可直接作为翻译的模板，其RNA具有mRNA功能，可直接与宿主细胞的核糖体结合，翻译出“早期蛋白”，如RNA聚合酶。单正链RNA在该酶的作用下，转录出与亲代互补的负链RNA，形成双股RNA(±RNA)，即复制中间型。然后，以其中正链RNA为mRNA翻译出病毒的“晚期蛋白”，如衣壳蛋白、囊膜蛋白等结构蛋白。
2019新型冠状病毒的增殖过程示意图
【病毒百科】
（1）病毒的核酸类型
（2）抗病毒的策略
二、病毒相关的考点分析
三、真题赏析
1.病毒的结构、分类和繁殖方式
例1（2013年海南卷）关于T2噬菌体的叙述，正确的是（ ）
A.T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素
B.T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中
C.RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质
D.T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖
答案：D
解析：核酸只含C、H、O、N、P物种元素，蛋白质中可能含有S元素，A项错误；T2噬菌体是细菌病毒，寄生在大肠杆菌中，不能寄生在酵母菌中，B项错误；噬菌体只含有DNA，DNA是遗传物质，C项错误；在繁殖过程中，噬菌体只提供DNA，其他所有的条件都由寄主提供，D项正确。
2.病毒的中心法则及致病机理
例2（2013新课标全国卷I）示意图甲、乙、丙、丁为某实验动物感染HIV后的情况，下列相关叙述错误的是（ ）
A.从图甲可以看出，HIV感染过程中存在逆转录现象
B.从图乙可以看出，HIV侵入后机体能产生体液免疫
C.从图丙可以推测，HIV可能对实验药物a敏感
D.从图丁可以看出，HIV对试验药物b敏感
答案：D
解析：从图甲可以看出，HIV的RNA进入宿主后，通过逆转录形成DNA，A项正确；从图乙可以看出，HIV感染动物后，动物体内通过体液免疫产生抗HIA抗体，先增加后减少，B项正确；从图丙可以看出，HIV侵入后，动物体内T细胞最后减少，但在加入了实验药物a后又明显上升，可见HIV可能对实验药物a敏感，C项正确；从丁图可以看出，在加入药物b后，HIV的浓度还在增加，可见HIV对药物b不敏感，D项错误。
3.与病毒有关的免疫学知识
例3（2019海南卷）人体受到病毒感染后，不可能出现的现象是（ ）
A.抗病毒抗体可特异性地与血液中游离的病毒结合并直接使其降解
B.某些病毒可破坏其感染的免疫细胞从而造成免疫系统受损
C.病毒抗原和淋巴因子可参与B细胞增殖分化成浆细胞的过程
D.效应T细胞接触被病毒感染的细胞后，可引起被感染细胞的裂解
答案：A
解析：抗病毒抗体可特异性地与血液中游离的病毒结合形成细胞集团或沉淀，经吞噬细胞处理消化掉，A项错误；某些病毒如 HIV 可破坏其感染的 T 细胞从而造成免疫系统受损，造成获得性免疫缺陷病，B项正确；B 细胞识别病毒抗原且在淋巴因子作用下，可以增殖分化成浆细胞和记忆细胞，C项正确；效应 T 细胞接触被病毒感染的细胞后，可引起被感染细胞的裂解，释放病毒，D 项正确。
4.病毒与生物进化知识的联系
例4（2014北京卷）为控制野兔种群数量，澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。引入初期强毒性病毒比例最高，兔被强毒性病毒感染后很快死亡，致兔种群数量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。几年后中毒性病毒比例最高，兔种群数量维持在低水平。由此无法推断出( )
A.病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用
B.毒性过强不利于维持病毒与兔的寄生关系
C.中毒性病毒比例升高是因为兔抗病毒能力下降所致
D.蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用
答案：C
解析：病毒与兔之间存在相互选择共同进化，病毒感染选择兔种群中有抗性的个体，病毒寄生在活细胞内，若毒性过强，兔被感染后很快死亡，兔种群数量大幅下降，病毒寄生繁衍机会减少；中毒性病毒比例升高一方面是因为兔抗病毒能力升高，另一方面是因为毒性强的病毒繁衍机会少所致。综上所述，C项无法推断出。
5.以病毒为材料的实验设计
例5（2017全国卷I）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出：
（1）实验思路_______________。
（2）预期实验结果及结论即可_______（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）。
答案：（1）甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性；乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒监测其放射性。
（2）若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
解析：（1）DNA和RNA的化学组成存在差异，如DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U，因此可用放射性同位素分别标记碱基T和碱基U，通过检测子代的放射性可知该病毒的类型。
（2）预期结果意味着要考虑每一种可能出现的结果。若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
6.病毒相关知识的综合
例6（2019北京卷）流行性感冒（流感）由流感病毒引起，传播速度快、波及范围广，严重时可致人死亡。
（1）流感病毒必须在________内增殖，当侵染人呼吸道上皮细胞时，会经过________、穿入、脱壳、生物合成和成熟释放等几个阶段。
（2）流感病毒的抗原刺激人体免疫系统，使B细胞增殖分化为________细胞，后者能产生特异性抗体。
（3）HA和NA是流感病毒表面的两种糖蛋白，甲型流感病毒的HA、NA氨基酸序列的变异频率非常高，导致每年流行的病毒毒株可能不同。每年要根据流行预测进行预防接种的免疫学原理是_______。
（4）研究者通过实验观察NA抗体对病毒侵染细胞的抑制作用。主要实验材料包括：感染流感病毒后63天、21天的两位康复者的NA抗体（分别为D63、D21）、对照抗体、流感病毒和易感细胞。
①实验的主要步骤依次是：培养易感细胞、________（选择并排序）等。
a．将抗体分别与流感病毒混合 b．将各混合物加入同一细胞培养瓶 c．将各混合物分别加入不同细胞培养瓶 d．检测NA抗体与易感细胞的结合率 e．检测培养物中病毒的增殖量 f．检测细胞对病毒的损伤程度
②图中实验结果表明，这两位康复者均产生了抗NA的抗体，其中对流感病毒抑制效果较好的抗体是________。选用的对照抗体应不能与________特异性结合。
③依据本实验结果提出疫苗研制的思路________。
（5）若你已被确诊为流感患者，请例举具体的应对措施。
答案：（1）活细胞 吸附 （2）浆/效应B （3）当HA、NA出现变异的流感病毒入侵机体时，已有的特异性免疫功能难以发挥有效的保护作用，故需每年接种疫苗。 （4）①a、c、e ②D63 流感病毒 ③可选用NA制备流感疫苗。 （5）包括遵医嘱治疗和避免病毒传播两个方面。（合理即可）
解析：（1）病毒营寄生生活，不能独立代谢，必须在活细胞（宿主细胞）内增殖，病毒增殖过程：①吸附：病毒的蛋白质外壳依靠尾部的小勾吸附在细菌等宿主细胞的表面；②注入：病毒自己的遗传物质注入到宿主细胞内。③复制合成：利用宿主细胞的物质和结构，在病毒遗传物质的指导下，合成病毒蛋白质，同时病毒的遗传物质进行复制。④组装：病毒复制的遗传物质和蛋白质外壳组装到一起，在宿主细胞中形成许许多多的子病毒。⑤释放：宿主细胞的营养物质被子病毒利用，宿主细胞解体，子病毒被释放出来。
（2）流感病毒的抗原可以刺激机体的免疫系统，使人体产生特异性免疫，在该过程中B细胞受到淋巴因子和抗原的刺激，会增殖分化形成记忆细胞和浆细胞，浆细胞能产生特异性抗体。
（3）HA和NA是流感病毒表面的糖蛋白即抗原，由于HA、NA的氨基酸序列变异频率非常高，当HA、NA结构出现变异的流感病毒入侵机体时，已有的特异性免疫功能难以发挥有效的保护作用，因此每年要根据流行预测进行预防接种。
（4）①抗体和抗原可以特异性结合，进而抑制抗原对的繁殖和对人体细胞的黏附。病毒必须侵入细胞才能增殖，因此要观察NA抗体对病毒侵染细胞的抑制作用，首先应该培养易感细胞，然后将抗体与流感病毒结合，这种抗体通过抑制病毒进入细胞的能力来对抗流感病毒。再将各混合物分别加入不同的细胞培养瓶进行培养，过一段时间检测病毒的增殖量，即可得到NA抗体对病毒侵染细胞的抑制作用。
②由图可知，对流感病毒抑制效果较好的是D63抗体。选用对照抗体的一组为对照组，所选用的抗体不能与流感病毒特异性结合。
③NA抗体是蛋白质，可利用蛋白质工程对抑制效果较好的抗体进行提纯和结构分析，制备疫苗，其实验思路为：可选用NA制备流感疫苗，进行治疗。
（5）由题意知，流感病毒传播速度快，波及范围广，严重时可致人死亡，因此流感患者做好隔离防护措施（戴口罩），防止传染他人；及时去医院治疗，避免病情加重；另外还要注意多喝水，多休息等。
四、巩固练习
1.（2013年四川卷）若H7N9禽流感病毒侵入人体，机体在免疫应答过程中不会发生的是（ ）
A.吞噬细胞摄取和处理病毒
B.T细胞合成并分泌淋巴因子
C.浆细胞进行分裂并分泌抗体
D.B细胞增殖分化形成记忆细胞
答案：C
解析：病毒侵入人体后，先经过吞噬细胞摄取处理，并传递给细胞，细胞分泌的淋巴因子和抗原刺激B 细胞增殖分化为记忆细胞和浆细胞，并由浆细胞分泌抗体。由上述过程可知A、B、D 项均正确，而浆细胞高度分化不能分裂，所以 C 项错误。
2.（2015新课标全国卷Ⅱ）下列与病原体有关的叙述，正确的是（ ）
A.抗体可以进入细胞消灭寄生在其中的结核杆菌
B.抗体抵抗病毒的机制与溶菌酶杀灭细菌的机制相同
C.Rous肉瘤病毒不是致癌因子，与人的细胞癌变无关
D.人体感染HIV后的症状与体内该病毒浓度和T细胞数量有关
答案：D
解析：抗体在内环境中起作用，A项错误，抗体抵抗病毒的机制是抗体与相应的病毒结合形成沉淀后被吞噬细胞吞噬处理，溶菌酶杀灭细菌是利用酶将细菌细胞结构破坏而实现杀灭细菌，B项错误。致癌因子的种类：物理致癌因子、化学致癌因子、病毒致癌因子、Rous肉瘤病毒属于病毒致癌因子，与人体细胞癌变有关，C项错误。人感染HIV 后体内该病毒浓度与T 细胞数量呈负相关，与发病程度呈正相关，D项正确。
3.（2015重庆卷）2014年埃博拉病在非洲蔓延，我国派出医疗队首次在境外组建医院，帮助治疗埃博拉疫情。
（1）研究表明，埃博拉病毒侵入机体后，通过靶向感染、破坏吞噬细胞等，使其不能暴露病毒的__________，以致感染信息不能呈递给_________， 阻止正常激活细胞免疫和体液免疫应答过程，导致机体对该病毒的_________免疫功能下降。因此， 病毒在体内快速增殖、致病。
（2）对志愿者接种埃博拉试验疫苗后，机体免疫系统能产生相应抗体，还能产生的免疫细胞有_________。
（3）用埃博拉病毒的某种蛋白免疫小鼠，通过_________技术获得杂交瘤细胞，用于生产单克隆 抗体治疗该病。
答案：（1）特有抗原或抗原肽－MHC T细胞 特异性 （2）记忆细胞、效应T细胞 （3）细胞融合或细胞杂交
解析：（1）正常情况下，抗原侵入机体后被吞噬细胞吞噬处理暴露抗原的抗原肽-MHC复合物，继而完成信号传递。而埃博拉病毒能组织该过程，阻止吞噬细胞将抗原的信号呈递给T细胞，进而影响机体的特异性免疫。
（2）注射疫苗后，机体能产生一系列的免疫细胞，如记忆细胞、效应T细胞等。
（3）制备单克隆抗体时需利用细胞融合或细胞杂交技术先获得杂交瘤细胞，再生产相关药物。
4.（2013年天津卷）肠道病毒EV71为单股正链（+RNA）病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞肠道内增殖的示意图。
据图回答下列问题：
（1）图中物质M的合成场所是______。催化①、②过程的物质N是_______。
（2）假定病毒基因组+RNA含有7500个碱基，其中A和U占碱基总数的40%。病毒基因组+RNA为模板合成一条子代+RNA的过程共需要碱基G和C__________个。
（3）图中+RNA有三方面的功能分别是________________。
（4）EV71病毒感染机体后，引发的特异性免疫有_______________。
（5）病毒衣壳由VP1、VP2、VP3和VP4四种蛋白组成，其中VP1、VP2、VP3裸露于病毒表面，而VP4包埋在衣壳内侧并与RNA连接，另外VP1不受胃液中胃酸的破坏。若通过基因工程生产疫苗，四种蛋白中不宜作为抗原制成疫苗的是______，更适宜作为抗原制成口服疫苗的是_________。
答案:（1）宿主细胞的核糖体 RNA复制酶（或RNA聚合酶或依赖于RNA的RNA聚合酶） （2）9000 （3）翻译的模板；复制的模板；病毒的重要组成成分 （4）体液免疫和细胞免疫 （5）VP4 VP1
解析:（1）图中的M物质是一条多肽链，由于EV71病毒没有细胞器，其合成的场所是宿主细胞的核糖体；①、②过程是以RNA为模板合成RNA的过程需要的是RNA复制酶（或RNA聚合酶或依赖于RNA的RNA聚合酶）。
（2）病毒是由+RNA合成+RNA的过程：需要先以+RNA为模板合成-RNA，再以-RNA为模板合成+RNA，也就是合成了一条完整的双链RNA，在这条双链RNA中A=U，G=C，根据题目中的条件，在病毒+RNA中（假设用第1条链来表示）（A1+U1）=40%，而互补链-RNA中（假设用第2条链来表示）（A2+U2）=（A1+U1）=40%，所以两条互补链中A+U占双链RNA碱基数的比例是A+U=40%，则G+C=60%，所以病毒基因组+RNA为模板合成一条子代+RNA的过程共需要碱基G和C碱基数是7500×2×60%=9000。
（3）由图中可以看出+RNA的功能是作为翻译的模板翻译出新的蛋白质；也作为复制的模板形成新的+RNA；还是病毒的组成成分之一。
（4）EV71病毒感染机体后进入内环中首先会引发体液免疫产生抗体；病毒进入宿主细胞后，会引发细胞免疫。
（5）由于VP4包埋在衣壳内侧不适合作为抗原制成疫苗；由于VP1不受胃液中胃酸的破坏，口服后不会改变其性质，所以更适合制成口服疫苗。
5.（2014北京卷）人感染乳头瘤病毒(HPV)可诱发宫颈癌等恶性肿瘤。研究结构为评估某种HPV疫苗的效果，在志愿者中进行接种。一段时间后，统计宫颈癌出现癌前病变(癌变前病理变化，可发展为恶性肿瘤)的人数，结果见表。
（1）为制备该疫苗，将HPV外壳蛋白L1基因与________连接，导入受体细胞。受体细胞将目的基因转录，再以___________为原料翻译出L1蛋白。这样就获得疫苗有效成分。
（2）人体接种该疫苗后，________作为抗原刺激机体产生特异性抗体。一旦HPV侵入机体，______会迅速增殖分化，产生大量抗体。这些抗体与游离的HPV结合，阻止HPV_______。故A2组出现癌前病变比例明显低于对照组。
（3）B1组人群中出现癌前病变比例显著高于_________组，据此推测HPV是诱发癌前病变的因素之一。
（4）B2组与B1组人群出现癌前病变比例没有明显差异，原因可能是该疫苗未能明显诱导_______清除体内HPV。
（5）综上所述，该疫苗可用于宫颈癌的_____。
答案：（1）载体 氨基酸 （2）L1蛋白 记忆(B)细胞 吸附宿(寄)主细胞（3）A1 （4）细胞免疫 （5）预防
解析：（1）HPV外壳蛋白L1基因(目的基因)与载体连接构建成基因表达载体，导入受体细胞；目的基因转录、翻译出L1蛋白，翻译过程以mRNA为模板，以氨基酸为原料。
（2）接种后疫苗后，疫苗中的L1蛋白作为抗原刺激机体产生免疫反应，产生抗体和浆细胞、记忆细胞等，当HRV再次侵入机体将发生二次免疫，记忆细胞迅速增殖分化，产生记忆细胞和浆细胞，浆细胞分泌抗体，这些抗体与游离的HPV结合，阻止HPV吸附宿(寄)主细胞。
（3）表中，B1组人群中出现癌前病变比例显著高于A1组。
（4）病毒入侵机体后主要引发细胞免疫。