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高考生物:新冠情境试题的预测

新冠肺炎逝者脾脏(人体最大的免疫器官)明显缩小,淋巴细胞数量明显减少。本来当血液中出现病菌、抗原时,脾脏中的巨噬细胞、淋巴细胞会将其“吃掉”,发挥免疫作用。

脾脏受损、免疫系统必下降。新冠肺炎逝者的心肌细胞变性、坏死以及部分血管内皮脱落等病理指标变化。可能导致心功能出现障碍,同时还会引起冠状动脉斑块,容易诱发心血管疾病。
肠胃内壁横截面

高中生物中的病毒知识

SARS-CoV-2隶属是一种单股正链RNA病毒
SARS-CoV-2模式图(引用自Wiki百科)
SARS-CoV-2的侵染过程分为7个步骤(如下图):(1)病毒S蛋白和宿主细胞膜上的ACE2“接头”,一旦“暗号”对上,细胞胞吞病毒,将病毒“请”进细胞;(2)溶酶体帮助病毒溶解囊膜和结构蛋白;(3)病毒正好借此将RNA释放,利用宿主细胞的核糖体翻译病毒早期蛋白;(4)病毒利用RNA指导的RNA聚合酶大量复制病毒的遗传物质;(5)大量翻译结构蛋白;(6)在高尔基体将病毒的遗传物质和结构蛋白组装成新的病毒;(7)新病毒利用宿主细胞的膜泡运输系统,通过胞吐释放出去,完成整个生活史。
SARS-CoV-2的生活史(引用自Fung & Liu 2019)

 SARS-CoV-2遗传信息的传递过程

追踪高考

(2017·全国I)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒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_________________。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
【题目分析】
本题利用确定病毒的类型这一探究情境,立足科学探究这一学科核心素养。同位素标记法是高中生物课程中常出现的科学探究方法,而利用同位素标记法设计对照实验、预测相互印证的实验结果和给出相应结论则体现出对实践操作能力的考察。科学探究建立在必备知识的基础之上,只有充分理解核糖核酸和脱氧核糖核酸构成上的差异,发现RNA中尿嘧啶和DNA中胸腺嘧啶的差别,同时联系病毒借助宿主细胞增殖、利用宿主细胞的核酸合成遗传物质的事实,才能准确作答。
【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并检测其放射性。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并检测其放射性。   
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。】   

(2018·天津)甲型流感病毒RNA病毒,易引起流感大规模流行。我国科学家在2017年发明了一种制备该病毒活疫苗的新方法,主要环节如下。
(1)改造病毒的部分基因,使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力。以病毒RNA为模板,逆转录成对应DNA后,利用___________技术扩增,并将其中某些基因(不包括表面抗原基因)内个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列。与改造前的基因相比,改造后的基因表达时不能合成完整长度的___________,因此不能产生子代病毒。将该改造基因、表面抗原等其他基因分别构建重组质粒,并保存。【PCR  多肽(或蛋白质)】
(2)构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞。设计合成一种特殊tRNA的基因,其产物的反密码子能与(1)中的终止密码子配对结合,并可携带一个非天然氨基酸(Uaa)。将该基因与___________连接后导入宿主细胞。提取宿主细胞的__________进行分子杂交鉴定,筛选获得成功表达上述tRNA的转基因宿主细胞。【载体 总RNA】
(3)利用转基因宿主细胞制备疫苗。将(1)中的重组质粒导入(2)中的转基因宿主细胞,并在补加__________的培养基中进行培养,则该宿主细胞能利用上述特殊tRNA,翻译出改造病毒基因的完整蛋白,产生大量子代病毒,用于制备疫苗。特殊tRNA基因转录时,识别其启动子的酶是_________。
A.病毒的DNA聚合酶
B.宿主的DNA聚合酶
C.病毒的RNA聚合酶
D.宿主的RNA聚合酶
【非天然氨基酸(Uaa)  D】
(4)上述子代病毒不能在正常宿主细胞中增殖,没有致病性,因此不经灭活或减毒即可制成疫苗。与不具侵染性的流感病毒灭活疫苗相比,该病毒活疫苗的优势之一是可引起_________免疫,增强免疫保护效果。【细胞】
【题目分析】
基于甲型流感病毒疫苗制备的生活实践情境,本题考察了基因工程、基因表达、免疫调节多个方面的必备知识。特别是题目整体以技术环节的文字叙述呈现,重点考察了阅读理解能力、信息整理能力,以及将所学基因表达知识迁移到新情境的思维认知能力。本题引导学生关注新颖的疫苗制备的技术路线,并比较这一技术路线与传统灭活病毒疫苗的区别,学以致用,锻炼批判性思维能力,鼓励学生不断创新。
易错的是,(2)中第2个空,不可以填“总DNA”,题中要求“筛选获得成功表达转基因的宿主细胞”,如果获得总DNA则无法检测是否成功表产生了期望的tRNA;(4)中,传统上制成疫苗的灭活病毒只能作为抗原引发体液免疫,本题叙述的疫苗可以侵入细胞,之后引起细胞免疫,但由于不会增殖成子代病毒所以不具有致病性。
(2019·北京)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。【活细胞 吸附】
(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。【浆/效应B】
(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_______。
【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)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
【a c e】
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。【D63 流感病毒】
③依据本实验结果提出疫苗研制的思路___________。【可选用NA制备流感疫苗】
(5)若你已被确诊为流感患者,请例举具体的应对措施 __________。
【包括遵医嘱治疗和避免病毒传播两个方面(合理即可)】
【题目分析】
本题既涉及接种流感疫苗和应对传染病的生活实践情境,又涉及检测流感抗体效果进而研制疫苗的学习探索情境,(1)(2)(3)注重考察病毒增殖和免疫调节的必备知识,(4)注重实验设计能力和数据处理能力,(5)体现了学科核心素养中“崇尚健康文明的生活方式”的社会责任。易错的是:(4)中第②问不可以答“NA蛋白”,因为该实验直接使用了流感病毒,抗体如果结合流感病毒除NA蛋白之外的其他部分就无法作为对照抗体;(4)中第③问不可以答“选用NA抗体制备流感疫苗”,疫苗是用失活或减毒的病原生物或其抗原性物质所制成的用于预防接种的生物制品,注射NA抗体不能引起机体自身对NA及流感病毒的特异性免疫。
(高考预测)自2019年12月,武汉出现新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的肺炎疫情以来,我国政府与世卫组织通力合作,全力防控,疫情目前已得到初步遏制。现在科学家完成了新型冠状病毒的全基因组测序。
(1)经研究科学家发现新型冠状病毒的主要成分是RNA和蛋白质。新型冠状病毒的遗传物质是__________,组成该物质的单体在新型冠状病毒中共有____种。
(2)如图所示,新型冠状病毒由RNA和蛋白质“N”构成的内核与外侧的囊膜共同组成,囊膜的主要成分是磷脂和镶嵌其上的3种蛋白质“M”、“E”和“S”。 新型冠状病毒的基因组RNA可直接作为模板,利用宿主细胞的__________(细胞器)合成病毒的__________酶,再利用该酶完成病毒遗传物质的复制。再次侵染过程中,科学家发现新型冠状病毒的囊膜蛋白“S”可以和宿主细胞膜上的________相结合,进一步介导病毒囊膜与细胞膜融合。病毒囊膜能够与细胞膜融合的原因是________________________________________________________。
(3)新型冠状病毒侵入人体后,首先要突破皮肤、粘膜和吞噬细胞等的阻挡和攻击,上述免疫方式称为_____________________免疫。新型冠状病毒若侵入肺泡细胞,会被___________________细胞识别,并使宿主细胞裂解死亡。新型冠状病毒释放后,被____________细胞所产生的___________特异性结合,使其失去感染能力,最终被吞噬细胞吞噬。
(4)冠状病毒除人类外,还可感染蝙蝠、老鼠、骆驼、刺猬等多种哺乳动物以及鸟类。目前已知的人类冠状病毒共有7种。与2003年的SARS相比,两种疾病都出现在冬季,早期病例都与接触野生动物有关。非典疫情中的中间宿主被证明是果子狸,最终病毒的来源则是中华菊头蝠。从科学的角度分析,为避免病原体通过野生动物传播给人类,你认为可行的策略有哪些?(至少从两个角度回答)
【题目分析】
本题内容既考察涉及病毒的基本组成、细胞的结构与功能、免疫系统功能等知识点,又涉及生物学学科核心素养中“崇尚健康文明的生活方式”的社会责任。其中(1)(2)(3)注重病毒增殖和免疫调节的必备知识,(2)第一空需要结合中心法则进行推理。(4)侧重考察野生动物保护与公共卫生方面的素养。
【参考答案】
(1)RNA;4
(2)RNA聚合;核糖体;受体;细胞膜具有一定的流动性
(3)非特异性免疫;效应T;浆(或效应B);抗体
(4)
①严格遵守相关法规,不捕捉、贩卖和食用野生动物。
②做好家畜、家禽的检验检疫工作,做好卫生防疫工作,避免野生动物病原通过家禽、家畜传播给人类。(合理即可)
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