第01讲病毒全盘点-备战2023年高考生物核心考点讲练

专题一细胞生物学第01讲病毒全盘点【学习目标】1.借助“病毒”，探究、深挖、串联与之相关的知识点，通过构建网络加强知识联系。2.通过“病毒”相关问题的探究，培养知识迁移、发散思维和解答实际情境问题的能力。【学习过程】探究点1新冠病毒的组成和结构【情境引领】新冠病毒是由RNA和蛋白质“N”构成的内核与外侧的囊膜共同组成的，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”，如图。新冠肺炎的病原体依靠囊膜上的刺突糖蛋白(S蛋白)以人类细胞膜上的血管紧张素转换酶2(ACE2)作为侵入的受体。ACE2蛋白广泛分布在人体内皮细胞膜上，因此新冠病毒可以入侵肺泡细胞、肾细胞、生殖道细胞等内皮细胞。虽然入侵的细胞广泛，但是严重的炎症反应主要出现在肺部。【教材追根】1.刺突糖蛋白的基本组成单位是____________________。2.从物质组成角度分析，与细胞的组成成分相比，新冠病毒在种类上含有________________，新冠病毒主要由___________________元素组成。3.请从结构与功能的角度解释为什么病毒的生活方式为寄生？4.新冠病毒所具有的多种蛋白质是怎样合成的？5.根据遗传物质的化学组成，可将病毒划分为DNA病毒和RNA病毒两种类型。请利用放射性同位素标记法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定新冠病毒的类型，简要说明实验思路、结果及结论。实验思路：结果及结论：【评价检测】1.(单选)亚病毒是一类比病毒更为简单，仅具有某种核酸不具有蛋白质，或仅具有蛋白质而不具有核酸，能够侵染动、植物的微小病原体。正确的是C.亚病毒都含有C、H、O、N、P、S等化学元素D.亚病毒没有代谢系统，不能以分裂的方式进行增殖2.(不定项)病毒SV40对猿猴细胞的裂解感染可分成三个不同的时相。在感染了寄主细胞之后，有一段长达8～12小时的潜伏期，在这个期间，病毒颗粒脱去蛋白质外壳，同时DNA逐渐转移到寄主细胞核内；紧接着的4小时为早期时相，此时发生早期mRNA和早期蛋白质的合成，并出现病毒诱导寄主细胞DNA合成异常；在这以后的36小时称为晚期时相，进行病毒DNA、晚期mRNA和晚期蛋白质的合成并进行病毒颗粒的组装。大约在感染的第三天，细胞裂解，平均每个细胞可释放出105个病毒颗粒。正确的是A.SV40只能感染猿猴细胞以及人体细胞等，可能与病毒蛋白质外壳有关C.SV40可能会导致宿主细胞发生癌变，此过程主要发生在晚期时相32P标记的SV40感染细胞，繁殖多代后细胞裂解释放出的病毒颗粒中，只有少数含有放射性探究点2新冠病毒的增殖、遗传信息传递和生物进化【情境引领】新冠病毒的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；溶酶体帮助病毒溶解囊膜和结构蛋白，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；病毒利用RNA指导的RNA聚合酶大量复制病毒的遗传物质，并大量翻译结构蛋白；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；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(如图所示)。【教材追根】1.新冠病毒通过_______方式进出细胞，原因是______________，体现了细胞膜具有______________的特点。2.能否利用噬菌体侵染细菌实验的原理和方法，分别用放射性同位素32P、35S标记RNA和蛋白质的新冠病毒，侵染人肺细胞的方法来探究新冠病毒的遗传物质是RNA还是蛋白质？请分析原因。3.依据材料，写出新冠病毒的简要增殖过程。4.新冠病毒容易突变的原因是___________________________________。5.依据材料，以类似中心法则的形式写出新冠病毒的遗传信息传递途径。【评价检测】1.(单选)2020年诺贝尔生理学或医学奖颁给了发现丙肝病毒的三位科学家。丙肝病毒是单股正链RNA病毒，用＋RNA表示。其主要侵染肝细胞，可引发肝炎。如图表示丙肝病毒的增殖和表达过程。对多个丙肝病毒进行分析比较，发现其核苷酸和氨基酸序列存在较大差异。目前尚无有效的疫苗预防丙肝。错误的是B.丙肝病毒的遗传物质是单链RNA，结构不稳定，易发生变异，导致丙肝疫苗研制困难较大C.丙肝病毒的RNA中，每个核糖均与两个磷酸基团相连①消耗的嘧啶核苷酸数等于过程②消耗的嘌呤核苷酸数2.(不定项)肠道病毒EV71为单股正链(+RNA)病毒，能引起手足口病、无菌性脑膜炎、脑干脑炎和脊髓灰质炎样的麻痹等多种神经系统疾病。如图为肠道病毒EV71在宿主细胞内增殖的示意图，负链(-RNA)是与正链(+RNA)互补的单链。错误的是A.N首先识别+RNA上起始密码子后才能启动①过程D.①②③过程中的碱基互补配对方式完全相同探究点3新冠病毒的检测与预防【情境引领】一、检测原理——PCR技术目前采用RT-PCR技术(逆转录荧光PCR技术)。在PCR反应体系中，包含一对特异性引物以及一个Taqman探针，该探针为一段特异性寡核苷酸序列，两端分别标记了报告荧光基团和淬灭荧光基团。探针完整时，报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收；若反应体系存在靶序列，PCR反应时探针与模板结合，DNA聚合酶沿模板利用酶的外切酶活性将探针降解，报告基团与淬灭基团分离，发出荧光。每扩增一条DNA链，就有一个荧光分子产生(如图1)。荧光定量PCR仪能够检测出荧光到达预先设定阈值的循环数(Ct值)，其中Ct值与病毒核酸浓度有关，病毒核酸浓度越高，Ct值越小(如图2)。二、免疫预防——接种疫苗S蛋白是新冠病毒识别并感染靶细胞的重要蛋白，作为抗原被宿主免疫系统识别并应答，因此S蛋白是新冠疫苗研发的重要靶点。下表是不同类型新冠疫苗研发策略：类型研发策略灭活疫苗新冠病毒经培养、增殖，用理化方法灭活后制成疫苗腺病毒载体疫苗利用改造后无害的腺病毒作为载体，携带S蛋白基因，制成疫苗。接种后，S蛋白基因启动表达亚单位疫苗通过基因工程方法，在体外合成S蛋白，制成疫苗核酸疫苗将编码S蛋白的核酸包裹在纳米颗粒中，制成疫苗。接种后，在人体内产生S蛋白减毒流感病毒载体疫苗利用减毒流感病毒作为载体，带S蛋白基因，并在载体病毒表面表达S蛋白，制成疫苗三、细胞因子风暴——免疫过度细胞因子风暴是指机体感染微生物后引起体液中多种细胞因子快速大量产生的现象。细胞因子(白细胞介素、干扰素等)能够增强免疫细胞的功能，而过多的细胞因子会使免疫细胞持续激活和扩增，进而攻击正常细胞，引发“过度免疫”，导致人体器官损伤，甚至导致器官衰竭。临床上常用免疫抑制剂抑制机体过度的免疫调节，防止细胞因子风暴对正常的器官造成损伤。【教材追根】1.依据材料一，新冠病毒是一种单链RNA病毒，检测时取检测者的mRNA，在PCR反应体系中逆转录酶的作用下合成cDNA，在反应体系中还应加入的物质包括_____________________________________________。2.材料一图2中“平台期”出现的最可能的原因是_________________________________。理论上，在检测过程中，有荧光标记的“杂交双链”出现，则说明检测结果呈______(填“阴”或“阳”)性，但为了保证检测结果的准确性，一般要达到或超过阈值时才确诊，Ct值越大表示被检测样本中病毒数目________(填“越多”或“越少”)。3.当新冠病毒侵入机体时，机体免疫的大体过程是怎样的？4.接种普通新冠疫苗后，体内抗体的量下降很快说明了____________________________，给我们的启发是________________________________________________。5.科学家在研究新冠病毒治疗的过程中，针对重症病人在缺乏疫苗和特效治疗药物的前提下，“血浆治疗”也是一种探索性治疗方法。“血浆疗法”中需要________________（人员）的血浆，治疗原理是____________________________________________。6.依据材料二，与普通疫苗相比，你认为核酸疫苗有哪些优点？7.依据材料三，试说明新冠肺炎患者出现呼吸困难的原因。【评价检测】1.(单选)新型冠状病毒的检测方法目前主要有核酸检测法和抗体检测法。错误的是B.感染早期，会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况C.患者康复后，会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况D.感染该病毒但无症状者，因其体内不能产生抗体不适用抗体检测法检测2.(不定项)2020年5月22日，世界权威医学期刊《柳叶刀》杂志在线刊登了中国陈薇团队研发的重组腺病毒疫苗Ⅰ期人体(108位志愿者)试验临床数据结果：安全、能诱导免疫反应。重组腺病毒疫苗是一种重组的基因工程产品，用不会使人体致病的腺病毒作为载体，把克隆出来的编码新冠病毒S蛋白(介导新冠病毒感染细胞的成分)基因装入载体腺病毒，注入人体，进入人体细胞，表达出S蛋白，刺激人体产生针对新冠病毒的免疫应答。正确的是A.重组腺病毒疫苗包括S蛋白基因、启动子、终止子和标记基因等C.重组腺病毒疫苗引发的体液免疫中有抗原呈递细胞、T细胞的参与D.重组腺病毒疫苗引起免疫反应后相应淋巴细胞增多，细胞周期将变长探究点4新冠病毒与稳态调节【情景引领】新型冠状病毒侵入正常人体后会引起机体发热，发热过程分为体温上升期、高温持续期和体温下降期。如图为体温上升期机体体温调节过程示意图，其中体温调定点是为调节体温于恒定状态，下丘脑体温调节中枢预设的一个温度值，正常生理状态下为37℃。除此之外，另有研究表明新冠病毒可以攻击人体肺泡细胞引发肺炎，重症患者会出现呼吸困难、低氧血症、酸中毒等症状，表现出呼吸急促；并检测到肺组织间隙和肺泡渗出液中有蛋白质、红细胞等成分从而导致肺水肿。【教材追根】1.新冠病毒导致发热原因是__________________________________________________。2.体温上升期的调节方式有________________________，体温上升期、高温持续期散热量是否等于产热量？为什么？3.高温持续期人体有时会出现脱水现象，机体如何重吸收水分？4.请推测重症患者出现呼吸急促、肺水肿的原因。呼吸急促：肺水肿：【评价检测】1.(单选)诺如病毒感染可能会引起腹泻，导致体内水分大量流失，同时也会失去一部分钠、钾等无机盐，引起口唇干燥、尿量减少、尿液发黄等脱水症状，也会影响消化道对营养物质的吸收，还常伴有发热的现象。错误的是2.(不定项)丙型肝炎是由丙型肝炎病毒感染导致的一种肝病，是一种传染病，患者会出现肝水肿和转氨酶升高等表现。临床治疗需要注意水、电解质的平衡，以维持内环境的稳态，同时还需关注转氨酶、血氧饱和度等生化指标的变化。下列叙述正确的是A.血氧饱和度正常，能够避免体内细胞进行过量的无氧呼吸产生乳酸危害健康B.正常人转氨酶的参考值是0～40U/L，说明人体内环境稳态是在一定范围内保持相对稳定状态C.病毒寄生肝细胞中后，会利用肝细胞的原料在自己的核糖体上合成相关蛋白质D.肝脏是蛋白质代谢的主要场所。若出现病变，机体会因为蛋白质合成量不足而出现组织水肿【跟踪检测】1.(单选)HIV病毒为逆转录病毒，其遗传物质逆转录形成的DNA可通过核孔整合到T细胞的基因组中。T细胞的细胞核中存在组蛋白，主要与DNA结合，使DNA被折叠、打包、压缩，DNA经折叠后被压缩，经压缩后的DNA序列被固定在细胞核中的骨架上，并且压缩后不易被核酸酶降解，mRNA则不会发生以上的压缩、折叠及被分解的过程，但mRNA需在细胞核中完成加工才能出细胞核。正确的是A.核DNA为体积较大的双链结构，因此不能通过核孔进入细胞质B.能通过核孔进入细胞核的物质只有蛋白质，RNA可通过核孔出细胞核C.被HIV侵染的T细胞的细胞质中，存在U与A、A与T的配对方式D.核DNA无法随意移动与组蛋白和细胞骨架有关，mRNA的加工与核酸酶有关2.(不定项)狂犬病病毒是一种嗜神经病毒，可由神经肌肉接点处入侵神经细胞，过程如图所示。目前疫苗接种是预防和控制狂犬病发病最有效的措施。错误的是A.狂犬病病毒与乙酰胆碱(兴奋性神经递质)的受体结合，有利于兴奋的传递B.吞噬细胞吞噬侵入人体的部分病毒，此过程属于人体的第三道防线发挥作用C.人被咬伤后可注射狂犬疫苗，以刺激T细胞产生抗体直接消灭病毒D.狂犬病病毒被胞吞进入突触小体并沿着轴突逆行，与神经冲动传导方向相反3.流行性乙型脑炎(乙脑)是由乙脑病毒感染导致的中枢神经系统急性传染病。接种乙脑疫苗是防治乙脑的重要措施之一。科研人员以抗体滴度和小鼠的存活数为指标，对乙脑减毒活疫苗和乙脑灭活疫苗在机体内的免疫效果进行研究。实验材料：健康小鼠若干只，乙脑减毒活疫苗，乙脑灭活疫苗，乙脑病毒毒株，生理盐水，注射器等。(说明：抗体滴度指能与相应抗原产生阳性反应的血清最大稀释度；不考虑注射操作对实验结果的影响)(1)实验思路：①将____________________________________________，编号A、B、C组。②A组注射___________________，B组注射0.1mL乙脑减毒活疫苗，丙组注射___________作为空白对照。14天后，检测各组小鼠乙脑抗体滴度，记录数据并计算平均值。③实际免疫效果的测定。将____________注射入小鼠体内，14天后，记录各组小鼠的存活数量。(2)结果预测和分析：①抗体滴度值越大，血清中抗体的浓度________。②研究发现，接种两种疫苗后测得的抗体滴度几乎相同，但乙脑减毒活疫苗的实际免疫效果更好，请设计一个坐标，以柱形图形式表示实验结果。③根据以上结果推测，与灭活疫苗相比，减毒活疫苗免疫效果更好的原因可能是它会引发较强的________免疫。【归纳建模】通过本课题的深入探究，可以构建以“病毒”为核心的知识网络体系，建构思维模型。请在空白处，拓展需要整理的知识内容。参考答案探究点1【教材追根】1.提示：氨基酸和葡萄糖。2.提示：新冠病毒主要含有RNA、蛋白质、磷脂和糖类。元素组成主要是C、H、O、N、P。3.提示：病毒结构简单，没有为其生命活动提供物质和能量的结构，其生命活动所需物质和能量来自寄主细胞，导致其生命活动必须依赖于寄主细胞。4.提示：在宿主细胞内，利用宿主细胞的原料和结构合成。5.提示：实验思路：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，之后接种新冠病毒。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，之后接种新冠病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。结果及结论：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。探究点2【教材追根】1.提示：胞吞、胞吐；新冠病毒外有包膜；细胞膜的流动性。2.提示：不可以。因为新冠病毒侵染宿主细胞时，病毒衣壳蛋白和核酸一起进入宿主细胞，无法确定放射性来源于蛋白质还是RNA。3.提示：黏附(与受体结合)→侵入(胞吞)→合成(RNA和蛋白质)→组装→释放(胞吐)。4.提示：新冠病毒的遗传物质是RNA，为单链，结构不稳定，容易发生变异。5.提示：探究点3【教材追根】1.提示：2种引物、耐高温的DNA聚合酶、4种脱氧核苷酸、缓冲体系、荧光标记的新冠病毒核酸探针。2.提示：反应体系中的原料(引物，探针)数量一定，超出一定的循环数后，荧光标记的“杂交双链”不再增加阳越少3.提示：当病毒侵入机体时，机体会同时启动细胞免疫和体液免疫。当病毒未侵入细胞时，体液免疫发挥效应，消灭细胞外液中的病毒；一旦病毒进入细胞，细胞免疫会发挥效应，裂解靶细胞，释放出病毒，再被抗体结合或被其他免疫细胞吞噬、消灭。4.提示：特异性免疫产生的抗体和记忆细胞在机体内不是永远存在的。机体对病原体的记忆是