2025年上学期高三生物诺贝尔奖相关试题

2025年上学期高三生物诺贝尔奖相关试题一、选择题（每题6分，共36分）1.调节性T细胞的功能与外周免疫耐受2025年诺贝尔生理学或医学奖授予外周免疫耐受机制的研究，其中坂口志文发现的调节性T细胞（Treg）是关键。下列关于Treg的叙述错误的是（）A.Treg可通过分泌抑制性细胞因子（如IL-10、TGF-β）抑制效应T细胞活性B.Treg表面特异性表达转录因子Foxp3，该蛋白是其功能维持的关键C.Treg仅在胸腺中发育成熟，外周组织中无法通过其他T细胞转化形成D.Treg缺陷会导致免疫系统过度激活，引发自身免疫性疾病答案：C解析：Treg的来源包括胸腺发育的自然调节性T细胞（nTreg）和外周幼稚T细胞在特定细胞因子（如TGF-β、IL-2）诱导下分化的诱导性调节性T细胞（iTreg），C项错误。A、B、D项均正确：Treg通过分泌抑制性细胞因子或直接接触抑制效应细胞，Foxp3是其标志性转录因子，缺陷会导致自身免疫病（如IPEX综合征）。2.外周免疫耐受的分子机制布伦科和拉姆斯德尔发现了与Treg功能相关的关键基因。若某患者因基因突变导致Foxp3蛋白表达缺失，最可能出现的免疫异常是（）A.B细胞无法分化为浆细胞，体液免疫完全丧失B.效应T细胞攻击自身组织，引发多发性硬化症C.巨噬细胞吞噬功能增强，导致过敏反应加剧D.树突状细胞无法呈递抗原，adaptive免疫无法启动答案：B解析：Foxp3是Treg的核心调控基因，其缺失会导致Treg功能丧失，外周免疫耐受被打破，效应T细胞攻击自身组织，引发自身免疫病（如多发性硬化症攻击神经髓鞘），B项正确。A项与B细胞分化无关，C项过敏反应与IgE相关，D项树突状细胞抗原呈递功能不受Foxp3直接影响。3.临床应用：自身免疫病的治疗策略基于2025年诺奖成果，下列治疗类风湿关节炎（一种自身免疫病）的方案中，理论上最有效的是（）A.注射抗IL-6受体单克隆抗体，阻断炎症信号B.回输体外扩增的健康人Treg细胞，重建免疫耐受C.口服免疫抑制剂环孢素，抑制所有T细胞增殖D.接种针对自身抗原的灭活疫苗，诱导免疫耐受答案：B解析：类风湿关节炎是Treg功能不足导致的自身免疫病，回输体外扩增的Treg可特异性恢复外周免疫耐受，B项最具针对性。A项属于非特异性抗炎治疗，C项会抑制正常免疫功能，D项疫苗接种可能加剧自身免疫反应。4.调节性T细胞的分化与维持下列关于Treg分化和功能维持的叙述，错误的是（）A.IL-2通过激活STAT5信号通路促进Foxp3表达B.Treg表面高表达IL-2受体α链（CD25），竞争性结合IL-2抑制效应T细胞增殖C.转化生长因子-β（TGF-β）可诱导幼稚T细胞分化为iTregD.Treg的抑制功能具有抗原特异性，仅对自身抗原起作用答案：D解析：Treg的抑制作用无抗原特异性，可通过旁分泌细胞因子或接触抑制多种效应细胞（包括自身反应性T细胞和外来抗原激活的效应细胞），D项错误。A、B、C项正确：IL-2/STAT5通路是Foxp3表达的关键信号，CD25高表达使Treg优先获取IL-2，TGF-β是iTreg分化的核心诱导因子。5.诺贝尔生理学或医学奖成果的科学史意义2025年诺奖成果与1995年诺贝尔生理学或医学奖（授予免疫系统“克隆选择学说”）的共同贡献是（）A.阐明了B细胞抗体多样性的产生机制B.揭示了免疫系统识别“自我”与“非我”的分子基础C.证明了T细胞在适应性免疫中的中心地位D.发现了免疫细胞的程序性死亡机制答案：B解析：1995年诺奖的克隆选择学说解释了免疫系统如何通过抗原受体特异性识别并清除病原体（非我），2025年诺奖的外周免疫耐受机制解释了如何避免攻击自身组织（自我），二者共同揭示了免疫系统区分“自我”与“非我”的核心逻辑，B项正确。A项为1987年诺奖（抗体基因重排），C项为1996年诺奖（T细胞受体），D项为2002年诺奖（细胞凋亡）。6.实验设计与结果分析为验证Treg的免疫抑制作用，某研究团队进行了如下实验：实验组：将正常小鼠的Treg与效应T细胞共培养，加入靶细胞对照组：仅将效应T细胞与靶细胞共培养结果：实验组靶细胞存活率显著高于对照组下列对实验的改进方案中，能进一步验证Treg抑制作用特异性的是（）A.增加一组实验：Treg与靶细胞单独共培养，检测靶细胞存活率B.更换靶细胞类型，重复实验观察是否仍有抑制效应C.加入IL-2中和抗体，观察Treg抑制效应是否减弱D.用Foxp3基因敲除小鼠的Treg替代正常Treg，重复实验答案：D解析：要验证Treg抑制作用的特异性，需排除其他细胞的干扰。用Foxp3敲除小鼠的Treg（功能缺陷）作为实验组，若抑制效应消失，则证明正常Treg的抑制作用依赖Foxp3，具有特异性，D项正确。A项验证Treg是否直接杀伤靶细胞，B项验证靶细胞普适性，C项验证IL-2在抑制中的作用，均与特异性无关。二、非选择题（共64分）7.调节性T细胞的发现与功能（18分）2025年诺贝尔生理学或医学奖得主坂口志文在1995年首次发现：将正常小鼠的CD4⁺T细胞转移到裸鼠（无胸腺，缺乏T细胞）体内，不会引发自身免疫病；若去除CD4⁺T细胞中表达CD25的亚群，则会导致裸鼠出现严重自身免疫病。（1）根据上述实验，推测CD4⁺CD25⁺T细胞的功能是__________。（3分）（2）后续研究发现，该亚群细胞特异性表达转录因子Foxp3。为探究Foxp3与Treg功能的关系，研究者构建了Foxp3⁺细胞特异性敲除小鼠，观察到小鼠出现严重的自身免疫病（如肠炎、糖尿病）。请从分子水平解释该现象：。（6分）（3）临床研究发现，部分自身免疫病患者体内Treg数量正常但功能缺陷，可能的原因有（答出2点即可）。（6分）（4）从进化角度分析，Treg的存在对生物体的意义是__________。（3分）答案：（1）抑制自身反应性T细胞，维持外周免疫耐受（2）Foxp3是Treg功能的关键调控因子，敲除后Treg无法分泌抑制性细胞因子（如IL-10、TGF-β），也无法通过细胞表面分子（如CTLA-4）与靶细胞结合，导致效应T细胞过度激活并攻击自身组织（3）①Foxp3基因发生错义突变，导致蛋白活性降低；②Treg表面IL-2受体（CD25）表达减少，无法响应IL-2信号维持存活；③效应T细胞对Treg的抑制信号产生抵抗（4）在清除病原体的同时避免自身免疫损伤，提高生物体对环境的适应能力8.基因调控与信号通路（20分）布伦科和拉姆斯德尔通过定位克隆技术发现，Scurfy小鼠（表现为严重自身免疫病）的突变基因位于X染色体上，该基因编码Foxp3蛋白。图1为Foxp3基因表达调控的部分通路。（1）图中TCR（T细胞受体）与抗原-MHC复合物结合后，通过__________（信号分子）激活NFAT转录因子，该过程体现了细胞膜的__________功能。（4分）（2）若NFAT与Foxp3基因启动子的结合受阻，会导致Treg的__________（数量/功能）下降，原因是__________。（6分）（3）已知IL-2与IL-2受体（CD25）结合后可激活STAT5，STAT5与Foxp3基因启动子结合能增强转录。请在图1中补充IL-2-STAT5通路对Foxp3表达的调控关系，并标注关键分子和方向。（4分）（4）某药物可特异性激活STAT5磷酸化，推测该药物在临床上可用于治疗__________（填“自身免疫病”或“免疫缺陷病”），理由是__________。（6分）答案：（1）钙离子（Ca²⁺）/第二信使；信息交流（2）功能；NFAT无法启动Foxp3基因转录，导致Treg缺乏标志性蛋白，抑制效应细胞的功能下降（3）（示意图）IL-2→CD25（IL-2受体）→STAT5（磷酸化）→结合Foxp3启动子→促进转录（箭头标注方向）（4）自身免疫病；激活STAT5可增强Foxp3基因表达，提高Treg数量和功能，抑制自身反应性T细胞，重建外周免疫耐受9.临床转化与伦理思考（26分）基于外周免疫耐受机制的研究，科学家开发了多种免疫治疗策略（如图2）。（1）CAR-Treg细胞疗法：利用基因工程技术将患者T细胞改造成表达嵌合抗原受体（CAR）的Treg，回输体内后可特异性富集于炎症部位。①CAR的设计需包含__________（抗原结合区）和__________（胞内信号区），前者保证Treg靶向炎症组织，后者维持其抑制功能。（4分）②与传统药物治疗相比，CAR-Treg疗法的优势是__________（答出2点）。（4分）（2）基因编辑治疗IPEX综合征：IPEX综合征是因Foxp3基因突变导致的严重自身免疫病。研究者利用CRISPR-Cas9技术修复患者造血干细胞中的Foxp3突变基因，再回输体内。①造血干细胞在体内分化为Treg的过程中，Foxp3基因的表达受__________（填“细胞内外环境”或“基因序列”）调控，该过程的实质是__________。（4分）②基因编辑技术可能面临的伦理争议是__________。（3分）（3）癌症免疫治疗的双向调节：Treg在肿瘤微环境中过度富集会抑制抗肿瘤免疫，而在自身免疫病中功能不足。①请提出一种通过调控Treg治疗癌症的策略：。（3分）②结合2025年诺奖成果，分析“免疫检查点抑制剂（如PD-1抗体）”在癌症治疗中可能引发自身免疫副作用的原因：。（4分）③为减少上述副作用，可设计的联合治疗方案是__________。（4分）答案：（1）①单克隆抗体片段（scFv）；CD3ζ链/4-1BB共刺激结构域②靶向性强，减少对正常组织的损伤；一次治疗长期有效，避免反复给药（2）①细胞内外环境；基因的选择性表达②可能对生殖细胞造成编辑，导致遗传信息改变（或：技术滥用可能引发社会伦理问题）（3）①特异性清除肿瘤微环境中的Treg（如用CAR-T细胞靶向Treg表面分子）②PD-1抗体解除效应T细胞的抑制，同时可能打破外周免疫耐受，导致效应T细胞攻击自身组织③联合使用低剂量PD-1抗体与Treg扩增剂，在增强抗肿瘤免疫的同时维持外周耐受三、选做题（15分，任选一题作答）10.科学探究与创新思维2025年诺奖得主坂口志文在筛选CD4⁺T细胞亚群时，最初假设“所有T细胞均具有免疫激活功能”。但实验中发现，去除CD25⁺亚群后小鼠出现自身免疫病，从而推翻假设并发现Treg。（1）这一研究过程体现了科学探究的__________（填“归纳法”或“演绎法”）。（3分）（2）若你是研究团队成员，在发现CD25⁺T细胞的抑制现象后，还需设计哪些实验验证其功能？（至少答出2项）（12分）答案：（1）演绎法（通过假设-实验-推翻假设-新假设的过程）（2）①体外实验：将CD25⁺T细胞与效应T细胞、靶细胞共培养，检测效应T细胞的增殖速率和细胞因子（如IFN-γ）分泌量；②体内实验：将CD25⁺T细胞回输到裸鼠体内，观察自身免疫病是否缓解；③特异性标记实验：用荧光标记CD25⁺T细胞，追踪其在体内的分布（如炎症部位）；④基因敲除实验：敲除CD25基因，观察小鼠是否出现类似Treg缺陷的表型。11.科技前沿与社会影响外周免疫耐受机制的发现推动了自身免疫病和癌症治疗的革命，但也面临商业化挑战（如CAR-Treg疗法成本高昂）。（1）从技术转化角度，提出2项降低CAR-Treg疗法成本的方案：__________。（6分）（2）结合“健康中国2030”战略，简述基础医学研究（如诺奖成果）对公共卫生的意义。（9分）答案：（1）①开发通用型CAR-Treg（使用健康人iPSC诱导分化，降低个性化制备成本）；②优化培养体系，用化学成分明确的培养基替代血清，提高细胞扩增效率（2）①推动疾病早期诊断：基于Treg标志物开发自身免疫病筛查试剂盒；②降低治疗负担：通过基础研究转化的靶向药物（如Foxp3激活剂）减少副作用；③提升国民健康水平：为慢性病（如类风湿关节炎）提供根治性疗法，降低医保支出；④培养科研