2025年病毒进化考试试题及答案

2025年病毒进化考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列哪项是RNA病毒进化速率显著高于DNA病毒的主要原因？A.RNA聚合酶缺乏3'-5'外切酶校正功能B.宿主细胞对RNA病毒的免疫压力更强C.RNA病毒基因组更小，突变频率更高D.RNA病毒更易发生基因重组答案：A。RNA病毒依赖RNA聚合酶（RdRp）复制，该酶通常不具备DNA聚合酶的校正功能（3'-5'外切酶活性），导致复制错误率高达10⁻³-10⁻⁵/核苷酸/复制周期，远高于DNA病毒的10⁻⁸-10⁻¹¹。2.在病毒准种（quasispecies）群体中，占据优势的变异株通常具备：A.最高的复制速率B.对宿主免疫压力的最佳逃逸能力C.与群体中其他变异株的互补适应性D.最稳定的基因组结构答案：C。准种理论强调病毒群体是由主序列和大量相关突变体组成的动态网络，优势株的适应性不仅取决于自身复制能力，还依赖于与其他突变体的协同作用（如互补缺陷基因、缓解宿主压力）。3.2024年监测到某流感病毒H3N2亚型出现HA蛋白156位氨基酸由谷氨酸（E）突变为赖氨酸（K），该突变最可能导致：A.病毒对宿主唾液酸受体的结合特异性改变B.病毒神经氨酸酶（NA）活性增强C.病毒包膜糖蛋白的抗原性显著漂移D.病毒在宿主体内的潜伏期延长答案：C。HA蛋白是流感病毒主要抗原，其抗原表位（如156位属于Sa抗原区）的氨基酸替换会直接改变抗体识别位点，导致抗原漂移（antigenicdrift），是流感疫苗需定期更新的主要原因。4.虫媒病毒（如登革病毒）通过媒介昆虫传播时，其进化受到“瓶颈效应”的显著影响，主要发生在：A.病毒从宿主血液进入蚊胃的阶段B.病毒在蚊体内复制增殖的阶段C.病毒从蚊唾液腺进入新宿主的阶段D.病毒在宿主体内扩散至靶器官的阶段答案：A。当媒介昆虫（如蚊子）叮咬感染宿主时，仅能获取极少量病毒颗粒（通常<100个），这一过程形成严格的种群瓶颈，导致病毒群体遗传多样性大幅降低，后续在蚊体内的复制由少数优势株主导。5.冠状病毒刺突蛋白（S蛋白）的受体结合域（RBD）发生N501Y突变（天冬酰胺→酪氨酸），最可能增强病毒的：A.膜融合效率B.宿主ACE2受体结合能力C.对中和抗体的逃逸能力D.在环境中的稳定性答案：B。S蛋白RBD是与宿主受体（如人ACE2）结合的关键区域，N501位于RBD的受体结合基序（RBM）内，突变为酪氨酸（Y）可通过形成额外氢键或疏水相互作用增强与ACE2的亲和力，这一突变在新冠病毒Alpha、Omicron等变种中均被证实与传播力提升相关。6.病毒基因重组（recombination）与重配（reassortment）的主要区别在于：A.重组发生在单链RNA病毒，重配发生在双链RNA病毒B.重组需要同源序列介导，重配需要分节段基因组C.重组导致基因片段交换，重配导致基因点突变D.重组由宿主酶催化，重配由病毒自身酶催化答案：B。重组是指两种病毒基因组在复制过程中发生同源序列交换（如冠状病毒的模板转换），需同源区域介导；重配特指分节段病毒（如流感病毒）在共感染细胞时交换整个基因节段，无需同源性。7.宿主的“抗病毒限制因子”（如APOBEC3、SAMHD1）对病毒进化的主要影响是：A.直接降解病毒基因组B.诱导病毒基因组发生偏向性突变C.抑制病毒进入宿主细胞D.激活宿主固有免疫应答答案：B。APOBEC3家族蛋白可催化单链DNA/RNA的胞嘧啶（C）脱氨基为尿嘧啶（U），导致G→A（DNA）或C→U（RNA）的高频突变；SAMHD1通过降解dNTP池限制病毒复制，但持续压力可能筛选出耐药突变株。这些过程均会诱导病毒基因组发生特定类型的突变，推动其适应性进化。8.下列哪种病毒进化现象属于“协同进化”（co-evolution）？A.流感病毒通过抗原漂移逃避人群免疫B.人类HIV-1从黑猩猩SIVcpz跨种传播C.宿主TRIM5α蛋白突变增强对逆转录病毒衣壳的识别D.噬菌体通过CRISPR-Cas系统逃避细菌防御答案：C。协同进化指宿主与病原体在进化过程中相互选择、动态平衡的现象。宿主TRIM5α突变（如人类TRIM5αCypA）增强抗病毒能力，病毒则可能通过衣壳蛋白突变逃逸，形成“军备竞赛”式的共进化。9.2024年某猪场爆发新型猪瘟病毒（CSFV）疫情，全基因组测序显示病毒E2糖蛋白基因存在多个插入突变，最可能的进化机制是：A.宿主RNA编辑酶（ADAR）介导的A→I突变B.病毒RdRp的复制滑动（replicationslippage）C.与同属病毒（如牛病毒性腹泻病毒）的基因重组D.宿主DNA修复酶对病毒cDNA的错误修复答案：B。RNA病毒RdRp在复制富含重复序列（如简单串联重复）的区域时，易发生模板滑动（slippage），导致核苷酸插入或缺失（indel）。猪瘟病毒E2基因的高变区常因滑动突变产生长度多态性，与抗原变异相关。10.在病毒跨种传播（zoonosis）过程中，最关键的进化事件通常是：A.病毒获得在新宿主细胞内复制的能力B.病毒适应新宿主的体温环境C.病毒突破新宿主的黏膜免疫屏障D.病毒在新宿主群体中建立持续传播链答案：D。跨种传播的成功不仅需要病毒感染单个新宿主（spillover），更需具备在新宿主群体中维持传播（sustainedtransmission）的能力，这通常需要病毒通过突变适应新宿主的传播途径（如呼吸道飞沫）、免疫压力或细胞受体。二、填空题（每空1分，共10分）1.病毒进化的基本单位是______（群体/个体），其遗传多样性主要来源于______、______和______。答案：群体；突变；重组；重配2.衡量病毒适应性的核心指标是______，在流行病学中常用______（符号）表示。答案：基本再生数（R₀）；R₀3.逆转录病毒（如HIV）的高进化速率除依赖逆转录酶的低保真性外，还与______（机制）密切相关，该过程可导致病毒基因组与宿主基因组发生______。答案：整合宿主基因组后的二次复制；重组4.2023年研究发现，新冠病毒Omicron变种的刺突蛋白存在30余个突变，其中______（突变位点）的突变被证实显著增强了对ACE2受体的亲和力，而______（突变类型）的高频出现则与免疫逃逸直接相关。答案：N501Y；抗原表位区的氨基酸替换三、简答题（每题6分，共30分）1.简述“病毒准种”理论的核心要点及其对病毒致病机制的影响。答案：准种理论认为，病毒群体是由主序列和大量相关突变体组成的动态分布（突变云），群体的适应性由整体而非单个克隆决定。其对致病机制的影响包括：（1）突变云中的少数高毒力或耐药突变体可能在宿主压力（如药物、免疫）下被选择，导致病情恶化或治疗失败；（2）不同突变体间的互补作用（如缺陷株通过功能互补恢复复制能力）可增强群体存活能力；（3）准种的高多样性增加了病毒跨种传播或逃逸疫苗的概率。2.比较自然选择与遗传漂变在病毒进化中的作用差异。答案：（1）自然选择是定向的，依赖宿主环境对病毒表型的筛选（如免疫压力选择抗原变异株，药物选择耐药株）；遗传漂变是随机的，由随机事件（如瓶颈效应、小群体传播）导致基因频率变化，与适应性无关。（2）自然选择在大群体中作用更显著，遗传漂变在小群体（如跨种传播初期、媒介昆虫吸血获取少量病毒）中主导进化方向。（3）自然选择保留的变异通常与适应性提升相关，遗传漂变可能固定中性甚至有害突变（如某些减毒突变在小群体中随机扩散）。3.以流感病毒为例，说明“抗原漂移”与“抗原转变”的区别及流行病学意义。答案：抗原漂移（antigenicdrift）是HA/NA蛋白的点突变累积，导致抗原性小幅改变，由自然选择（人群免疫压力）驱动，每年或每几年发生，是季节性流感流行的主要原因；抗原转变（antigenicshift）是分节段基因组重配（如人、禽、猪流感病毒在猪体内重组），产生全新HA/NA亚型（如H1N1→H2N2），人群普遍缺乏免疫，可引发大流行（pandemic）。流行病学意义：漂移导致疫苗需定期更新，转变则可能引发全球公共卫生危机。4.宿主的“种间屏障”（speciesbarrier）如何影响病毒跨种传播？病毒通常通过哪些进化策略突破这一屏障？答案：种间屏障包括：（1）受体不匹配（如人ACE2与动物ACE2结构差异）；（2）宿主限制因子（如TRIM5α、Mx蛋白）抑制病毒复制；（3）宿主免疫应答（如干扰素通路）清除病毒。病毒突破策略：（1）表面糖蛋白突变适应新宿主受体（如新冠病毒S蛋白RBD突变增强与人ACE2结合）；（2）获得拮抗宿主限制因子的基因（如HIV的Vif蛋白抑制APOBEC3）；（3）通过基因重组/重配获得新功能（如猪流感病毒通过重配获得人源病毒的传播相关基因）。5.温度敏感突变株（tsmutant）在病毒进化研究中有何应用价值？答案：（1）用于定位病毒基因功能：通过筛选不同温度下复制缺陷的突变株，可确定与复制、装配相关的关键基因；（2）研究病毒-宿主互作：ts突变株在非允许温度下无法复制，可用于分析宿主因子在病毒生命周期中的作用；（3）开发减毒疫苗：ts突变株在宿主体温（如37℃）下复制受限，保留免疫原性但致病性降低（如流感减毒活疫苗）；（4）追踪进化路径：通过观察ts突变株在持续传代中的回复突变，可研究病毒对温度压力的适应性进化机制。四、论述题（每题15分，共30分）1.结合新冠病毒（SARS-CoV-2）的进化历程，论述宿主免疫压力与病毒逃逸策略的动态博弈。答案：新冠病毒的进化显著受宿主免疫压力驱动，主要表现为：（1）自然感染或疫苗接种诱导的中和抗体靶向S蛋白RBD及N端结构域（NTD），筛选出逃逸突变株。例如，OmicronBA.1亚型在RBD有15个突变（如K417N、G446S、Y505H），NTD有6个插入/替换，大幅降低了中和抗体结合能力；（2）T细胞免疫压力推动病毒非结构蛋白（如NSP3、NSP4）的突变，这些蛋白通过抑制宿主干扰素信号（如NSP1抑制mRNA翻译）逃逸细胞免疫；（3）群体免疫的异质性（如不同疫苗诱导的抗体谱差异）导致病毒向多逃逸方向进化，出现“逃逸谱”多样化的变种（如XBB系列重组株同时逃逸原始株、BA.5株诱导的抗体）。病毒的逃逸策略包括：（1）抗原表位突变：如RBD的E484K突变破坏多个单克隆抗体（如REGN10933）的结合位点；（2）糖基化修饰增加：Omicron的S蛋白新增多个N-糖基化位点（如N331、N657），通过糖链遮盖抗原表位；（3）重组介导的多突变累积：XBB变种由BA.2.10.1与BA.2.75重组而来，整合了两者的逃逸突变，形成“超级逃逸”表型；（4）增强复制补偿：部分逃逸突变（如S蛋白的F486V）可能降低ACE2结合能力，但通过其他突变（如R346T）补偿传播力，维持R₀值。这种动态博弈导致疫苗保护效力随病毒进化逐渐下降，推动了多价疫苗（如针对原始株+Omicron的二价疫苗）和通用疫苗（靶向S蛋白保守区，如融合肽）的研发需求，同时提示需建立更灵敏的病毒变异监测体系（如基于下一代测序的全球预警网络）。2.气候变暖如何通过影响宿主-媒介-病毒的相互作用，推动虫媒病毒（如登革病毒、寨卡病毒）的进化与传播？答案：气候变暖主要通过以下路径影响虫媒病毒进化：（1）媒介昆虫地理分布扩张：温度升高延长蚊媒（如埃及伊蚊、白纹伊蚊）的活动季节，扩大其栖息地（如向高纬度/高海拔地区扩散），增加人与病毒的接触机会。例如，2024年欧盟监测显示，白纹伊蚊已扩散至德国北部，导致当地首次出现本地传播的登革热病例。（2）媒介体内病毒复制动力学改变：温度升高加速病毒在蚊体内的外潜伏期（extrinsicincubationperiod,EIP）。例如，登革病毒在30℃下的EIP为8-10天（25℃时为14-16天），更短的EIP意味着蚊子更早具备传播能力，增加有效传播次数，推动病毒在蚊体内的快速进化（如筛选出复制更快的突变株）。（3）宿主免疫应答改变：高温可能抑制宿主（如人类）的免疫功能（如降低干扰素水平），同时增加出汗、皮肤暴露等行为，间接提高被叮咬概率。病毒在免疫压力减弱的宿主体内可能积累更多突变（如逃逸突变），因为宿主清除病毒的能力下降，允许病毒更长时间复制，增加突变机会。（4）媒介-宿主接触模式变化：气候变暖可能改变蚊媒的吸血习性（如更频繁叮咬温血动物），增加跨种传播概率。例如，某些地区的埃及伊蚊从主要叮咬人类转向叮咬鸟类，可能促进病毒与禽源病毒的重组，产生新毒株。（5）病毒遗传多样性增加：媒介分布扩张和宿主范围扩大导致病毒面临更多样的选择压力（不同宿主的免疫环境、受体类型），推动病毒通过突变、重组等机制适应新环境。例如，2023年巴西分离的寨卡病毒出现E蛋白D156G突变，被证实与在较冷环境（18-20℃）下的传播能力增强相关，可能是对气候变暖导致的局部温度波动的适应性进化。综上，气候变暖通过多维机制加速虫媒病毒的进化与传播，需结合媒介监测、病毒变异追踪及公共卫生干预（如灭蚊、疫苗研发）应对这一挑战。五、案例分析题（20分）2025年3月，全球流感监测网络（GISRS）报告在东南亚地区发现新型流感病毒H3N8变种（命名为A/HongKong/3/2025），全基因组测序显示其HA基因与2024年禽源H3N8病毒同源性98.7%，NA基因与2023年人源H3N2病毒同源性96.2%，M基因（基质蛋白）携带2022年猪源流感病毒的特征性突变（S31N，对金刚烷胺耐药）。流行病学调查显示，该变种已导致120例人类感染（其中25例重症），主要症状为高热、肺炎，人际传播指数R₀约1.4（季节性流感通常为1.2-1.6）。请结合病毒进化理论，分析该变种的可能起源、关键进化事件及潜在公共卫生风险。答案：（一）可能起源：该H3N8变种最可能通过“三重重组”起源于猪或禽类宿主的共感染事件。具体而言：（1）HA基因来自禽源H3N8病毒（保留禽类病毒特征），NA基因来自人源H3N2病毒（可能通过重配获得人类适应性），M基因来自猪源病毒（猪作为“混合器”允许禽、人、猪病毒共感染）。猪的呼吸道上皮同时表达禽类（α-2,3）和人类（α-2,6）流感病毒受体，是流感病毒重配的理想宿主。（2）关键进化事件：①NA基因的人源化：从人源H3N2获得的NA基因可能携带适应人类呼吸道环境的突