多樣性的病毒演繹多維的生命
——有關(guān)病毒典型試題的梳理與解讀

黑龍江

病毒（virus）是一類較原始、有生命特征、能自我復(fù)制、嚴(yán)格細(xì)胞內(nèi)寄生的非細(xì)胞形態(tài)的微生物。人類第一種有據(jù)可查的病毒類疾病是天花（約17 世紀(jì)）；第一個(gè)記載的植物病毒是郁金香碎色花病毒（1619 年荷蘭畫家繪）；第一個(gè)分離研究的病毒是煙草花葉病毒（1933 年），由貝杰林克于1899 年發(fā)現(xiàn)并命名。人類一直面臨各種傳染病的侵染，尤其是病毒類傳染病，歷史深處的天花、艾滋病，到肝炎、各類流感等，還有近年的SARS、禽流感及埃博拉病毒和寨卡病毒引起的傳染病等。病毒必然成為生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

病毒在高考試題中始終沒(méi)有缺席過(guò)，屬于高頻考點(diǎn)。它可以串聯(lián)起高中生物知識(shí)點(diǎn)成為“鏈接知識(shí)群”，可以滲透學(xué)科核心素養(yǎng)，甚至可以深度檢測(cè)考生的關(guān)鍵能力。現(xiàn)從不同角度梳理、解讀病毒類高考試題。

1.非細(xì)胞結(jié)構(gòu)之病毒

1.1 知識(shí)背景：病毒的基本特征歸納

（1）形體微小，一般需電鏡才可見到其形態(tài)。（2）沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)。具有比較原始的生命形態(tài)和生命特征（能夠增殖），但是不屬于生命系統(tǒng)。（3）主要是由核酸分子與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體，每種病毒只含一種核酸，DNA 或RNA。許多病毒的衣殼外有囊膜。（4）必須寄生在活細(xì)胞中才能增殖，復(fù)制所需原料來(lái)自寄主細(xì)胞。專一性寄生是病毒分類的另一重要依據(jù)。根據(jù)寄主不同，分為動(dòng)物病毒、植物病毒和細(xì)菌病毒（特稱噬菌體）。（5）繁殖方式是復(fù)制增殖，不屬于二分裂方式（無(wú)細(xì)胞分裂）。

1.2 考點(diǎn)聚集：病毒知識(shí)的典型試題概覽

筆者分析歷年真題，發(fā)現(xiàn)2018 年全國(guó)卷Ⅱ、2017 年全國(guó)卷Ⅱ、2013 年海南卷和2012 年重慶卷涉及的部分試題，對(duì)研究遺傳物質(zhì)重要模型的T2噬菌體均進(jìn)行了專門考查，4 道題的考點(diǎn)多有重疊并集中于基本點(diǎn)的各角度，梳理如表1。其中控制傳染病傳播的三個(gè)途徑屬于初中知識(shí)點(diǎn)，具有現(xiàn)實(shí)意義值得關(guān)注，滲透了社會(huì)責(zé)任這一學(xué)科核心素養(yǎng)。

表1

2.豐富遺傳信息流動(dòng)途徑之病毒

2.1 知識(shí)背景：病毒的種類各異，攜帶遺傳信息形式有區(qū)別

病毒基因組可以是線狀或者閉環(huán)狀，可以是單鏈或者雙鏈。多樣性的病毒是豐富中心法則遺傳信息流動(dòng)途徑的“踐行者”。隨著人類認(rèn)識(shí)的深入，發(fā)現(xiàn)非細(xì)胞生命體并非僅限于病毒（如表2）。

表2

2.2 考點(diǎn)聚集：以病毒涉及的概念為切入點(diǎn)，考查綜合能力和邏輯思維

【例1】（2016 年，海南卷，第13 題）某種RNA 病毒在增殖過(guò)程中，其遺傳物質(zhì)需要經(jīng)過(guò)某種轉(zhuǎn)變后整合到真核宿主的基因組中。物質(zhì)Y 與脫氧核苷酸結(jié)構(gòu)相似，可抑制該病毒的增殖，但不抑制宿主細(xì)胞的增殖，那么Y 抑制該病毒增殖的機(jī)制是 （ ）

A.抑制該病毒RNA 的轉(zhuǎn)錄過(guò)程

B.抑制該病毒蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程

C.抑制該RNA 病毒的反轉(zhuǎn)錄過(guò)程

D.抑制該病毒RNA 的自我復(fù)制過(guò)程

【答案】C

【命題解讀】試題以中心法則重要概念為切入點(diǎn)，進(jìn)行邏輯推理，突出了對(duì)科學(xué)思維這一學(xué)科核心素養(yǎng)的考查。由“物質(zhì)Y 與脫氧核苷酸結(jié)構(gòu)相似，可抑制該病毒的增殖”可推理出該病毒的RNA 需經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄形成DNA，整合到真核宿主的基因組中，即物質(zhì)Y 抑制該病毒的反轉(zhuǎn)錄過(guò)程。

【例2】（2016 年，四川卷，第6 題）人輪狀病毒是一種雙鏈RNA 病毒，主要感染小腸上皮細(xì)胞，可使機(jī)體出現(xiàn)嘔吐、腹瀉等癥狀導(dǎo)致脫水。以下相關(guān)敘述正確的是 （ ）

A.利用吡羅紅染液染色，可以鑒別小腸上皮細(xì)胞是否被輪狀病毒感染

B.病毒RNA 在小腸上皮細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的過(guò)程中，會(huì)有氫鍵的斷裂和形成

C.病毒侵入機(jī)體后，能被內(nèi)環(huán)境中的效應(yīng)T 細(xì)胞和漿細(xì)胞特異性識(shí)別

D.患者嚴(yán)重脫水后，經(jīng)下丘腦合成由垂體釋放的抗利尿激素將會(huì)減少

【答案】B

【命題解讀】新信息解讀是本題考查的關(guān)鍵，突出了對(duì)知識(shí)與觀念學(xué)科核心素養(yǎng)的考查。利用吡羅紅染液染色，病毒RNA 都會(huì)被染色；雙鏈RNA 復(fù)制有氫鍵的斷裂和形成；病毒侵入機(jī)體后，能被效應(yīng)T 細(xì)胞特異性識(shí)別，漿細(xì)胞無(wú)識(shí)別作用；患者脫水后血漿滲透壓升高，釋放的抗利尿激素增多。

2.3 尋知悟理：多視角審視病毒，領(lǐng)悟生命的多樣性

病毒是一種亞微觀的生命形式的顆粒，核酸結(jié)構(gòu)為單鏈或雙鏈，組成簡(jiǎn)單卻樣式不一，讓研究者難解其理、難窮其妙，延伸了生命的概念，豐富了生命形式，拓展了遺傳信息途徑。其寄生能力極強(qiáng)，增殖繁衍迅速。

3.全面引發(fā)免疫應(yīng)答之病毒

3.1 知識(shí)背景：病毒侵染機(jī)體后，細(xì)胞免疫和體液免疫均起作用

病毒侵染機(jī)體后一般可以誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗病毒的免疫應(yīng)答反應(yīng)。病毒進(jìn)入機(jī)體時(shí)需經(jīng)過(guò)吞噬細(xì)胞的攝取、處理。人體先通過(guò)體液免疫的作用阻止病毒通過(guò)血液循環(huán)擴(kuò)散，再通過(guò)細(xì)胞免疫的作用裂解靶細(xì)胞，使病毒沒(méi)有“藏身之所”而被抗體消滅。如干擾素，是一種病毒入侵引起非特異性免疫應(yīng)答產(chǎn)生的糖蛋白，有抗病毒和抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)以及免疫調(diào)節(jié)等作用。

3.2 考點(diǎn)聚集：基于病毒侵染與產(chǎn)生免疫的歷程設(shè)置問(wèn)題情境，考查相關(guān)概念與必備知識(shí)

【例3】（2012 年，全國(guó)卷Ⅱ，第32 題節(jié)選）回答下列問(wèn)題：

（2）人體接種甲型H1N1 流感疫苗后，一段時(shí)間內(nèi)當(dāng)甲型H1N1 流感病毒侵染機(jī)體時(shí)，不易患病，其主要原因是______________________________。

（4）滅活的仙臺(tái)病毒在動(dòng)物細(xì)胞工程中可用于誘導(dǎo)______________________________。

【答案】（2）當(dāng)記憶細(xì)胞受到甲型H1N1 流感病毒刺激后，迅速增殖分化，形成大量的效應(yīng)B 細(xì)胞，分泌抗體，清除病毒 （4）細(xì)胞融合

【命題解讀】知識(shí)與觀念、責(zé)任與擔(dān)當(dāng)是學(xué)科核心素養(yǎng)的兩個(gè)主要方面，責(zé)任與擔(dān)當(dāng)是基于生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，具有的熱愛(ài)生命、健康生活等責(zé)任意識(shí)，也包括積極參與個(gè)人與社會(huì)事務(wù)的討論，作出理性的解釋和判斷。本題考查接種疫苗后的機(jī)體反應(yīng)，當(dāng)記憶細(xì)胞受到H1N1 病毒刺激后，迅速增殖分化，形成大量的效應(yīng)B 細(xì)胞，分泌抗體，消除病毒。本題考查了在動(dòng)物細(xì)胞工程中常用滅活的仙臺(tái)病毒誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合。2018 年海南卷選考題也以病毒感染為問(wèn)題情境考查“假設(shè)某種轉(zhuǎn)基因作物因?yàn)槭艿讲《靖腥径鴾p產(chǎn)，若要以該轉(zhuǎn)基因作物為材料獲得脫毒苗，應(yīng)選用莖尖作為外植體進(jìn)行組織培養(yǎng)”。

【例4】（2015 年，重慶卷，第7 題節(jié)選） 2014 年埃博拉病在非洲蔓延，我國(guó)派出醫(yī)療隊(duì)首次在境外組建醫(yī)院，幫助非洲防控埃博拉疫情。

（1）研究表明，埃博拉病毒侵入機(jī)體后，通過(guò)靶向感染、破壞吞噬細(xì)胞等，使其不能暴露該病毒的______________，以致感染信息不能呈遞給__________，從而無(wú)法正常激活細(xì)胞免疫和體液免疫應(yīng)答過(guò)程，導(dǎo)致機(jī)體對(duì)該病毒的__________免疫功能下降。因此，病毒在體內(nèi)快速增殖、致病。

【答案】（1）特有抗原或抗原肽-MHC T 細(xì)胞特異性

【命題解讀】本題以2014 年埃博拉病暴發(fā)為問(wèn)題情境，主要考查體液免疫和細(xì)胞免疫、單克隆抗體的制備等知識(shí)，考查理解能力和應(yīng)用能力。在特異性免疫中，大多數(shù)病原體經(jīng)吞噬細(xì)胞吞噬處理，暴露出這種病原體的特有抗原或抗原肽-MHC，將抗原傳遞給T 細(xì)胞，激活特異性的細(xì)胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答。

3.3 思維拓展：借助疫情類試題提示考生關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)，思考知識(shí)并延伸運(yùn)用

2009 年，墨西哥和美國(guó)等地先后發(fā)生人感染甲型H1N1 病毒，該毒株因亞型不同包含有豬流感、禽流感和人流感3 種流感病毒的基因片段，是一種新型甲型H1N1 病毒。流感病毒分為甲、乙、丙3 種類型。H 代表血凝素；N 代表神經(jīng)氨酸酶，甲流病毒可分為不同亞型。1976 年，埃博拉病毒被發(fā)現(xiàn)，其瘋狂虐殺“埃博拉”沿岸55 個(gè)村莊而臭名昭著，1979 年又肆虐蘇丹。其生物安全等級(jí)為4 級(jí)（SARS 為3 級(jí)），2016 年，加拿大宣布疫苗研發(fā)成功。接種疫苗后可使機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)，產(chǎn)生抗體或記憶細(xì)胞，能有效抵御此類抗原再次侵入，進(jìn)而預(yù)防疾病。目前使用的抗感染疫苗可以分為三類：減毒活疫苗、滅活疫苗、亞單位疫苗。

病毒侵染機(jī)體后的典型免疫路徑是最具代表性的特異性免疫。2012 年全國(guó)卷Ⅱ和2013 年四川卷都直接考查了暴發(fā)的甲型H1N1 病毒和禽流感病毒問(wèn)題，進(jìn)而考查接種流感疫苗和機(jī)體的免疫應(yīng)答機(jī)理。

4.包含癌基因理論奧秘之特例病毒

4.1 知識(shí)背景：Rous 發(fā)現(xiàn)雞肉瘤病毒并提出癌基因理論

1911 年，年僅30 歲的勞斯（Rous）研究一種雞的肉瘤（即生長(zhǎng)在結(jié)締組織中的惡性腫瘤）：他把雞肉瘤組織取出磨成液體，用一種特別的“篩子”（無(wú)法透過(guò)最小細(xì)菌）過(guò)濾，放在光學(xué)顯微鏡下觀察濾液，沒(méi)有任何生物。再把濾液注射到健康雞體內(nèi)，雞很快長(zhǎng)出了肉瘤。勞斯思考，還有比細(xì)菌更簡(jiǎn)單、更微小的生物可能透過(guò)。他首次提出雞肉瘤可能是由病毒引起的，并推測(cè)，癌變由病毒誘發(fā)，這是病毒癌基因理論的歷史性開端。55 年后，勞斯獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

經(jīng)研究，Rous 肉瘤病毒感染人的細(xì)胞后，將含有的核酸序列整合進(jìn)入人的基因組中，誘發(fā)細(xì)胞癌變。據(jù)英國(guó)流行病學(xué)家對(duì)癌癥誘因的統(tǒng)計(jì)分析，病毒感染約占10 %～15 %。根據(jù)癌基因理論，每一個(gè)正常的細(xì)胞都帶有能導(dǎo)致癌變的基因。在正常情況下，這些基因在控制細(xì)胞的增殖、分化中起重要作用，但一旦由于各種原因（如病毒感染等）導(dǎo)致這些基因發(fā)生突變，則可引發(fā)細(xì)胞癌變。

4.2 考點(diǎn)聚集：Rous 肉瘤病毒應(yīng)該被師生更多地關(guān)注，鏈接科學(xué)發(fā)現(xiàn)經(jīng)典地位，也是防癌健康生活的關(guān)注需要

【例5】（2015 年，全國(guó)卷Ⅱ，第5 題）下列與病原體有關(guān)的敘述，正確的是 （ ）

A.抗體可以進(jìn)入細(xì)胞消滅寄生在其中的結(jié)核桿菌

B.抗體抵抗病毒的機(jī)制與溶菌酶殺滅細(xì)菌的機(jī)制相同

C.Rous 肉瘤病毒不是致癌因子，與人的細(xì)胞癌變無(wú)關(guān)

D.人感染HIV 后的癥狀與體內(nèi)該病毒濃度和T 細(xì)胞數(shù)量有關(guān)

【答案】D

【命題解讀】本題考查特異性免疫與非特異性免疫以及癌變機(jī)理等知識(shí)。抗體可以和病原體結(jié)合，形成沉淀或細(xì)胞集團(tuán)，被吞噬細(xì)胞吞噬消化，但抗體不能進(jìn)入宿主細(xì)胞；溶菌酶通過(guò)水解細(xì)菌細(xì)胞壁而殺菌，與抗體抵抗病毒的機(jī)制有區(qū)別；Rous 肉瘤病毒屬于病毒致癌因子，能誘發(fā)細(xì)胞癌變；HIV 主要寄生并攻擊人體的T 細(xì)胞，所以感染HIV 后免疫力低下。

5.使人類陷入感染困境之免疫缺陷病毒

5.1 知識(shí)背景：HIV 的幾個(gè)代表性知識(shí)點(diǎn)

（1）逆轉(zhuǎn)錄病毒：HIV 的遺傳物質(zhì)是RNA，不能直接整合到宿主細(xì)胞染色體上，必須將RNA 逆轉(zhuǎn)錄成DNA，再插入到宿主細(xì)胞染色體DNA 上潛伏起來(lái)。（2）體液免疫和細(xì)胞免疫：HIV 進(jìn)入機(jī)體后，主要攻擊機(jī)體的T 淋巴細(xì)胞，從而降低患者的免疫力。所以人感染HIV 后的癥狀與體內(nèi)該病毒濃度和其抗體的濃度及T 細(xì)胞數(shù)量有關(guān)。

5.2 考點(diǎn)聚集：以HIV 的相關(guān)探究與創(chuàng)新為情境，滲透考查責(zé)任與擔(dān)當(dāng)

【例6】（2015 年，全國(guó)卷Ⅰ，第40 題節(jié)選） HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體。回答下列問(wèn)題：

（1）用基因工程方法制備HIV 的某蛋白（目的蛋白）時(shí)，可先提取HIV 中的_________，以其作為模板，在_________的作用下合成_________，獲取該目的蛋白的基因，構(gòu)建重組表達(dá)載體，隨后導(dǎo)入受體細(xì)胞。

（2）從受體細(xì)胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機(jī)體后，刺激機(jī)體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白是__________________________，該分泌蛋白可用于檢測(cè)受試者血清中的HIV，檢測(cè)的原理是_________________________________________。

【答案】（1）RNA 逆轉(zhuǎn)錄酶 cDNA（或DNA） （2）抗體 抗原抗體特異性結(jié)合

【命題解讀】本題以HIV 為載體考查目的基因的獲取及免疫調(diào)節(jié)，滲透包含了對(duì)探究與創(chuàng)新、責(zé)任與擔(dān)當(dāng)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查。用基因工程制備HIV 的某蛋白時(shí)，可先提取它的RNA，再在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成cDNA，再構(gòu)成基因表達(dá)載體并導(dǎo)入受體細(xì)胞。目的蛋白進(jìn)入機(jī)體后，作為抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的分泌蛋白即抗體。由于抗原抗體的結(jié)合具有特異性，故該分泌蛋白可用于檢測(cè)受試者血清中的HIV。

5.3 尋知悟理：激發(fā)內(nèi)心的人文關(guān)懷和直面生存的人類情懷，是沉淀于命題的內(nèi)核

艾滋病威脅著人類健康，是國(guó)際社會(huì)面臨的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，全球約有3 300 萬(wàn)人感染HIV，已有1 600 萬(wàn)人死于HIV。關(guān)于HIV 的考查是高頻熱點(diǎn)，關(guān)乎人類生存。預(yù)防與治療內(nèi)容的普及及國(guó)際形勢(shì)下對(duì)人類生活行為的警示，是直面生存的人文關(guān)懷，也是沉淀于試題中光芒閃耀的內(nèi)核。

6.生態(tài)系統(tǒng)中肩負(fù)特殊角色之病毒

6.1 知識(shí)背景：病毒的多種微妙角色在進(jìn)化中的作用，反饋于其中的知識(shí)與觀念耐人尋味，啟發(fā)著學(xué)生的科學(xué)思維

微生物在生態(tài)系統(tǒng)中可作為生產(chǎn)者、可作為消費(fèi)者、可作為分解者。自然界中的病毒功能多樣，它可傳播疾病，可抑制增長(zhǎng)，可選擇生物協(xié)同進(jìn)化，可促進(jìn)生物數(shù)量平衡；生產(chǎn)中，可調(diào)節(jié)生物關(guān)系，可作為生物工程工具（如λ 噬菌體衍生物或某些動(dòng)植物病毒可作為基因工程的運(yùn)載體）。病毒數(shù)量巨大且形式獨(dú)特，繁殖力強(qiáng)又突變快速，感染力大且傳播面廣，因而使它成為基因進(jìn)化的主要源泉。研究表明：大多數(shù)病毒可以利用細(xì)胞的復(fù)制系統(tǒng)將其基因組植入到宿主中，成為了宿主物種基因組的重要組成。病毒在生態(tài)系統(tǒng)和人類生產(chǎn)中承擔(dān)著千差萬(wàn)別的微妙角色，在生物進(jìn)化中起著舉足輕重的獨(dú)特作用，無(wú)處不在的病毒與各物種間維持著奇妙的平衡。在試題中突出了知識(shí)與觀念的考查，并考查了學(xué)生的科學(xué)思維。

6.2 知識(shí)鏈接：試題合理設(shè)置生態(tài)學(xué)任務(wù)情境，激發(fā)強(qiáng)化了學(xué)生生命觀念的建立

【例7】（2014 年，全國(guó)卷Ⅰ，第6 題）某種植物病毒V 是通過(guò)稻飛虱吸食水稻汁液在水稻間傳播的。稻田中青蛙數(shù)量的增加可減少該病毒在水稻間的傳播。下列敘述正確的是 （ ）

A.青蛙與稻飛虱是捕食關(guān)系

B.水稻與青蛙是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系

C.病毒V 與青蛙是寄生關(guān)系

D.水稻和病毒V 是互利共生關(guān)系

【答案】A

【命題解讀】本題考查捕食、寄生等種間關(guān)系及考生的推理能力。病毒V 寄生在水稻細(xì)胞中，稻飛虱吸食水稻汁液將病毒V 在水稻間傳播，青蛙增加可減少病毒V 的傳播。

總之，病毒作為一個(gè)鏈接知識(shí)群，是一個(gè)聯(lián)系社會(huì)與生活的交叉聚集點(diǎn)，更是高中生物知識(shí)關(guān)聯(lián)度高的綜合點(diǎn)，自然就成為了歷年高考命題的“思維認(rèn)知能力群”集中的高頻考點(diǎn)。