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病毒是一类没有细胞结构、专性寄生的特殊生物。简单说来,它自身并没有独立的代谢系统,必须依赖于活细胞才能完成其增殖过程。这种特殊的生命形式也给人类带来巨大的危害,正因为如此,“病毒”成为了高考试题情境的常客。
1 从病毒引起的免疫反应角度,考查关键能力
病毒进入宿主细胞后,在宿主细胞内按照病毒的“意愿”完成复制合成等生命活动,不仅仅只关系到对宿主细胞物质和场所的利用,还涉及到病毒基因的表达、被病毒入侵的宿主所做出的反应等系列问题。这就要求学生具备知识之间内在联系的理解能力和对某些环节的实验探究能力。
例题1 (安徽卷第4题)Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA,当噬菌体侵染大肠杆菌后,QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示),然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是
A. QβRNA的复制需经历一个逆转录的过程
B. QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程
C. 一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链
D. QβRNA复制后,复制酶基因才能进行表达
命题分析: 本题以病毒(噬菌体)为载体,考查学生对病毒RNA的复制和表达等知识的理解能力。QβRNA相当于mRNA(即病毒+RNA),进入宿主细胞后,直接作为模板翻译出病毒增殖所需的物质,其产生子代链的过程是: +RNA→-RNA→+RNA,其复制不需要经历逆转录过程。
例题2 (北京卷第1题)乙肝疫苗的有效成分是乙肝病毒的一种抗原。接种该疫苗后人体会产生相应抗体,该抗体
A. 由T淋巴细胞产生 B. 可与多种抗原结合
C. 可裂解乙肝病毒 D. 可被蛋白酶水解
命题分析: 试题着眼于因接种疫苗而产生的抗体,其产生过程、化学本质、作用特点,体现知识之间的内在联系,考查学生的理解能力。病毒侵入人体引起特异性免疫反应,病毒中的蛋白质往往就是抗原,利用这个原理,用这种抗原作为疫苗,就可以引起机体产生效应细胞和记忆细胞,从而达到很好的免疫预防效果。其中,效应B细胞产生的抗体从本质上说是免疫球蛋白,能够与引起它产生的抗原特异性结合。
2 从病毒与自然(人)之间关系角度,考查学科素养
从学科的本质上说,生物学是自然科学,但由于其研究对象包括人类本身,因此也具有人文的特点。着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要,从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的学科核心素养,充分体现生物学课程的学科特点和育人价值。因此,在高考命题中往往从病毒与自然(人)之间关系的角度,考查学生的学科素养。
例题3 (北京卷第29题)人感染埃博拉病毒(EV)会引起致命的出血热。为了寻找治疗EV病的有效方法,中外科学家进行了系列研究。
(1)EV表面的糖蛋白(EV GP)作为_______刺激机体产生_______性免疫反应。
(2)科学家采集了多年前感染EV并已康复的甲、乙两人的血液，检测抗EV GP抗体的水平。据图，应选取_______的血液分离记忆B细胞用以制备单克隆抗体(单抗)。
(3)将制备的多种单抗分别与病毒混合，然后检测病毒对宿主细胞的感染率。根据右图，抑制效果最好的两种单抗是_______。
(4)EV GP具有多个与抗体结合的位点。为了研究上述两种单抗(分别称为A、B)与EV GP结合的位点是否相同，可按下图所示简要流程进行实验。(1)请将图中应使用的抗体填入下表i、ii、iii、iv处(填“A”或“B”或“无关抗体”)，完成实验方案(一种即可)。(2)若A、B与EV GP结合的位点不同，与对照组1、2分别比较，实验组的荧光值应_______。
(5)中国科学家用分子结构成像技术证实了A、B与EV GP结合的位点不同。基于上述系列研究，请你为治疗EV病毒提供两种思路_______。
命题分析:试题以科学家对埃博拉病毒抗体的科学研究为题材，考查学生基于生命观念的科学思维和科学探究学科素养。EV康复者的血清中存在着EVGP抗体，根据稀释后结果分析，可以利用抗体水平高的血液分离记忆B细胞用以制备单克隆抗体;再根据单抗抑制“病毒对宿主细胞的感染率”的实验结果分析出最佳;然后继续研究“两种单抗(A、B)与EV GP结合的位点是否相同”。在理解“荧光检测法”实验模型的基础上，充分进行假设推理:
方案一:
假设A、B与EV GP结合的位点不同，则可推出实验组中先加A不影响后加B的结合，因此，实验组和对照组1的荧光强度基本一致，但明显高于对照组2的荧光强度。假设A、B与EV GP结合的位点相同，则可推出实验组中先加A影响后加B的结合，因此，实验组与对照组2的荧光强度基本一致，但明显低于对照组1的荧光强度。
方案二:分析方法同方案一(略)。
3从关爱人类健康角度，考查学科的核心价值
学习生物学课程是每个未来公民不可或缺的教育经历，其学习成果是公民素养的基本组成。高中生物学课程是以提高学生生物学核心素养为宗旨的学科课程，是农业科学、医药科学、环境科学及其他有关科学和技术的基础，是树立社会主义核心价值观、落实立德树人根本任务的重要载体，当下和未来它对社会、经济和人类生活产生越来越大的影响。基于此，高考命题中更加凸显了学科学习成果在人类的健康、生产生活方面的应用。
例题4(北京卷第29题)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。
(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。
(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_______。
(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
(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。
(3)依据本实验结果提出疫苗研制的思路。
(5)若你已被确诊为流感患者，请例举具体的应对措施。
命题分析:此题依然离不开病毒背景，流行性感冒(流感)由流感病毒引起。“流感”基本上是每个人避免不了的经历，如何科学对待“流感”呢?这既是一个非常生活化的主题，也是对民众科学素养的大考验!流感病毒须经过吸附、穿入、脱壳、生物合成和成熟释放等几个阶段在人体上呼吸道细胞中完成增殖，但我们的免疫系统总会及时地作出反应，以维持机体的稳态。此外，人类还可以根据病毒抗原的特点制备疫苗，以进行免疫预防。抗体能够与抗原(病毒)结合，从而阻止病毒对细胞的侵染，减少病毒增殖，据此可以设计实验方案，在实验结果中，分析其对病毒的抑制效果。基于对NA抗原引起的抗体对病毒的增殖具有很好的抑制效果，因此可以选择NA制作疫苗(可以采用基因工程技术手段)。而现实生活中，如果自己被确诊为流感患者，既要懂得保护自己，也要时时记得关爱他人健康(遵医嘱积极治疗、主动自我隔离)。
选择生命科学领域发展自己，做一个能够为人类健康做贡献的人;接受生命科学教育，基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断;敬畏生命，爱护自己，呵护他人，崇尚健康文明生活方式，成为健康中国的促进者和实践者。这就是学科的核心价值，这就是立德树人!时值新型冠状病毒病疫情期间，我们更能够以科学认知去回击诸多谣言，以科学态度去理解各种措施，以对生命和自然的敬畏之心去共克时艰!
对于我们的教学来说，如何更好地指向学科本质、指向学科的核心价值，发展学生的学科核心素养，是每个生物学教师必须努力思考并积极践行的。对于命题来说，如何实现知识、能力、素养的统一，如何落实“一层体四层四翼”，也是命题者应该长期探索的。两者之间相互砥砺、密切互动，才能够实现教、学、考的完美统一，才能更好地服务于“立德树人”。
