微專題(六)與生物學相關的諾貝爾獎諾貝爾獎是以瑞典著名化學家、硝化甘油炸藥發明人諾貝爾的部分遺產作為基金在1900年創立的，它分設物理、化學、生理學或醫學、文學、和平和經濟學六個獎項。諾貝爾獎外籍華人獲獎者有李政道、楊振寧、丁肇中等十人，屠呦呦是第一位獲得諾貝爾科學獎項的中國本土科學家、第一位獲得諾貝爾生理學或醫學獎的華人科學家。諾貝爾生理學或醫學獎是中國醫學界迄今為止獲得的最高獎項，也是中醫藥成果獲得的最高獎項。很多高考題的情境來源于諾貝爾獎獲得者的科學研究。1．2015年：屠呦呦提純青蒿素治療瘧疾以及威廉·坎貝爾(WilliamC·Campbell)和大村智(Satoshiōmura)發現了阿維菌素創新線蟲療法。2．2016年：發現自體吞噬(autophagy)的機制。3．2017年：發現控制晝夜節律的分子機制。(關鍵詞：周期基因per)4．2018年：發現負性免疫調節治療癌癥的療法(關鍵詞：PD－1和PD－L1)。5．2019年：發現細胞如何感知并適應氧氣變化的含量(關鍵詞：低氧誘導因子HIF)6．2020年：發現丙型肝炎病毒，CRISPR/Cas9基因編輯技術。7．2021年：發現溫度和觸覺感受器(關鍵詞：辣椒素和相關受體)1．丙型肝炎病毒(HCV)是一種單鏈(＋)RNA病毒。HCV侵入人體肝細胞并完成增殖的過程如圖所示。HCV進入肝細胞后，將RNA釋放到細胞中并作為模板，在核糖體上合成一個多聚蛋白質，該蛋白質會被相應的蛋白酶切斷為不同種類蛋白質并被埋入內質網的膜中，按照既定的排列順序使內質網膜內凹，并開始復制病毒的RNA。生成的病毒的蛋白質中的一部分與復制出的病毒RNA組合成新病毒。下列有關說法正確的是()A．HCV的遺傳物質徹底水解的產物有4種B．HCV通過其細胞膜與宿主細胞膜融合，入侵宿主細胞C．該病毒的(＋)RNA上含有與tRNA上的反密碼子互補配對的堿基序列D．人體肝臟細胞被HCV感染后，抗體進入肝臟細胞將HCV清除答案C解析丙型肝炎病毒(HCV)是一種以RNA為遺傳物質的病毒，徹底水解后產生核糖、磷酸和A、U、G、C4種堿基，共6種產物，A錯誤；丙肝病毒不具有細胞結構，沒有細胞膜，B錯誤；HCV進入肝細胞后，將(＋)RNA釋放到細胞中并作為翻譯的模板，合成蛋白質，故(＋)RNA上含有與tRNA上的反密碼子互補配對的堿基序列，C正確；抗體屬于分泌蛋白，在細胞外起作用，無法進入肝臟細胞將HCV清除，D錯誤。2．(2022·天津高三模擬預測)青蒿素被世界衛生組織稱作是“世界上唯一有效的瘧疾治療藥物”，是從黃花蒿莖葉中提取的無色針狀晶體，可用有機溶劑(乙醚)進行提取。它的抗瘧機理主要在于其活化產生的自由基可與瘧原蛋白結合，作用于瘧原蟲的膜結構，使其生物膜系統遭到破壞。下列說法不正確的是()A．青蒿素屬于脂溶性物質B．青蒿素可以破壞瘧原蟲細胞的完整性C．青蒿素可破壞瘧原蟲的細胞膜、核膜和細胞器膜D．青蒿素的抗瘧機理不會破壞高爾基體、內質網的功能答案D解析結合題干可知，可用有機溶劑(乙醚)提取青蒿素，青蒿素能溶于乙醚，屬于脂溶性物質，A正確；根據題干“青蒿素作用于瘧原蟲的膜結構，使其生物膜系統遭到破壞”可知，青蒿素可破壞瘧原蟲的細胞膜、核膜和細胞器膜等，可以裂解瘧原蟲，破壞瘧原蟲細胞的完整性，B、C正確；青蒿素作用于瘧原蟲的膜結構，使其生物膜系統遭到破壞，高爾基體、內質網具有膜結構，青蒿素的抗瘧機理會破壞高爾基體、內質網的功能，D錯誤。3．2019年諾貝爾生理學或醫學獎頒給了三位科學家，以表彰他們在揭示細胞感知和適應氧氣供應機制所做的貢獻，研究發現當細胞缺氧時，缺氧誘導因子(HIF－Iα)與芳香烴受體核轉位蛋白(ARNT)結合，調節基因的表達生成促紅細胞生成素(EPO，一種促進紅細胞生成的蛋白質激素)；當氧氣充足時，HIF－Iα羥基化后被蛋白酶降解，調節過程如圖所示。下列說法錯誤的是()A．在氧氣濃度降低時，HIF－Iα可促進紅細胞的生成，防止機體過度缺氧B．HIF－Iα能與ARNT特異性結合，與其氨基酸的排列順序有關C．HIF－Iα可以調節基因的表達，發揮作用后被滅活而失去功能D．控制EPO的基因在表達時，轉錄、翻譯過程只受氧氣濃度影響答案D解析缺氧誘導因子(HIF－Iα)與芳香烴受體核轉位蛋白(ARNT)結合，調節基因的表達生成促紅細胞生成素(EPO，一種促進紅細胞生成的蛋白質激素)，紅細胞增多可以促進氧氣的運輸，防止機體過度缺氧，A正確；HIF－Iα能被蛋白酶降解，說明它是一種蛋白質，能與ARNT特異性結合，與其特異性有關，HIF－Iα的特異性與其氨基酸的排列順序有關，B正確；HIF－Iα是一種激素，可以調節基因的表達，激素發揮作用后，很快被滅活而失去功能，C正確；控制EPO合成的基因在表達時，經過轉錄、翻譯過程(需要多種酶催化)，受氧氣濃度的影響，同時也受溫度、pH等因素的影響，D錯誤。4．(2022·湖北高三模擬)骨關節炎(OA)主要是由多種類型的細胞分泌過量的細胞因子引起(下圖左)，癥狀表現為關節腫脹、疼痛等。上述細胞表面存在大量辣椒素受體TRPV1，進一步研究發現，TRPV1在緩解OA癥狀方面具有明顯作用(下圖右)。下列有關敘述錯誤的是()A．辣椒素與辣椒素受體TRPV1結合，引起Ca2＋內流，屬于協助擴散B．Ca2＋內流導致C蛋白磷酸化，解除K蛋白和N蛋白的結合C．N蛋白進入細胞核，促進編碼IL－6等細胞因子基因的表達D．降低感覺神經元上TRPV1通道的活性會加重疼痛答案C解析分析題圖可知，辣椒素與辣椒素受體TRPV1結合后，Ca2＋內流，需要通道蛋白，不消耗能量，屬于協助擴散，A正確；分析題圖可知，辣椒素與辣椒素受體TRPV1未結合時，K蛋白和N蛋白結合在一起；Ca2＋內流后導致磷酸基團與C蛋白結合，促使C蛋白磷酸化，解除了K蛋白和N蛋白的結合，B正確；分析題圖可知，N蛋白進入細胞核，抑制編碼IL－6等細胞因子基因的表達，從而減少了IL－6等細胞因子的含量，C錯誤；降低感覺神經元上TRPV1通道的活性后，辣椒素與辣椒素受體TRPV1結合減少，IL－6等細胞因子分泌增加，會加重疼痛，D正確。5．(2022·陜西寶雞中學高三一模)免疫排斥和器官短缺是進行器官移植過程中存在的兩大世界性難題。請回答下列相關問題：(1)免疫排斥反應主要是由______________(“體液”或“細胞”)免疫引起的，通常需要使用免疫抑制劑來提高器官移植的成功率。(2)為避免發生免疫排斥，對大面積燒傷病人進行皮膚移植時，可以通過________________技術培養自體細胞來構建人造皮膚。(3)有些研究人員利用體細胞核移植技術培養免疫匹配的移植器官。具體思路：將病人體細胞核移入________________中得到重組細胞，激活重組細胞并發育成一個新的胚胎，從胚胎發育至____________時期的內細胞團中分離出胚胎干細胞，在培養液中加入____________來誘導胚胎干細胞分化出免疫匹配的組織或器官。(4)基因編輯的異種器官移植成功為人類器官移植帶來新的曙光。CRISPR/Cas9基因編輯技術是利用Cas9蛋白sgRNA復合體對雙鏈DNA的特定序列進行識別并切割，從而達到基因定點敲除、敲入、突變的目的(如下圖)。①Cas9蛋白能準確切割并斷開目標DNA位點上的____________鍵，依賴于特定的sgRNA。在設計sgRNA識別序列時，若目標DNA的α鏈切點附近序列為…GGAACTTCA…，則sgRNA上的引導序列為_________________________________________________________________。②豬體內的GGTA1基因等引發急性排斥反應，為了敲除該基因以獲得無免疫排斥克隆豬器官，向豬受精卵細胞內導入的重組質粒中除了含有特定的啟動子、終止子、標記基因和復制原點等基本元件以外，還應該連接有Cas9蛋白基因和_________________________________。答案(1)細胞(2)動物細胞培養(3)去核的卵母細胞囊胚分化誘導因子(4)①磷酸二酯…GGAACUUCA…②根據GGTA1基因設計的sgRNA基因解析(1)免疫排斥主要是細胞免疫，由T細胞引起的免疫反應，通常需要使用免疫抑制劑來提高器官移植的成功率。(2)對大面積燒傷病人進行皮膚移植時，借助動物