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微专题(六) 与生物学相关的诺贝尔奖
诺贝尔奖是以瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人诺贝尔的部分遗产作为基金在
1900年创立的，它分设物理、化学、生理学或医学、文学、和平和经济学六个奖项。诺贝
尔奖外籍华人获奖者有李政道、杨振宁、丁肇中等十人，屠呦呦是第一位获得诺贝尔科学奖
项的中国本土科学家、第一位获得诺贝尔生理学或医学奖的华人科学家。诺贝尔生理学或医
学奖是中国医学界迄今为止获得的最高奖项，也是中医药成果获得的最高奖项。很多高考题
的情境来源于诺贝尔奖获得者的科学研究。
1．2015年：屠呦呦提纯青蒿素治疗疟疾以及威廉·坎贝尔(William C·Campbell)和大村
智(Satoshi ōmura) 发现了阿维菌素创新线虫疗法。
2．2016年：发现自体吞噬(autophagy)的机制。
3．2017年：发现控制昼夜节律的分子机制。(关键词：周期基因per)
4．2018年：发现负性免疫调节治疗癌症的疗法(关键词：PD－1和PD－L1)。
5．2019年：发现细胞如何感知并适应氧气变化的含量(关键词：低氧诱导因子HIF)
6．2020年：发现丙型肝炎病毒， CRISPR/Cas9基因编辑技术。
7．2021年：发现温度和触觉感受器(关键词：辣椒素和相关受体)
1．丙型肝炎病毒(HCV)是一种单链(＋)RNA病毒。HCV侵入人体肝细胞并完成增殖的过程
如图所示。HCV进入肝细胞后，将RNA释放到细胞中并作为模板，在核糖体上合成一个多
聚蛋白质，该蛋白质会被相应的蛋白酶切断为不同种类蛋白质并被埋入内质网的膜中，按照
既定的排列顺序使内质网膜内凹，并开始复制病毒的 RNA。生成的病毒的蛋白质中的一部
分与复制出的病毒RNA组合成新病毒。下列有关说法正确的是( )
A．HCV的遗传物质彻底水解的产物有4种
B．HCV通过其细胞膜与宿主细胞膜融合，入侵宿主细胞
C．该病毒的(＋)RNA上含有与tRNA上的反密码子互补配对的碱基序列
D．人体肝脏细胞被HCV感染后，抗体进入肝脏细胞将HCV清除答案 C
解析 丙型肝炎病毒(HCV)是一种以RNA为遗传物质的病毒，彻底水解后产生核糖、磷酸
和A、U、G、C 4种碱基，共6种产物，A错误；丙肝病毒不具有细胞结构，没有细胞膜，
B错误；HCV进入肝细胞后，将(＋)RNA释放到细胞中并作为翻译的模板，合成蛋白质，
故(＋)RNA上含有与tRNA上的反密码子互补配对的碱基序列，C正确；抗体属于分泌蛋白，
在细胞外起作用，无法进入肝脏细胞将HCV清除，D错误。
2．(2022·天津高三模拟预测)青蒿素被世界卫生组织称作是“世界上唯一有效的疟疾治疗药
物”，是从黄花蒿茎叶中提取的无色针状晶体，可用有机溶剂(乙醚)进行提取。它的抗疟机
理主要在于其活化产生的自由基可与疟原蛋白结合，作用于疟原虫的膜结构，使其生物膜系
统遭到破坏。下列说法不正确的是( )
A．青蒿素属于脂溶性物质
B．青蒿素可以破坏疟原虫细胞的完整性
C．青蒿素可破坏疟原虫的细胞膜、核膜和细胞器膜
D．青蒿素的抗疟机理不会破坏高尔基体、内质网的功能
答案 D
解析 结合题干可知，可用有机溶剂(乙醚)提取青蒿素，青蒿素能溶于乙醚，属于脂溶性物
质，A正确；根据题干“青蒿素作用于疟原虫的膜结构，使其生物膜系统遭到破坏”可知，
青蒿素可破坏疟原虫的细胞膜、核膜和细胞器膜等，可以裂解疟原虫，破坏疟原虫细胞的完
整性，B、C正确；青蒿素作用于疟原虫的膜结构，使其生物膜系统遭到破坏，高尔基体、
内质网具有膜结构，青蒿素的抗疟机理会破坏高尔基体、内质网的功能，D错误。
3．2019年诺贝尔生理学或医学奖颁给了三位科学家，以表彰他们在揭示细胞感知和适应氧
气供应机制所做的贡献，研究发现当细胞缺氧时，缺氧诱导因子(HIF－Iα)与芳香烃受体核
转位蛋白(ARNT)结合，调节基因的表达生成促红细胞生成素(EPO，一种促进红细胞生成的
蛋白质激素)；当氧气充足时，HIF－Iα羟基化后被蛋白酶降解，调节过程如图所示。下列说
法错误的是( )
A．在氧气浓度降低时，HIF－Iα可促进红细胞的生成，防止机体过度缺氧
B．HIF－Iα能与ARNT特异性结合，与其氨基酸的排列顺序有关
C．HIF－Iα可以调节基因的表达，发挥作用后被灭活而失去功能
D．控制EPO的基因在表达时，转录、翻译过程只受氧气浓度影响
答案 D解析 缺氧诱导因子(HIF－Iα)与芳香烃受体核转位蛋白(ARNT)结合，调节基因的表达生成
促红细胞生成素(EPO，一种促进红细胞生成的蛋白质激素)，红细胞增多可以促进氧气的运
输，防止机体过度缺氧，A正确；HIF－Iα能被蛋白酶降解，说明它是一种蛋白质，能与
ARNT特异性结合，与其特异性有关，HIF－Iα的特异性与其氨基酸的排列顺序有关，B正
确；HIF－Iα是一种激素，可以调节基因的表达，激素发挥作用后，很快被灭活而失去功能，
C正确；控制EPO合成的基因在表达时，经过转录、翻译过程(需要多种酶催化)，受氧气浓
度的影响，同时也受温度、pH等因素的影响，D错误。
4．(2022·湖北高三模拟)骨关节炎(OA)主要是由多种类型的细胞分泌过量的细胞因子引起(下
图左)，症状表现为关节肿胀、疼痛等。上述细胞表面存在大量辣椒素受体TRPV1，进一步
研究发现，TRPV1在缓解OA症状方面具有明显作用(下图右)。下列有关叙述错误的是(
)
A．辣椒素与辣椒素受体TRPV1结合，引起Ca2＋内流，属于协助扩散
B．Ca2＋内流导致C蛋白磷酸化，解除K蛋白和N蛋白的结合
C．N蛋白进入细胞核，促进编码IL－6等细胞因子基因的表达
D．降低感觉神经元上TRPV1通道的活性会加重疼痛
答案 C
解析 分析题图可知，辣椒素与辣椒素受体TRPV1结合后，Ca2＋内流，需要通道蛋白，不
消耗能量，属于协助扩散，A正确；分析题图可知，辣椒素与辣椒素受体TRPV1未结合时，
K蛋白和N蛋白结合在一起；Ca2＋内流后导致磷酸基团与C蛋白结合，促使C蛋白磷酸化，
解除了K蛋白和N蛋白的结合，B正确；分析题图可知，N蛋白进入细胞核，抑制编码IL
－6等细胞因子基因的表达，从而减少了IL－6等细胞因子的含量，C错误；降低感觉神经
元上TRPV1通道的活性后，辣椒素与辣椒素受体TRPV1结合减少，IL－6等细胞因子分泌
增加，会加重疼痛，D正确。
5．(2022·陕西宝鸡中学高三一模)免疫排斥和器官短缺是进行器官移植过程中存在的两大世
界性难题。请回答下列相关问题：
(1)免疫排斥反应主要是由______________(“体液”或“细胞”)免疫引起的，通常需要使用
免疫抑制剂来提高器官移植的成功率。
(2)为避免发生免疫排斥，对大面积烧伤病人进行皮肤移植时，可以通过________________
技术培养自体细胞来构建人造皮肤。(3)有些研究人员利用体细胞核移植技术培养免疫匹配的移植器官。具体思路：将病人体细
胞核移入________________中得到重组细胞，激活重组细胞并发育成一个新的胚胎，从胚胎
发育至____________时期的内细胞团中分离出胚胎干细胞，在培养液中加入____________来
诱导胚胎干细胞分化出免疫匹配的组织或器官。
(4)基因编辑的异种器官移植成功为人类器官移植带来新的曙光。CRISPR/Cas9基因编辑技
术是利用Cas9蛋白sgRNA复合体对双链DNA的特定序列进行识别并切割，从而达到基因
定点敲除、敲入、突变的目的(如下图)。
①Cas9蛋白能准确切割并断开目标DNA位点上的____________键，依赖于特定的sgRNA。
在设计sgRNA识别序列时，若目标DNA的α链切点附近序列为…GGAACTTCA…，则
sgRNA 上 的 引 导 序 列 为
_________________________________________________________________。
②猪体内的GGTA1基因等引发急性排斥反应，为了敲除该基因以获得无免疫排斥克隆猪器
官，向猪受精卵细胞内导入的重组质粒中除了含有特定的启动子、终止子、标记基因和复制
原点等基本元件以外，还应该连接有Cas9蛋白基因和_________________________________。
答案 (1)细胞 (2)动物细胞培养 (3)去核的卵母细胞 囊胚 分化诱导因子 (4)①磷酸二
酯 …GGAACUUCA… ②根据GGTA1基因设计的sgRNA基因
解析 (1)免疫排斥主要是细胞免疫，由T细胞引起的免疫反应，通常需要使用免疫抑制剂
来提高器官移植的成功率。(2)对大面积烧伤病人进行皮肤移植时，借助动物细胞培养技术
可获取大量自身健康皮肤用于移植，能够避免发生免疫排斥反应。(3)核移植技术是将一个
体细胞的细胞核，移入到一个已经去除细胞核的处于减数第二次分裂中期的卵母细胞中，使
其重组并发育成一个新的胚胎。从胚胎发育至囊胚期的内细胞团中分离出胚胎干细胞。胚胎
干细胞(简称ES或EK细胞)具有发育的全能性，在培养液中加入分化诱导因子，诱导胚胎干
细胞向不同类型的组织细胞分化。
