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热点07 与生物学相关的诺贝尔奖
(情境预测+重难诠释+限时检测)
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，诺贝尔生理学或医学奖分别授予了WilliamC.Campbell &SatoshiŌmura、屠呦呦，前二者
因“发现了因线虫导致的寄生虫感染的新型疗法”而获奖，后者则因“发现了一种针对疟疾的新型疗法”。
2．2016 年，Yoshinori Ohsumi 因“发现了自噬机制”而被授予诺贝尔生理学或医学奖。
3．2017 年，Jeffrey C. Hall，Michael Rosbash 和Michael W. Young 由于“发现了控制昼夜节律的分
子机制”而被授予诺贝尔生理学或医学奖。
4．2018 年，James P. Allison 和Tasuku Honjo 因“通过抑制负免疫调节治疗癌症”而被授予诺贝尔生
理学或医学奖。
5．2019 年William G. Kaelin、Peter J. Ratcliffe 以及Gregg L. Semenza 因“揭示细胞感知和适应氧
气供应的机制”而被授予诺贝尔生理学或医学奖。
6．2020 年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家哈维·阿尔特、查尔斯·赖斯以及英国科学家迈克尔·
霍顿，以表彰他们在发现丙型肝炎病毒方面所做出的贡献。
7．2021 年诺贝尔生理学或医学奖授予戴维·朱利叶斯（David Julius）和阿登·帕塔普蒂安（Ardem
Patapoutian），以表彰他们在“发现温度和触觉受体”方面作出的贡献。
8．2022 年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。奖项授予瑞典科学家斯万特·帕博（Svante Pääbo）以表彰他
在“在人类演化以及已灭绝的人类基因组研究”方面作出的贡献。
9．2023 年诺贝尔生理学或医学奖联合授予Katalin Karikó 和Drew Weissman，“以表彰他们在核苷碱
基修饰方面的发现，从而开发出有效的新冠肺炎mRNA 疫苗”。
一、单选题
1．（江苏省盐城市、南京市2023 一2024 学年高三上学期期末调研测试生物试题）2023 年10 月2 日，卡
塔琳·卡里科、德鲁·魏斯曼获得诺贝尔生理学或医学奖。他们注意到树突状细胞将体外转录的mRNA 识别
情境预测
重难诠释
限时检测 （限时30 分钟）
1
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为外来物质，导致树突状细胞的激活和炎症信号分子的释放，引发炎症反应。将碱基修饰mRNA 输送到树
突状细胞，炎症反应几乎完全消失，具体过程如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．碱基修饰mRNA 可能涉及对胸腺嘧啶等碱基修饰
B．碱基修饰改变mRNA 中碱基排列顺序
C．碱基修饰mRNA 指导树突状细胞炎症信号分子合成
D．碱基修饰mRNA 既减少炎症反应又增加相关蛋白质含量
【答案】D
【分析】RNA 是由核糖核苷酸构成的长链，常见的有tRNA、mRNA、rRNA，mRNA 为信使RNA，是翻译的
模板。
【详解】A、RNA 没有胸腺嘧啶，A 错误；
B、碱基修饰不会改变碱基排列顺序，B 错误；
C、碱基修饰mRNA 导致炎症反应几乎完全消失，因此不会指导炎症信号分子合成，C 错误；
D、利用碱基修饰的mRNA 并输送到树突状细胞，炎症反应几乎完全消失，而且由图看到树突状细胞膜的
表面蛋白质增多，说明碱基修饰的mRNA 能增加蛋白质产量，D 正确。
故选D。
2．（2023 上·黑龙江伊春·高二黑龙江省伊春市第一中学校考期末）2023 年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，
来自美国的匈牙利裔科学家卡塔琳·卡里科和美国科学家德鲁·魏斯曼获此殊荣。被核苷碱基修饰的新冠病
毒mRNA 疫苗“mRNA-1273”可诱导健康志愿者产生免疫反应。下列关于疫苗的叙述错误的是（ ）
A．灭活新冠病毒表面存在抗原蛋白
B．新冠病毒mRNA 疫苗无法直接刺激浆细胞产生抗体
C．新冠病毒mRNA 疫苗是以mRNA-1273 为模板合成的蛋白质作为抗原
D．理论上灭活病毒疫苗和mRNA 疫苗都可治疗新冠肺炎
【答案】D
【分析】疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体，
从而对特定传染病具有抵抗力。常见的疫苗有减毒活疫苗、灭活病毒疫苗、重组蛋白疫苗、重组病毒载体
疫苗、核酸疫苗等。
【详解】A、灭活的病毒存在表面抗原蛋白，可引起机体产生特异性免疫，A 正确；
2
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B、浆细胞不能直接识别抗原，且新冠病毒mRNA 疫苗也不能直接刺激机体产生免疫反应，新冠病毒mRNA
需要在细胞内合成蛋白质才能作为抗原刺激机体产生免疫反应，B 正确；
C、mRNA 疫苗就是利用其表达出的蛋白作为抗原，因此新冠病毒mRNA 疫苗是以mRNA-1273 为模板合成
的蛋白质作为抗原，C 正确；
D、疫苗起预防作用，不是治疗作用，D 错误。
故选D。
3．（2024 上·海南省直辖县级单位·高三校考阶段练习）2023 年诺贝尔生理学或医学奖授予科学家卡塔琳·
考里科和德鲁·韦斯曼，以表彰他们在核苷碱基修饰方面的发现，这一发现使得开发针对新型冠状病毒的
mRNA 疫苗成为可能。已知mRNA 疫苗中的mRNA 进入人体细胞后，可表达出病原体的某种抗原蛋白，驱
动树突状细胞成熟，进而激活B 细胞和T 细胞，使机体产生强烈的免疫应答。下列有关叙述正确的是（
）
A．树突状细胞属于抗原呈递细胞，B 细胞不属于抗原呈递细胞
B．mRNA 疫苗可直接作为抗原，刺激机体产生特异性免疫反应
C．与传统灭活疫苗相比，mRNA 疫苗激活细胞免疫的能力更强
D．机体排除新型冠状病毒主要体现了免疫系统的免疫监视功能
【答案】C
【分析】疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体，
从而对特定传染病具有抵抗力。当给机体输入外源抗原时，免疫系统能够产生反应，而且这种反应具有特
异性。mRNA 疫苗通过疫苗中的mRNA 进入人体细胞后表达出病原体的某种抗原蛋白，从而使机体产生产
生强烈的免疫应答。
【详解】A、树突状细胞和B 细胞都属于抗原呈递细胞，A 错误；
B、mRNA 疫苗需要在人体细胞中表达出病原体的某种抗原蛋白才能刺激机体产生特异性免疫反应，B 错误；
C、mRNA 疫苗可通过大量表达获得病原体的某种抗原蛋白，从而使机体产生强烈的免疫应答，C 正确；
D、机体排除新型冠状病毒主要体现了免疫系统的免疫防御功能，D 错误。
故选C。
4．（2024 上·海南省直辖县级单位·高三校考阶段练习）2022 年的诺贝尔生理学或医学奖获得者斯万特·帕
博创建了一门全新的科学学科——古基因组学。他从化石中提取、测序并绘制了尼安德特人的基因组，分
析了所有现代人类和已灭绝古代人类的基因差异，发现尼安德特人的部分基因通过智人流向现代人类，他
的发现为探索我们何以成为独特的人类提供了基础。下列有关叙述错误的是（ ）
A．尼安德特人的化石为帕博团队研究人类进化提供了直接证据
B．尼安德特人可能通过与智人杂交将其基因传递给现代人类
C．不同年代的“人”在DNA 和蛋白质分子的结构方面不存在共同点
D．基因组测序技术为探索现代人类的进化提供了分子水平的证据
【答案】C
【分析】生物有共同祖先的证据：1、化石证据：在研究生物进化的过程中，化石是最重要的、比较全面
的证据，化石在地层中出现的先后顺序，说明了生物是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生逐渐
3
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进化而来的。2、比较解剖学证据：具有同源器官的生物是由共同祖先演化而来。这些具有共同祖先的生
物生活在不同环境中，向着不同的方向进化发展，其结构适应于不同的生活环境，因而产生形态上的差异。
3、胚胎学证据：①人和鱼的胚胎在发育早期都出现鳃裂和尾；②人和其它脊椎动物在胚胎发育早期都有
彼此相似的阶段。4、细胞水平的证据：①细胞有许多共同特征，如有能进行代谢、生长和增殖的细胞；
②细胞有共同的物质基础和结构基础。5、分子水平的证据：不同生物的DNA 和蛋白质等生物大分子，既
有共同点，又存在差异性。
【详解】A、化石是保在地层中的古代生物遗体、遗物或生活痕迹等，利用化石可确定地球上曾经生活过
的生物的种类及其形态、结构、行为等特征，因此化石是生物进化的直接证据，A 正确；
B、题干中已知尼安德特人的部分基因通过智人流向现代人类，尼安德特人可能通过与智人杂交将其基因
传递给现代人类，B 正确；
C、不同生物的DNA 和蛋白质等生物大分子，既有共同点，又存在差异性，故不同年代的“人”在DNA 和
蛋白质分子的结构方面存在共同点，C 错误；
D、基因组测序技术属于分子水平，为探索现代人类的进化提供了分子水平的证据，D 正确；
故选C。
5．（2023 上·全国·高二期末）关于温度感知和触觉分子机制的研究获得了2021 年诺贝尔生理学或医学奖。
细胞膜上的TRPV1 通道蛋白能被辣椒素或43℃以上高温激活，TRPV1 是一种可高效介导Ca2+顺浓度梯度流
入的离子通道，使人产生热痛的感觉。下列叙述错误的是（ ）
A．TRPV1 通道蛋白的合成需要核糖体参与
B．Ca2+通过TRPV1 进入细胞消耗ATP
C．产生热痛的感觉过程中电信号会传到大脑皮层
D．辣椒素或45℃高温可能会改变TRPV1 空间结构
【答案】B
【分析】通道蛋白是一类跨越细胞膜双分子层的蛋白质，它所介导的被动运输不需要溶质分子与其结合，
而是横跨膜形成亲水通道，允许大小适宜的分子和带电离子通过。通道蛋白可以是单体蛋白，也可以是多
亚基组成的蛋白，它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排，形成水性通道。
【详解】A、核糖体是合成蛋白质的场所，A 正确；
B、Ca2+通过TRPV1 进入细胞为协助扩散，不消耗ATP，B 错误；
C、大脑皮层是最高级的神经中枢，感觉中枢位于大脑皮层，故产生热痛的感觉过程中电信号会传到大脑
皮层，C 正确；
D、细胞膜上的TRPV1 通道蛋白能被辣椒素或43℃以上高温激活，辣椒素或45℃高温会改变TRPV1 空间结
构，D 正确。
故选B。
6．（2023 上·浙江·高三校联考阶段练习）科学家卡塔琳•考里科和德鲁•韦斯曼因核苷碱基修饰方面的发现
而获得2023 年诺贝尔生理学或医学奖。他们的发现使得mRNA 疫苗成为可能。下列关于mRNA 疫苗的叙述
正确的是（ ）
A．与接种DNA 疫苗相比，接种RNA 疫苗起效更快
4
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B．提纯病毒相关抗原的mRNA，直接将其注入人体即可诱发免疫反应
C．病毒RNA 可直接作为抗原，刺激机体产生特异性免疫
D．相比灭活疫苗，注射mRNA 疫苗产生的抗体种类较多
【答案】A
【分析】病毒是一类没有细胞结构的特殊生物，主要由蛋白质外壳和内部的遗传物质构成，不能独立的生
活和繁殖，只有寄生在其他生物的活细胞内才能生活和繁殖。一旦离开了活细胞，病毒就无法进行生命活
动。
【详解】A、mRNA 疫苗进入细胞后可直接翻译表达抗原，而DNA 疫苗还需转录、翻译，因此mRNA 疫苗
相较于DNA 疫苗起效更快，A 正确；
BC、RNA 或mRNA 不能直接作为抗原，而是需要经翻译表达出蛋白质等作为后作为抗原，BC 错误；
D、相比灭活疫苗，注射RNA 疫苗由于指导合成的抗原种类较少，因而刺激机体产生的抗体种类较少，D
错误。
故选A。
7．（2024 上·全国·高三校联考专题练习）有关mRNA 疫苗的研究获得了2023 年诺贝尔生理学或医学奖，
科学家发现将mRNA 中的尿嘧啶替换成假尿嘧啶进行碱基修饰后，作为新型疫苗可减少免疫炎症反应，从
而使高效的mRNA 疫苗研发成为可能。下列有关叙述错误的是（ ）
A．用假尿嘧啶替换可导致mRNA 不容易被机体识别为抗原
B．mRNA 疫苗需要通过机体细胞内的翻译过程才能发挥作用
C．大量使用mRNA 疫苗会改变病原体种群相应基因的基因频率
D．用脂质体微滴将mRNA 疫苗送入细胞主要体现了细胞膜的选择透过性
【答案】D
【分析】mRNA 疫苗进入机体后，在细胞内指导合成新冠病毒抗原蛋白，利用抗原毒蛋白激发人体的免疫
应答。利用脂质体包裹药物送入细胞，主要体现了生物膜的流动性。
【详解】A、由题意，将mRNA 疫苗中的尿嘧啶替换成假尿嘧啶进行碱基修饰后，可以减少机体免疫炎症
反应，而mRNA 是大分子物质，本身又是异物，所以可推测炎症反应减少是因为不容易被机体识别为抗原，
A 正确；
B、由于病原体的主要抗原是蛋白质，mRNA 疫苗进入机体后，需要作为模板参与翻译合成相应的抗原蛋
白，才能有效地引发免疫反应，而 mRNA 疫苗中的 mRNA 本身量少，再加上经过修饰，引发的免疫反应
较弱，不能直接作为抗原发挥其作用，B 正确；
C、大量使用各种mRNA 疫苗可以形成对病原体的免疫，减少人体自身的损伤，但变强的免疫能力作为选
择因素会使产生有利变异的病原体更容易生存，从而改变病原体种群相应基因的基因频率，C 正确；
D、mRNA 是大分子物质，不易进入细胞。用脂质体微滴包裹后，利用脂质体可以与细胞膜发生融合的原
理，将 mRNA 疫苗高效地送入细胞，这主要体现了细胞膜的流动性，D 错误。
故选D。
8．（2023 上·广东佛山·高一统考期中）2023 年诺贝尔生理学或医学奖被授予美国科学家考里科和韦斯曼，
以表彰他们在核苷碱基修饰方面的发现，这一发现推动了抗新冠肺炎病毒的mRNA 疫苗的开发。下图表示
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生产RNA 疫苗需要的原材料之一核苷酸，下列叙述正确的是（ ）
A．图中a 代表磷酸基团，b 代表脱氧核糖
B．组成RNA 和DNA 的单体的区别在于c
C．生物体细胞内的RNA 一般为双链结构
D．图中的核苷酸彻底水解能得到6 种产物
【答案】D
【分析】核酸是生物大分子，分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），其基本组成单位分别为脱
氧核苷酸和核糖核苷酸；DNA 主要分布在细胞核中，RNA 主要分布在细胞质中；核酸是细胞内携带遗传信
息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
【详解】A、题图代表生产RNA 疫苗需要的原材料之一核苷酸，其中a 代表磷酸基团，b 代表核糖，A 错误；
B、题图中的c 代表含氮碱基，组成RNA 和DNA 的单体的区别在于五碳糖不同，含氮碱基不完全相同，B
错误；
C、生物体细胞内的RNA 一般为双链结构，DNA 一般为双链结构，C 错误；
D、图中的核苷酸彻底水解能得到6 种产物，分别为磷酸、核糖和A、U、C、G 四种碱基，D 正确。
故选D。
9．（2023 上·河南·高二校联考阶段练习）2023 年诺贝尔生理学或医学奖授予卡塔琳·考里科和德鲁·韦斯曼，
表彰他们在核苷碱基修饰方面的发现，这些发现使针对新型冠状病毒肺炎的有效 mRNA 疫苗得以开发。将
表达新型冠状病毒S 蛋白的mRNA 注入人体可诱导机体产生保护性抗体。下列相关叙述错误的是（ ）
A．注射的上述mRNA 会在人体内翻译出S 蛋白
B．针对S 蛋白产生的抗体可特异性结合新型冠状病毒
C．注射mRNA 疫苗可有效预防多种冠状病毒感染
D．新型冠状病毒侵入人体后会引发人体特异性免疫
【答案】C
【分析】疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体，
从而对特定传染病具有抵抗力。当给机体输入外源抗原时，免疫系统能够产生反应，而且这种反应具有特
异性。
【详解】A、注射的上述mRNA 会在人体内翻译出S 蛋白，从而引发机体产生免疫反应，A 正确；
B、由题意可知，将表达新型冠状病毒S 蛋白的mRNA 注入人体可诱导机体产生保护性抗体，所以针对S 蛋
白产生的抗体可特异性结合新型冠状病毒，B 正确；
C、注射mRNA 疫苗产生的S 蛋白引发免疫反应，其产生的抗体和记忆细胞具有特异性，只能效预防特定的
冠状病毒感染，C 错误；
D、新型冠状病毒侵入人体后会引发人体特异性免疫，包括细胞免疫和体液免疫，D 正确。
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故选C。
二、非选择题
10．（2023 上·江西·高三江西省乐平中学校联考阶段练习）2023 年诺贝尔生理学或医学奖授予科学家卡塔
琳·考里科和德鲁·韦斯曼，以表彰他们在核苷碱基修饰方面的发现，这些发现促使科学家们开发出有效的
mRNA 疫苗来对抗COVID-19（新型冠状病毒肺炎）。新冠疫苗有多种，其中灭活病毒疫苗防护力大约在
70~80%，而mRNA 疫苗产生的防护力会更高，可以使有效率达到95%以上。如图是mRNA 疫苗作用模式图，
请据图回答问题：
(1)免疫系统的功能包括免疫监视、
和
；常见的免疫活性物质除图中所示外还
包括
。
(2)由图可知，注射mRNA 疫苗后，直接刺激免疫细胞的物质是
。
(3)B 细胞分裂分化除产生图中细胞，还产生其他细胞，这些细胞具有的功能是
。
(4)与灭活病毒疫苗相比，RNA 疫苗的优点有
（至少答两点）。
(5)人类在漫长的进化历程中从未感染过新型冠状病毒，但是人的免疫系统仍能产生针对新型冠状病毒的抗
体。关于抗原和抗体的关系一直存在两类不同的观点:模板学说认为，抗体是在抗原进入机体后，以抗原为
模板设计出来的；克隆选择学说认为，在抗原进入机体之前，具有不同类型特异性受体的B 细胞就已经存
在。克隆选择学说目前被大多数科学家所接受。为验证克隆选择学说，科研人员以小鼠为实验对象，进行
了相关实验，并获得了支持克隆选择学说的实验结果，如下表所示。已知，高剂量的具有放射性同位素标
记的抗原能够全部杀死具有与其互补受体的B 细胞。
组别
第一次注射
一段时间后，第二次
注射
实验结果
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对照组
高剂量的抗原X
适宜剂量的抗原Y
小鼠产生抗X 抗体和抗Y 抗体
实验组
1
高剂量的具有放射性同位素标记的
抗原X
适宜剂量的抗原Y
小鼠不产生抗X 抗体；产生抗Y
抗体
实验组
2
高剂量的具有放射性同位素标记的
抗原X
适宜剂量的抗原X
①请依据克隆选择学说，分析实验组1 中小鼠只能产生抗Y 抗体的原因是
。
②请预期实验组2 的实验结果：
。
【答案】(1) 免疫自稳 免疫防御 溶菌酶
(2)病毒S 蛋白和抗原肽
(3)再次接触同种抗原迅速增殖分化产生浆细胞，并产生大量抗体
(4)能引起细胞免疫；能一定时间内不断地表达出抗原；能产生更多的记忆细胞和抗体；在生产上更安全
(5) 机体中具有不同类型特异性受体的B 细胞，实验组1 给小鼠注射了高剂量的具有放射性同位素标
记的抗原X，将小鼠体内与其互补受体的B 细胞全部杀死，但与抗原Y 互补的B 细胞依然存在，所以注射
适宜剂量的抗原Y，机体可发生免疫反应产生抗Y 抗体 小鼠不产生抗X 抗体
【分析】1、免疫系统主要包括免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质。免疫器官是免疫细胞生成、成熟或
集中分布的场所；免疫细胞是发挥免疫作用的细胞；免疫活性物质是由免疫细胞或其他细胞产生的发挥免
疫作用的物质。
2、体液免疫的过程是：一些病原体可以和B 细胞接触，这为激活B 细胞提供了第一个信号；一些病原体被
树突状细胞、B 细胞等抗原呈递细胞摄取；抗原呈递细胞将抗原处理后呈递在细胞表面，然后传递给辅助
性T 细胞；辅助性T 细胞表面的特定分子发生变化并与B 细胞结合，这是激活B 细胞的第二个信号；辅助
性T 细胞开始分裂、分化，并分泌细胞因子；B 细胞受到两个信号的刺激后开始分裂、分化，大部分分化
为浆细胞，小部分分化为记忆B 细胞，细胞因子能促进B 细胞的分裂、分化过程；浆细胞产生和分泌大量
抗体，抗体可以随体液在全身循环并与这种病原体结合。抗体与病原体的结合可以抑制病原体的增殖或对
人体细胞的黏附。
【详解】（1）免疫系统的功能为免疫防御、免疫自稳和免疫监视三大基本功能；图中的免疫活性物质有
抗体、细胞因子，此外，常见的免疫活性物质还有溶菌酶。
（2）由图可知，注射mRNA 疫苗后，mRNA 经胞吞的方式进入受体细胞，指导合成病毒S 蛋白，病毒S 蛋
白从受体细胞中排出后与B 细胞上的受体特异性结合；细胞中的一部分S 蛋白水解形成抗原肽，与MHC I
结合后转移到受体细胞膜上，与辅助性T 细胞和细胞毒性T 细胞结合，通过这些过程，最终使机体产生特
异性免疫。所以注射mRNA 疫苗后，直接刺激免疫细胞的物质是病毒的S 蛋白和抗原肽。
（3）当B 细胞活化后，就开始增殖、分化，大部分分化为浆细胞，小部分分化为记忆B 细胞。图中浆细胞
能够分泌特异性抗体，图中未标示出的记忆B 细胞可以在抗原消失后存活几年甚至几十年，当再接触相同
抗原时，能迅速增殖分化产生浆细胞，快速产生大量抗体。
（4）灭活病毒疫苗无法感染细胞，只能产生体液免疫，且免疫效果弱，常需要多次注射。结合题图，与
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灭活病毒疫苗相比，RNA 疫苗的优点有：既可以引起体液免疫，又可以引起细胞免疫；mRNA 可以作为翻
译的模板，能在一定时间内不断地表达出抗原；能产生更多的记忆细胞和抗体；在生产上更安全等。
（5）①克隆选择学说认为，在抗原进入机体之前，具有不同类型特异性受体的B 细胞就已经存在。实验
组1 给小鼠注射了高剂量的具有放射性同位素标记的抗原X，将小鼠体内与其互补受体的B 细胞全部杀死，
但与抗原Y 互补的B 细胞依然存在，所以注射适宜剂量的抗原Y，机体可发生免疫反应产生抗Y 抗体。
②实验组2 给小鼠注射了高剂量的具有放射性同位素标记的抗原X，将小鼠体内与其互补受体的B 细胞全
部杀死，再注射适宜剂量的抗原X，机体中没有与抗原X 互补受体的B 细胞，机体不能发生免疫反应，所
以实验组2 的实验结果为小鼠不产生抗X 抗体。
11．（2023 上·黑龙江大庆·高三大庆实验中学校考阶段练习）2019 年诺贝尔生理学或医学奖授予发现细胞
感知和适应氧气变化机制的科学家。研究发现，正常供氧时，细胞内的一种蛋白质低氧诱导因子（HIF）会
被水解。在氧气供应不足时，HIF 会积累，与低氧应答原件（非编码蛋白序列）结合，使促红细胞生成素
（EPO）基因表达加快，促进EPO 的合成，过程如下图所示。请回答下列相关问题：
(1)过程①必需的酶是
，除mRNA 外,参与过程②的RNA 还有
，①②过程
（填“能”或“不能”）在人体成熟红细胞内完成。
(2)EPO 是一种蛋白质类激素，可促进造血干细胞分裂、
，产生更多红细胞，以适应低氧环境。
(3)据图分析，HIF 通过
结构进入细胞核，在
（填“转录”或“翻译”）水平调
控EPO 基因的表达。
(4)上述图示过程反映了生物体基因与
、基因与
、基因与
之间存
在着复杂的相互作用，共同调控生命活动。
(5)已知肿瘤细胞也同样具有感知氧的机制，肿瘤细胞迅速增殖会造成内部缺氧，肿瘤内部细胞的HIF 含量
比正常细胞高从而刺激机体产生更多红细胞，为肿瘤提供更多氧气。根据该机制，可以通过导入外源
mRNA，
，从而影响翻译过程达到一定的治疗效果。
【答案】(1) RNA 聚合酶 tRNA、rRNA 不能
(2)分化
(3) 核孔 转录
(4) 基因 基因表达产物 环境
(5)与HIF 基因转录得到的mRNA 特异性结合
【分析】据图可知：①是以DNA 为模板合成RNA，表示转录，②是以mRNA 为模板，合成蛋白质，表示翻
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译过程。正常供氧时，细胞内的一种蛋白质低氧诱导因子（HIF）会被水解。在氧气供应不足时，HIF 会积
累，与低氧应答原件（非编码蛋白序列）结合，使促红细胞生成素（EPO）基因表达加快，促进EPO 的合
成。
【详解】（1）过程①表示转录，该过程必需的酶是RNA 聚合酶，在过程②翻译中，需要mRNA、tRNA、
rRNA 的共同参与。由于人体成熟红细胞无细胞核和各种复杂的细胞器，无DNA，因此上述过程不能发生。
（2）EPO 是一种蛋白质类激素，依据题干信息可知，在低氧条件下，可促进造血干细胞分裂、分化，产生
更多红细胞。
（3）根据题图信息，“当氧气供应不足时，低氧诱导因子(HIF)与促红细胞生成素(EPO)基因的低氧应答元
件(非编码蛋白质序列)结合，使EPO 基因表达加快，促进EPO 的合成”，说明HIF 通过核孔结构进入细胞
核，在转录水平调控EPO 基因的表达。
（4）依据图示过程可知，生物体的基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相
互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
（5）肿瘤细胞因迅速增殖往往会造成肿瘤附近局部供氧不足，但可通过提高HIF 蛋白的表达，刺激机体产
生红细胞，为肿瘤提供更多氧气和养分，因此肿瘤内部细胞的HIF 含量比正常细胞高。根据该机制，可以
通过导入外源mRNA，与HIF 基因转录得到的mRNA 特异性结合，从而影响翻译过程达到一定的治疗效果。
12．（2023 上·四川成都·高二成都外国语学校校考阶段练习）2023 年诺贝尔生理学或医学奖授予科学家卡
塔琳·考里科和德鲁·韦斯曼，以表彰他们在mRNA 疫苗研究上的突破性贡献。下图是某mRNA 疫苗作用模
式图，请据图回答问题：
(1)mRNA 疫苗要装入脂质体中再注射，目的是
和防止mRNA 在内环境中被降解。
(2)根据图示，B 细胞活化、增殖分化过程需要两次信号刺激，一是抗原的直接刺激，二是
。
(3)根据图示，mRNA 疫苗在细胞内表达出病毒S 蛋白后，要经
水解产生抗原肽，抗原
肽与镶嵌在内质网膜上的
结合，最终呈递到细胞表面，诱导特异性免疫。
(4)结合图示特异性免疫类型分析，与传统灭活病毒疫苗和重组蛋白疫苗相比，mRNA 疫苗的优势是
。
【答案】(1)帮助 mRNA 进入靶细胞
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(2)辅助性 Т 细胞表面的特定分子发生变化并与В 细胞结合
(3) 蛋白酶体 MHC I
(4)mRNA 疫苗能同时诱导产生体液免疫和细胞免疫，而传统疫苗一般只能诱导产生体液免疫
【分析】1、体液免疫：病原体侵入机体后，一些病原体被树突状细胞、B 细胞等抗原呈递细胞摄取，这为
激活B 细胞提供了第一个信号，抗原呈递细胞将抗原处理后呈递在细胞表面，然后传递给辅助性T 细胞，
辅助性T 细胞表面的特定分子发生变化并与B 细胞结合，这为激活B 细胞提供了第二个信号，辅助性T 细
胞开始分裂、分化，并分泌细胞因子，B 细胞受到两个信号的刺激后开始分裂、分化，大部分分化为浆细
胞，小部分分化为记忆B 细胞，细胞因子促进B 细胞的分裂、分化过程，浆细胞产生和分泌大量抗体，抗
体可以随体液在全身循环并与这种病原体结合，抗体与病原体结合可以抑制病原体增殖或对人体细胞的黏
附。
2、细胞免疫：病原体侵入靶细胞后，被感染的宿主细胞（靶细胞）膜表面某些分子发生变化，细胞毒性T
细胞识别这一变化信号，之后开始分裂并分化，形成新的细胞毒性T 细胞和记忆细胞，细胞因子能加速这
一过程，新形成的细胞毒性T 细胞在体液中循环，他们可以识别并接触、裂解被同样病原体感染的靶细胞，
靶细胞裂解死亡后，病原体暴露出来，抗体可以与之结合，或被其他细胞吞噬掉。
【详解】（1）疫苗mRNA 用脂质体包裹的目的是帮助 mRNA 进入靶细胞和防止mRNA 在内环境中被降解。
（2）病原体侵入机体后，一些病原体可以和B 细胞接触，这为激活B 细胞提供了第一个信号，抗原呈递细
胞将抗原处理后呈递在细胞表面，然后传递给辅助性T 细胞，辅助性T 细胞表面的特定分子发生变化并与
B 细胞结合，这为激活B 细胞提供了第二个信号。过程⑤是B 细胞的增殖分化过程，除了分化为浆细胞，
还会产生记忆B 细胞，记忆B 细胞在受到同种抗原刺激后能迅速增殖分化形成浆细胞，进而增强免疫能力。
（3）根据图示，疫苗mRNA 进入细胞后，先在核糖体上翻译合成S 蛋白，而后在蛋白酶体作用下水解产
生抗原肽，抗原肽可与内质网上的MHC I 结合，形成复合物并呈递到细胞表面，诱导发生特异性免疫。
（4）传统灭活病毒疫苗和重组蛋白疫苗，一般都只能诱导体液免疫(抗原肽不能侵入人体细胞内，仅在内
环境中发挥抗原作用)，而mRNA 疫苗在人体细胞内表达，可同时诱导产生体液免疫和细胞免疫。
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