高三一輪復(fù)習(xí)生物【知識(shí)建構(gòu)+備課精研】 新冠病毒及疫苗課件

高考熱點(diǎn)

——新冠病毒及疫苗一、認(rèn)識(shí)新冠病毒——結(jié)構(gòu)刺突蛋白(S,SpikeProtein)

是受體結(jié)合位點(diǎn)、溶細(xì)胞作用和主要抗原位點(diǎn)包膜蛋白(E,EnvelopeProtein)

較小，與包膜結(jié)合的蛋白膜糖蛋白(M,MembraneProtein)

負(fù)責(zé)營養(yǎng)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸、

新生病毒出芽釋放與病毒外包

膜的形成2019-nCoV的增殖一、認(rèn)識(shí)新冠病毒——增殖吸附→侵入→脫殼→合成→組裝→釋放nCoV-2019的侵染過程分為7個(gè)步驟（1）病毒S蛋白和宿主細(xì)胞膜上的ACE2“接頭”，一旦“暗號(hào)”對(duì)上，細(xì)胞胞吞病毒，將病毒“請(qǐng)”進(jìn)細(xì)胞；（2）溶酶體幫助病毒溶解囊膜和結(jié)構(gòu)蛋白；（3）病毒正好借此將RNA釋放，利用宿主細(xì)胞的核糖體翻譯病毒早期蛋白；（4）病毒利用RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶大量復(fù)制病毒的遺傳物質(zhì)；（5）大量翻譯結(jié)構(gòu)蛋白；（6）在高爾基體將病毒的遺傳物質(zhì)和結(jié)構(gòu)蛋白組裝成新的病毒；（7）新病毒利用宿主細(xì)胞的膜泡運(yùn)輸系統(tǒng)，通過胞吐釋放出去，完成整個(gè)生活史。新冠病毒是一種具有單條正鏈RNA（+）的冠狀病毒，在宿主細(xì)胞內(nèi)的增殖過程如圖所示，a-e表示相應(yīng)的生理過程。

結(jié)合圖片思考：（1）新冠病毒的遺傳物質(zhì)是什么？（2）哪些過程表示復(fù)制遺傳物質(zhì)？（3）哪些過程表示合成蛋白質(zhì)？RNA（+）a、cb、e病毒增殖過程圖RNA(+)RNA(-)RNA(+)RNA聚合酶mRNA子代病毒病毒蛋白質(zhì)組裝abdce二、新冠病毒的檢測(cè)1.核酸檢測(cè)--RT－PCR技術(shù)(逆轉(zhuǎn)錄熒光PCR技術(shù))2.抗原檢測(cè)---膠體金法3.抗體檢測(cè)---膠體金法利用特異性：堿基互補(bǔ)配對(duì)的特異性

抗原-抗體結(jié)合的特異性結(jié)果要顯色：熒光標(biāo)記

放射性同位素標(biāo)記等原理1.核酸檢測(cè)—熒光定量PCR方法原理：以病毒獨(dú)特的基因序列為檢測(cè)靶標(biāo)，通過PCR擴(kuò)增，使目標(biāo)靶DNA序列指數(shù)級(jí)增加，再與預(yù)先加入的一段熒光標(biāo)記探針結(jié)合，產(chǎn)生熒光信號(hào)。擴(kuò)增出來的靶基因越多，累計(jì)的熒光信號(hào)就越強(qiáng)。流程：取樣留樣保存核酸提取熒光定量PCR(1)核酸提?。孩龠x擇一種與RNA具有

（“較弱”或“較強(qiáng)”

）結(jié)合力的介質(zhì)制備層析柱；②將粗提取液滴流過柱；③再用某種鹽溶液洗滌層析柱，獲得該含病毒RNA的洗脫液，該洗脫液含有

成分，能防止RNA被降解。影響核酸提取的因素有

（至少2點(diǎn)）。

較強(qiáng)RNA酶抑制劑介質(zhì)種類、鹽濃度、洗脫時(shí)間、溫度等(2)熒光定量PCR：該反應(yīng)體系的探針是一種人工合成的與

互補(bǔ)的DNA單鏈片段，其首尾兩端是熒光信號(hào)劑和信號(hào)淬滅劑，如圖1所示。若該結(jié)構(gòu)完整，則反應(yīng)體系不發(fā)出熒光；若該結(jié)構(gòu)被破壞，

單獨(dú)存在，則反應(yīng)體系會(huì)發(fā)出熒光。檢測(cè)時(shí)，先將受試者鼻拭子中提取的RNA片段

為DNA，然后對(duì)獲得的DNA進(jìn)行

，若鼻拭子中存在新冠病毒RNA，則反應(yīng)體系中的探針會(huì)與DNA結(jié)合，

在沿DNA單鏈移動(dòng)進(jìn)行復(fù)制時(shí)，會(huì)將熒光信號(hào)劑和信號(hào)淬滅劑剝落，發(fā)出熒光信號(hào)，過程如圖2所示。

病毒RNA特定序列逆轉(zhuǎn)錄擴(kuò)增DNA聚合酶熒光信號(hào)劑這個(gè)過程中，使用的儀器是QPCR儀，同時(shí)進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄和PCR擴(kuò)增，因此這種核酸檢測(cè)方法稱為稱為RT-PCR（RT指反轉(zhuǎn)錄、PCR指擴(kuò)增）相關(guān)原理：在PCR反應(yīng)體系中，包含一對(duì)特異性引物以及一個(gè)Taqman探針，該探針為一段特異性寡核苷酸序列，兩端分別標(biāo)記了熒光基團(tuán)和淬滅熒光基團(tuán)。探針完整時(shí)，熒光基團(tuán)發(fā)射的熒光信號(hào)被淬滅基團(tuán)吸收；若反應(yīng)體系存在靶序列，PCR反應(yīng)時(shí)探針與模板結(jié)合，DNA聚合酶沿模板利用酶的外切酶活性將探針降解，熒光基團(tuán)與淬滅基團(tuán)分離，發(fā)出熒光。每擴(kuò)增一條DNA鏈，就有一個(gè)熒光分子產(chǎn)生。熒光定量PCR儀能夠監(jiān)測(cè)出熒光到達(dá)預(yù)先設(shè)定閾值的循環(huán)數(shù)(Ct值)與病毒核酸濃度有關(guān)，病毒核酸濃度越高，Ct值越小。2.“實(shí)時(shí)熒光定量qPCR”是新冠疫情防控的一把利刃，通常在1～2h內(nèi)即可得到檢測(cè)結(jié)果。TaqMan探針是實(shí)時(shí)熒光定量RT—PCR技術(shù)中一種常用探針(如圖1)，其5′端連接熒光基團(tuán)(R)，3′端連接淬滅劑(Q)。當(dāng)探針完整時(shí)，R發(fā)出的熒光信號(hào)被Q吸收而不發(fā)熒光。在PCR擴(kuò)增過程中，當(dāng)TaqDNA聚合酶遇到探針時(shí)會(huì)使探針?biāo)舛尫懦鲇坞x的R和Q，R發(fā)出的熒光信號(hào)被相應(yīng)儀器檢測(cè)到，熒光信號(hào)的累積與PCR產(chǎn)物數(shù)量完全同步(如圖2)。請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)結(jié)合圖1和圖2分析，“熒光RT—PCR技術(shù)”所用的試劑盒中通常都應(yīng)該含有________酶、_________________酶、TaqMan探針、引物、dNTP、Mg2＋、緩沖劑等。這種分子層面的熒光RT—PCR檢測(cè)具有特異性和靈敏性都很高的特點(diǎn)，主要與試劑盒中的_____、___________有關(guān)。逆轉(zhuǎn)錄TaqDNA聚合引物TaqMan探針(2)根據(jù)TaqMan探針功能分析，探針中堿基序列的設(shè)計(jì)應(yīng)主要依據(jù)______________________________________________________________________。新冠病毒(2019－nCoV)是冠狀病毒大家庭中的新的一員，其堿基序列與引起SARS的冠狀病毒堿基序列有79.5%的相似性，與流感病毒堿基相似度也較高，因此在設(shè)計(jì)TaqMan探針時(shí)應(yīng)篩選出2019－nCoV特有序列，以避免________(填“假陰性”或“假陽性”)的出現(xiàn)。

新冠病毒RNA內(nèi)部的一段序列(或新冠病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄形成的DNA的部分序列)假陽性(3)根據(jù)圖1和圖2，TaqDNA聚合酶除了能催化DNA子鏈的延伸，還能____________________________。催化RNA(TaqMan探針)的水解(4)若每分子探針?biāo)忉尫诺腞基團(tuán)熒光強(qiáng)度為定值a，則反應(yīng)體系中某時(shí)刻熒光信號(hào)強(qiáng)度(Rn)主要與_________、____________________________________________有關(guān)。在檢測(cè)過程中，隨著PCR的進(jìn)行，反應(yīng)產(chǎn)物不斷累積，“雜交雙鏈”熒光信號(hào)的強(qiáng)度也等比例增加，增加了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，一般要達(dá)到或超過閾值時(shí)才確診?？赏ㄟ^熒光強(qiáng)度的變化監(jiān)測(cè)產(chǎn)生量的變化從而得到一條熒光擴(kuò)增曲線圖(如圖)?！捌脚_(tái)期”出現(xiàn)的最可能的原因是試劑盒中__________________________________________等有限，超出一定的循環(huán)數(shù)后，熒光標(biāo)記的“雜交雙鏈”不再增加。原料、引物和探針數(shù)量(或Taq

DNA擴(kuò)增次數(shù)樣品中病毒初始數(shù)量(或病毒樣品模板RNA含量)聚合酶活性)(5)雖然熒光RT—PCR是當(dāng)前被廣泛認(rèn)可的檢測(cè)手段之一，但是不斷有“假陰性”現(xiàn)象報(bào)道，通過上述過程分析，“假陰性”的可能原因有_____(填字母)。a.通過咽拭子取樣不規(guī)范或取樣所獲樣本量不足b.在樣本運(yùn)輸、檢測(cè)中出現(xiàn)了損壞和污染c.病毒相應(yīng)關(guān)鍵序列發(fā)生了基因突變abc2.抗原檢測(cè)—膠體金法加樣孔檢測(cè)線質(zhì)控線檢測(cè)卡原理：待檢樣液加到試紙條一端的樣本墊，通過層析作用向前移動(dòng)，結(jié)合墊上吸附有膠體金（聚集后呈紅色）標(biāo)記的特異性抗體Ⅰ，若樣本中含有病毒蛋白，則二者相互作用形成金標(biāo)記抗體Ⅰ-抗原復(fù)合物，然后繼續(xù)向前移動(dòng)，與固定在檢測(cè)線（T線）的抗體Ⅱ結(jié)合而被截留，聚集在檢測(cè)線上，產(chǎn)生紅色條帶。游離的金標(biāo)記抗體Ⅰ則繼續(xù)向前到達(dá)質(zhì)量控制區(qū)（C線），與此處固定的抗特異性抗體Ⅰ的抗體（圖中簡(jiǎn)稱二抗）結(jié)合，從而使C線發(fā)生顏色變化。抗原檢測(cè)過程中反復(fù)進(jìn)行了

的特異性結(jié)合。若檢測(cè)結(jié)果為陽性，則這種結(jié)合有

次。若待測(cè)樣品中無新冠病毒蛋白，則為陰性，顯色結(jié)果應(yīng)為

。質(zhì)控線的意義在于

。

抗原和抗體2檢測(cè)線不變色、質(zhì)控線變色判斷層析過程是否順利3.抗體檢測(cè)—膠體金法通過對(duì)患者研究發(fā)現(xiàn)，病毒侵入人體后，大約需要5～7天產(chǎn)生IgM抗體，IgG抗體在感染后10～15天時(shí)產(chǎn)生。通過檢測(cè)外周血中IgM和IgG，不僅可以鑒別是否感染，還可以辨別檢測(cè)者是近期感染或者是既往感染。當(dāng)核酸檢測(cè)結(jié)果為陽性，IgM(＋)IgG(－)時(shí)，可判斷檢測(cè)者為___________；已治愈的患者檢測(cè)結(jié)果應(yīng)為____________________________________。近期感染核酸檢測(cè)結(jié)果為陰性，IgM(－)IgG(＋)3.抗體檢測(cè)—膠體金法(1)你能簡(jiǎn)要說出圖中抗體檢測(cè)的原理嗎（具體反應(yīng)）？(2)IgM是急性期的抗體，IgG就是比較長期甚至永久性抗體。已注射新冠疫苗較長時(shí)間的健康人，IgM和IgG抗體檢驗(yàn)結(jié)果如何？哪種檢測(cè)結(jié)果最可靠，為什么？（1）檢測(cè)病原體抗原。

本檢測(cè)的不足是：在感染之初，病原體抗原含量也較低，不容易被檢測(cè)到。（2）檢測(cè)體液中相應(yīng)的抗體。

本檢測(cè)的不足是：機(jī)體感染病原體后產(chǎn)生抗體需要一定的時(shí)間，并且抗體的產(chǎn)生要達(dá)到一定量時(shí)，才能被檢測(cè)出來，容易出現(xiàn)假陰性。（3）檢測(cè)病原體的核酸。

核酸檢測(cè)雖操作繁瑣、需要專門的儀器，但結(jié)果最準(zhǔn)確；放大擴(kuò)增病毒核酸特定片段，確定病毒是否存在。核酸檢測(cè)能夠非常早期的發(fā)現(xiàn)感染患者，對(duì)患者的整個(gè)排毒周期有一個(gè)非常準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)。

四、新冠的免疫學(xué)預(yù)防--疫苗新冠疫苗的種類

目前各國已知的研發(fā)相對(duì)較為成熟的新冠疫苗共有9款，這9款疫苗又可以分為四類，它們分別是：疫苗作用原理1.滅活的疫苗--體液免疫原理:用殺滅的病毒（或細(xì)菌）刺激人體產(chǎn)生抗體。優(yōu)點(diǎn)：制備方法簡(jiǎn)單，只保留了抗原性，不能在體內(nèi)繁殖，比較安全。缺點(diǎn):免疫應(yīng)答比較弱，一般只會(huì)引起體液免疫，不會(huì)引起細(xì)胞免疫。病毒的蛋白質(zhì)外殼容易在人體內(nèi)被降解，所以通常需要接種多次目前市面上可用的滅活疫苗最主要的就是流感滅活疫苗；其次還有乙型腦炎滅活疫苗、甲型肝炎滅活疫苗、狂犬病疫苗、霍亂疫苗等，可以說使用范圍非常廣泛了。2.減毒活疫苗--體液免疫、細(xì)胞免疫原理：是指使病毒發(fā)生變異，從而獲得毒性減弱或無毒性的病原體變異株——注入接種者體內(nèi)，從而使人體產(chǎn)生免疫反應(yīng)，獲得免疫保護(hù)。優(yōu)點(diǎn)：能在體內(nèi)繁殖，有抗原性，免疫應(yīng)答效應(yīng)強(qiáng)，一般對(duì)健康沒有影響。缺點(diǎn)：活疫苗保存和運(yùn)輸?shù)臈l件苛刻（需要低溫保存，做好防護(hù)）減毒過程中基因突變具有不定向性，可能會(huì)產(chǎn)生毒性更強(qiáng)的變異。目前市面上的減毒活疫苗，包括麻疹、風(fēng)疹、水痘等。

3.重組疫苗（腺病毒載體疫苗）--體液免疫、細(xì)胞免疫原理：是指把新冠病毒的基因序列放入特定的腺病毒(作為載體)，注射入體內(nèi)后該病毒會(huì)表達(dá)出S蛋白——這種蛋白被免疫系統(tǒng)識(shí)別后會(huì)引發(fā)免疫反應(yīng)，建立免疫記憶。

優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)相對(duì)成熟，研發(fā)進(jìn)程快；安全性比較高；生產(chǎn)成本低，產(chǎn)能高；儲(chǔ)存條件方便靈活，時(shí)間長；免疫效應(yīng)比較強(qiáng)，產(chǎn)生抗體水平較高。缺點(diǎn)：該疫苗以5型腺病毒作載體，但絕大多數(shù)人成長過程中曾感染過5型腺病毒，體內(nèi)可能存在能中和腺病毒載體的抗體，從而可能攻擊載體，降低疫苗效果。4.核酸疫苗（基因疫苗）--體液免疫和細(xì)胞免疫原理：將S蛋白的基因（mRNA或DNA）直接注入人體內(nèi)，利用人體細(xì)胞產(chǎn)生S蛋白，刺激人體產(chǎn)生抗體①mRNA疫苗:能不斷的表達(dá)抗原蛋白質(zhì)，免疫效果好，研發(fā)快速，相對(duì)簡(jiǎn)單；節(jié)省細(xì)胞培養(yǎng)，擴(kuò)增的時(shí)間，大大提高疫苗產(chǎn)能。缺點(diǎn)：