“假設(shè)-推理法”的理解和應(yīng)用2023年

“假設(shè)—推理法”的理解和應(yīng)用以新冠病毒（2019-nCoV）如何侵染細胞的研究為例余杭高級中學(xué)姜平必修二P20-21：課外讀——孟德爾獲得成功的原因

“假設(shè)—推理法”（假說演繹法）的基本環(huán)節(jié)現(xiàn)象問題假設(shè)推理驗證結(jié)論病毒如何進入人體細胞呢？細胞受體——病毒“鑰匙”打開的“鎖”

2019年12月之前，已知感染人的冠狀病毒有6種，其中3種是人冠狀病毒229E、MERS病毒（中東呼吸綜合征病毒）、SARS病毒（嚴重急性呼吸綜合征病毒）等。已研究得知人冠狀病毒229E的細胞受體是APN(氨肽酶N)，MERS病毒的細胞受體是DPP4(二肽基肽酶4)，SARS病毒的細胞受體是ACE2(血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2)。新冠病毒的細胞受體和其他冠狀病毒相同嗎？現(xiàn)象1問題分離定律的研究過程圖1圖1AB分離定律的研究過程現(xiàn)象圖1問題F1為什么全是紫花？F2為什么又出現(xiàn)白花？紫花與白花之比為3：1？2019年12月之前，已知感染人的冠狀病毒有6種，其中3種是人冠狀病毒229E、MERS病毒（中東呼吸綜合征病毒）、SARS病毒（嚴重急性呼吸綜合征病毒）等。已研究得知人冠狀病毒229E的細胞受體是APN(氨肽酶N)，MERS病毒的細胞受體是DPP4(二肽基肽酶4)，SARS病毒的細胞受體是ACE2(血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2)。新冠病毒的細胞受體和其他冠狀病毒相同嗎？現(xiàn)象1問題假設(shè)假設(shè)1：新冠病毒的細胞受體是ACE2，而不是DPP4和APN（新冠病毒的細胞受體與SARS病毒相同，而與MERS病毒和人冠狀病毒229E不同）假設(shè)4：新冠病毒的細胞受體不是ACE2、DPP4和APN，可能是人體細胞上的另一種受體假設(shè)2：新冠病毒的細胞受體是DPP4，而不是ACE2和APN假設(shè)3：新冠病毒的細胞受體是DPP4，而不是ACE2和APN圖1圖2現(xiàn)象？分離定律的研究過程假設(shè)圖2AB現(xiàn)象圖1分離定律的研究過程假設(shè)假設(shè)1.生物的性狀是由遺傳因子（基因）決定的假設(shè)2.基因在體細胞中成對存在假設(shè)3.成對的基因在形成配子時分離，每個配子含有成對基因中的一個假設(shè)4.F1的體細胞中有兩個不同的基因，但各自獨立，互不混雜假設(shè)5.F1可產(chǎn)生兩種不同類型的配子，并且數(shù)目相等圖2分析問題，作出嘗試性的解釋圖3AB若F1產(chǎn)生了兩種配子，C：c為1：1，則將F1與隱性純合子（白花）雜交，子代應(yīng)有紫花：白花為1：1。從假設(shè)出發(fā)，推導(dǎo)另一命題的思維過程推理圖1圖2圖3現(xiàn)象假設(shè)推理分離定律的研究過程推理假設(shè)假設(shè)1：新冠病毒的細胞受體是ACE2，而不是DPP4和APN（新冠病毒的細胞受體與SARS病毒相同，而與MERS病毒和人冠狀病毒229E不同）供參考的實驗材料：新冠病毒、SARS病毒、不表達人ACE2的HeLa細胞、人ACE2基因、ACE2抑制劑、來自人體的多種不同細胞系（293T、Huh-7、MRC-5、Calu-3、Caco-2、A549、BEAS-2B）等在驗證實驗之前，你能設(shè)計實驗對假設(shè)1的紅色部分進行演繹推理嗎？推理假設(shè)若新冠病毒的細胞受體是ACE2，則抑制ACE2的物質(zhì)能抑制新冠病毒感染表達ACE2的細胞。若新冠病毒的細胞受體是ACE2，則它可以感染表達ACE2的細胞，而不能感染沒有ACE2的細胞。若新冠病毒的細胞受體與SARS病毒相同，則用兩種病毒去感染一系列不同的細胞系時，兩者的易感細胞系相同。假設(shè)1：新冠病毒的細胞受體是ACE2，而不是DPP4和APN（新冠病毒的細胞受體與SARS病毒相同，而與MERS病毒和人冠狀病毒229E不同）《肺炎爆發(fā)與可能源于蝙蝠的新型冠狀病毒有關(guān)》武漢病毒所石正麗團隊驗證①制備瞬時表達人ACE2、人APN、人DPP4的HeLa細胞，不表達前三者受體的HeLa細胞作對照。②用新冠病毒感染細胞。③一段時間后用PBS洗滌細胞，用含4％甲醛的PBS固定細胞。④用DAPI將細胞核染成藍色，用綠色熒光標記的抗體檢測ACE2/APN/DPP4表達，用紅色熒光標記的抗體檢測病毒蛋白。⑤使用共聚焦顯微鏡觀察染色情況。驗證實驗結(jié)果：新冠病毒能夠進入表達人ACE2的細胞，但不能進入表達人APN和人DPP4的細胞和沒有ACE2/APN/DPP4的細胞。結(jié)論假設(shè)1成立。即新冠病毒的細胞受體是ACE2，而不是APN和DPP4。ACE2——新冠病毒“鑰匙”打開宿主細胞的“鎖”ACE2（血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2）是新冠病毒和SARS病毒進入宿主細胞的共同受體。ACE2是一種跨膜蛋白，在上呼吸道粘膜細胞、肺泡組織、心臟、眼睛、胃腸道、腎臟、睪丸等部位都有分布，這也正是新冠病毒侵襲導(dǎo)致人體病變的主要部位。環(huán)節(jié)新冠病毒的細胞受體研究分離定律的研究問題新冠病毒的細胞受體和其他冠狀病毒相同嗎？F1為什么全是紫花？F2為什么又出現(xiàn)白花？紫花與白花之比為3：1？假設(shè)推理驗證結(jié)論新冠病毒的細胞受體是ACE2歸納得出分離定律新冠病毒的細胞受體是ACE2若新冠病毒的細胞受體是ACE2，則它可以感染表達ACE2蛋白的細胞，而不能感染沒有ACE2的細胞使用表達或不表達ACE2蛋白的HeLa細胞進行新冠病毒感染性研究，結(jié)果與推理相符通過5點假設(shè)解釋了實驗現(xiàn)象，自圓其說若F1產(chǎn)生了兩種配子，C：c為1：1，則將F1與隱性純合子（白花）雜交，子代應(yīng)有紫花：白花為1：1對7對相對性狀分別做了7個測交實驗，結(jié)果都是接近1：1的分離比“假設(shè)—推理法”的應(yīng)用比較發(fā)現(xiàn)問題提出假設(shè)演繹推理“假設(shè)—推理法”的思維模式實驗驗證證實證偽相符不相符觀察現(xiàn)象2月28日《Cell》在線發(fā)表了一個關(guān)于新冠病毒的新研究，該研究揭示了新冠病毒進入細胞取決于病毒刺突蛋白與細胞受體ACE2的結(jié)合，而刺突蛋白的活化依賴于宿主細胞跨膜絲氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）。目前在日本有一種治療胰腺炎的上市藥物——甲磺酸卡莫司他，它能抑制跨膜絲氨酸蛋白酶2的活性，因此有望成為潛在的抗病毒靶向藥?，F(xiàn)象2問題甲磺酸卡莫司能阻止新冠病毒侵染人體細胞嗎？假設(shè)推理甲磺酸卡莫司他能阻止新冠病毒侵染人體細胞

請你根據(jù)提供的實驗材料，設(shè)計實驗進行演繹推理。實驗以病毒的細胞進入率為測定指標，測定方法不做要求。實驗材料：人結(jié)腸細胞Caco-2、細胞培養(yǎng)液、新冠病毒、甲磺酸卡莫司他、生理鹽水、培養(yǎng)瓶等要求

：在電腦word文檔作答，然后截圖發(fā)到直播討論區(qū)；或直接在討論區(qū)作答；或在作業(yè)本上作答，然后拍照發(fā)到QQ群。時間：4min假設(shè)推理甲磺酸卡莫司他能阻止新冠病毒侵染人體細胞實驗思路：

①將等量的人結(jié)腸細胞Caco-2和細胞培養(yǎng)液加入A、B兩組的培養(yǎng)瓶中②在A組培養(yǎng)瓶中加入適量且等量的甲磺酸卡莫司他，B組培養(yǎng)瓶中加入等量的生理鹽水③用適量的新冠病毒感染A和B組細胞④一段時間后測定病毒的細胞進入率⑤統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)若假設(shè)成立，則A組的細胞進入率顯著低于B組《SARS-CoV-2進入細胞依賴于ACE2和TMPRSS2，并被臨床證實的蛋白酶抑制劑所阻斷》驗證課堂小結(jié)假設(shè)—推理法在分離定律中的應(yīng)用假設(shè)—推理法在新冠病毒如何侵染細胞的研究中的應(yīng)用新冠病毒的受體是ACE2新冠病毒進入細胞依賴于ACE2和TMPRSS2現(xiàn)象問題假設(shè)推理驗證結(jié)論新冠病毒，人類對它的了解只是冰山一角

當面對未知現(xiàn)象時，希望同學(xué)們能向科學(xué)家們學(xué)習，用科學(xué)態(tài)度來對待，用科學(xué)思維來論證。作為高中生，我們應(yīng)當將基于事實或?qū)嶒灦l(fā)表言論或結(jié)論當成一種內(nèi)化于心的習慣，使它成為自身生物學(xué)科核心素養(yǎng)的一部分。將來我們步入社會，將這種習慣輻射于他人，進而使這種習慣成為中國公民的集體素養(yǎng)。例.（2013全國卷改編）某植物花的紫色（顯性）和白色（隱性）受4對等位基因控制?？茖W(xué)家已從該種植物的一個紫花品系中選育出了3個基因型不同的白花品系，且這3個白花品系與該紫花品系都只有一對等位基因存在差異。某同學(xué)在大量種植該紫花品系時，偶然發(fā)現(xiàn)了1株白花植株，將其自交，后代均表現(xiàn)為白花。假設(shè)該白花植株與紫花品系也只有一對等位基因存在差異，若要通過雜交實驗來確定該白花植株是一個新等位基因突變造成的，還是屬于上述3個白花品系中的一個，則：該實驗的思路__________________________________________________________________________。預(yù)期的實驗結(jié)果及結(jié)論__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。課堂檢測例.（2013全國卷改編）某植物花的紫色（顯性）和白色（隱性）受4對等位基因控制?？茖W(xué)家已從該種植物的一個紫花品系中選育出了3個基因型不同的白花品系，且這3個白花品系與該紫花品系都只有一對等位基因存在差異。某同學(xué)在大量種植該紫花品系時，偶然發(fā)現(xiàn)了1株白花植株，將其自交，后代均表現(xiàn)為白花。假設(shè)該白花植株與紫花品系也只有一對等位基因存在差異，若要通過雜交實驗來確定該白花植株是一個新等位基因突變造成的，還是屬于上述3個白花品系中的一個，則：該實驗的思路_______________________________________________________。題干信息獲取和分析：可推出該紫花品系的基因型為顯性純合子，如設(shè)為AABBCCDD可推出3個白花品系的基因型中各有一對基因是隱性的，可分別設(shè)為aaBBCCDD、AAbbCCDD、AABBccDD可知該白花植株最可能是因為基因突變，且為純合子用該白花植株的后代分別與3個白花品系雜交，觀察子代花色實驗思路：用該白花植株的后代分別與3個白花品系雜交，觀察子代花色。aaBBCCDDAAbbCCDDAABBccDDAABBCCdd×子代全部開紫花假設(shè)1：新形成的白花植株是新基因突變造成的（即AABBCCdd）推理1：推理2：aaBBCCDD×

aaBBCCDD子代全部開白花AAbbCCDDAABBccDDaaBBCCDD×子代全部開紫花假設(shè)2：新形成的白花植株屬于上述3個白花品系中的一個（如aaBBCCDD）例.（2013全國卷改編）某植物花的紫色（顯性）和白色（隱性）受4對等位基因控制?？茖W(xué)家已從該種植物的一個紫花品系中選育出了3個基因型不同的白花品系，且這3個白花品系與該紫花品系都只有一對等位基因存在差異。某同學(xué)在大量種植該紫花品系時，偶然發(fā)現(xiàn)了1株白花植株，將其自交，后代均表現(xiàn)為白花。假設(shè)該白花植株與紫花品系也只有一對等位基因存在差異，若要通過雜交實驗來確定該白花植株是一個新等位基因突變造成的，還是屬于上述3個白花品系中的一個，則：該實驗的思路_________________________________________________________________