高中生物2023年高考生物一輪復習（新人教新高考） 第10單元 解惑練4　新冠病毒的檢測

新冠病毒的檢測解惑練41.檢測患者因新冠病毒而產(chǎn)生的特異蛋白質新型冠狀病毒IgM抗體快速檢測試劑盒，該試劑盒采用間接法檢測人新型冠狀病毒IgM抗體，僅需采取一滴血就有望在15分鐘內肉眼觀察獲得檢測結果，且患者的血漿稀釋500至1000倍后，仍能檢測出陽性條帶。其實質為利用抗原—抗體雜交技術，但是無論如何，現(xiàn)在抗體檢測還不能完全替代核酸檢測。2.檢測新冠病毒的核酸新型冠狀病毒是一種僅含有RNA的病毒，病毒中特異性RNA序列是區(qū)分該病毒與其他病原體的標志物。檢測原理：核酸檢測盒包括：逆轉錄酶試劑、病毒核酸標準試劑、熱穩(wěn)定DNA聚合酶、引物序列、特異性的熒光DNA探針(帶熒光的一段特異性的新冠病毒的核酸序列，這個是最關鍵的，如果特異性不強或者是病毒在這一段發(fā)生變異，則很可能會判定為陰性，影響結果)等。目前采用RT－PCR技術(逆轉錄熒光PCR技術)。(1)先從樣本中提取RNA，RNA中可能有新冠病毒的RNA，同時也存在很多采樣患者的組織和存在于采樣部位的微生物的RNA。(2)先通過逆轉錄酶將樣本的RNA逆轉錄為cDNA。因為新冠病毒中的核酸為RNA，而RNA極易降解，為了防止我們檢測的物質在檢測過程中降解，我們把它轉換為更穩(wěn)定的DNA。(3)檢測擴增出的PCR產(chǎn)物，即DNA片段。我們擴增的病毒DNA片段能夠發(fā)出熒光而被儀器檢測到。這些擴增出的供我們檢測的產(chǎn)物的多少，很大程度上取決于樣本中目標RNA量的多少。而目標RNA量的多少又與樣本中病毒的多少相關。下圖顯示了相關原理：在PCR反應體系中，包含一對特異性引物以及一個Taqman探針，該探針為一段特異性寡核苷酸序列，兩端分別標記了報告熒光基團和淬滅熒光基團。探針完整時，報告基團發(fā)射的熒光信號被淬滅基團吸收；若反應體系存在靶序列，PCR反應時探針與模板結合，DNA聚合酶沿模板利用酶的外切酶活性將探針降解，報告基團與淬滅基團分離，發(fā)出熒光。每擴增一條DNA鏈，就有一個熒光分子產(chǎn)生。熒光定量PCR儀能夠監(jiān)測出熒光到達預先設定閾值的循環(huán)數(shù)(Ct值)與病毒核酸濃度有關，病毒核酸濃度越高，Ct值越小。1.(2022·濰坊期末考試)“防疫攻堅進行時，不再是說走就走的旅行”，為控制跨境傳播，我國駐多國大使館先后發(fā)布通知，赴華人員需要提供新冠病毒核酸檢測及血清抗體檢測的雙陰性證明。目前，PCR技術(熒光PCR法)是病毒核酸檢測的主流方法，是新冠病毒檢測試劑盒采用最多的技術。IgM/IgG聯(lián)合檢測(膠體金法)是新冠抗體檢測試劑盒主要采用的技術。請分析回答下列問題：(1)新冠病毒是RNA病毒，所以需對樣本進行_______處理后再PCR擴增，如果樣本存在目標病原體，則會因為_____的特異性，擴增出相應的目標基因片段，由此判斷是否為陽性。跟蹤訓練逆轉錄引物跟蹤訓練基因工程中，目的基因的獲取方法有兩種，一種是直接從基因文庫中獲取，另外一種是人工合成，人工合成的方法必須已知目的基因序列，方法有兩種，DNA合成儀合成和PCR技術合成。PCR是擴增DNA的一種方法，如果是RNA病毒，首先要轉化成DNA，也就是逆轉錄；利用PCR技術進行新冠病毒核酸檢測時，如果樣本存在目標病原體，就會因為引物的特異性，擴增出相應的目標基因片段，由此判斷是否為陽性。(2)熒光PCR法，又稱qPCR法，是指在反應體系中加入_________，通過專門儀器實現(xiàn)實時熒光檢測，以__________來測定PCR循環(huán)后產(chǎn)物中核酸水平。跟蹤訓練熒光物質熒光強度熒光PCR是通過熒光染料或熒光標記的特異性的探針，對PCR產(chǎn)物進行標記跟蹤，通過專門儀器實現(xiàn)實時熒光檢測，以熒光強度的高低來判斷PCR循環(huán)后產(chǎn)物中的核酸水平。(3)IgM和IgG均屬于免疫球蛋白家族，是機體在抗原物質刺激下由漿細胞產(chǎn)生的抗體。IgM/IgG檢測試劑盒的原理是____________________，通過檢測人體內相應抗體間接證明是否感染。被病毒感染后，機體會產(chǎn)生一系列的變化來抵御這種入侵，其中IgM和IgG的含量會發(fā)生如圖所示變化。跟蹤訓練抗原與抗體特異性結合通過對COVID－19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天時產(chǎn)生。通過檢測外周血中IgM和IgG，不僅可以鑒別是否感染，還可以辨別檢測者是近期感染或者是既往感染。當核酸檢測結果為陽性，IgM(＋)IgG(－)時，可判斷檢測者為__________；已治愈的患者檢測結果應為__________________________________________。跟蹤訓練近期感染核酸檢測結果為陰性，IgM(－)IgG(＋)跟蹤訓練新型冠狀病毒基因編碼多個結構蛋白，這些蛋白包括多個抗原位點，利用抗原與抗體特異性結合的原理，可通過抗體檢測抗原的存在，從而直接證明樣本中含有新型冠狀病毒，間接證明機體感染與否。2.“實時熒光定量qPCR”是新冠疫情防控的一把利刃，通常在1～2h內即可得到檢測結果。TaqMan探針是實時熒光定量RT—PCR技術中一種常用探針(如圖1)，其5′端連接熒光基團(R)，3′端連接淬滅劑(Q)。當探針完整時，R發(fā)出的熒光信號被Q吸收而不發(fā)熒光。在PCR擴增過程中，跟蹤訓練當TaqDNA聚合酶遇到探針時會使探針水解而釋放出游離的R和Q，R發(fā)出的熒光信號被相應儀器檢測到，熒光信號的累積與PCR產(chǎn)物數(shù)量完全同步(如圖2)。請據(jù)圖回答：(1)結合圖1和圖2分析，“熒光RT—PCR技術”所用的試劑盒中通常都應該含有________酶、_____________酶、TaqMan探針、引物、dNTP、Mg2＋、緩沖劑等。這種分子層面的熒光RT—PCR檢測具有特異性和靈敏性都很高的特點，主要與試劑盒中的______、____________有關。跟蹤訓練逆轉錄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計應主要依據(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跟蹤訓練新冠病毒RNA內部的一段序列(或新冠病毒RNA逆轉錄形成的DNA的部分序列)有79.5%的相似性，與流感病毒堿基相似度也較高，因此在設計TaqMan探針時應篩選出2019－nCoV特有序列，以避免________(填“假陰性”或“假陽性”)的出現(xiàn)。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____________________________。跟蹤訓練催化RNA(TaqMan探針)的水解(4)若每分子探針水解釋放的R基團熒光強度為定值a，則反應體系中某時刻熒光信號強度(Rn)主要與_________、____________________________________________有關。在檢測過程中，隨著PCR的進行，反應產(chǎn)物不斷累積，“雜交雙鏈”熒光信號的強度也等比例增加，增加了檢測結果的準確性，一般要達到或超過閾值時才確診?？赏ㄟ^熒光強度的變化監(jiān)測產(chǎn)生量的變化從而得到一條熒光擴增曲線圖跟蹤訓練(如圖)?！捌脚_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，熒光標記的“雜交雙鏈”不再增加。擴增次數(shù)樣品中病毒初始數(shù)量(或病毒樣品模板RNA含量)原料、引物和探針數(shù)