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

新冠病毒的檢測(cè)解惑練41.檢測(cè)患者因新冠病毒而產(chǎn)生的特異蛋白質(zhì)新型冠狀病毒IgM抗體快速檢測(cè)試劑盒，該試劑盒采用間接法檢測(cè)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(nèi)肉眼觀察獲得檢測(cè)結(jié)果，且患者的血漿稀釋500至1000倍后，仍能檢測(cè)出陽(yáng)性條帶。其實(shí)質(zhì)為利用抗原—抗體雜交技術(shù)，但是無論如何，現(xiàn)在抗體檢測(cè)還不能完全替代核酸檢測(cè)。2.檢測(cè)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(biāo)志物。檢測(cè)原理：核酸檢測(cè)盒包括：逆轉(zhuǎn)錄酶試劑、病毒核酸標(biāo)準(zhǔn)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(gè)是最關(guān)鍵的，如果特異性不強(qiáng)或者是病毒在這一段發(fā)生變異，則很可能會(huì)判定為陰性，影響結(jié)果)等。目前采用RT－PCR技術(shù)(逆轉(zhuǎn)錄熒光PCR技術(shù))。(1)先從樣本中提取RNA，RNA中可能有新冠病毒的RNA，同時(shí)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(zhuǎn)錄酶將樣本的RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA。因?yàn)樾鹿诓《局械暮怂釣镽NA，而RNA極易降解，為了防止我們檢測(cè)的物質(zhì)在檢測(cè)過程中降解，我們把它轉(zhuǎn)換為更穩(wěn)定的DNA。(3)檢測(cè)擴(kuò)增出的PCR產(chǎn)物，即DNA片段。我們擴(kuò)增的病毒DNA片段能夠發(fā)出熒光而被儀器檢測(cè)到。這些擴(kuò)增出的供我們檢測(cè)的產(chǎn)物的多少，很大程度上取決于樣本中目標(biāo)RNA量的多少。而目標(biāo)RNA量的多少又與樣本中病毒的多少相關(guān)。下圖顯示了相關(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)記了報(bào)告熒光基團(tuán)和淬滅熒光基團(tuán)。探針完整時(shí)，報(bào)告基團(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，報(bào)告基團(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。1.(2022·濰坊期末考試)“防疫攻堅(jiān)進(jìn)行時(shí)，不再是說走就走的旅行”，為控制跨境傳播，我國(guó)駐多國(guó)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(cè)及血清抗體檢測(cè)的雙陰性證明。目前，PCR技術(shù)(熒光PCR法)是病毒核酸檢測(cè)的主流方法，是新冠病毒檢測(cè)試劑盒采用最多的技術(shù)。IgM/IgG聯(lián)合檢測(cè)(膠體金法)是新冠抗體檢測(cè)試劑盒主要采用的技術(shù)。請(qǐng)分析回答下列問題：(1)新冠病毒是RNA病毒，所以需對(duì)樣本進(jìn)行_______處理后再PCR擴(kuò)增，如果樣本存在目標(biāo)病原體，則會(huì)因?yàn)開____的特異性，擴(kuò)增出相應(yīng)的目標(biāo)基因片段，由此判斷是否為陽(yáng)性。跟蹤訓(xùn)練逆轉(zhuǎn)錄引物跟蹤訓(xùn)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(kù)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(shù)合成。PCR是擴(kuò)增DNA的一種方法，如果是RNA病毒，首先要轉(zhuǎn)化成DNA，也就是逆轉(zhuǎn)錄；利用PCR技術(shù)進(jìn)行新冠病毒核酸檢測(cè)時(shí)，如果樣本存在目標(biāo)病原體，就會(huì)因?yàn)橐锏奶禺愋裕瑪U(kuò)增出相應(yīng)的目標(biāo)基因片段，由此判斷是否為陽(yáng)性。(2)熒光PCR法，又稱qPCR法，是指在反應(yīng)體系中加入_________，通過專門儀器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)，以__________來測(cè)定PCR循環(huán)后產(chǎn)物中核酸水平。跟蹤訓(xùn)練熒光物質(zhì)熒光強(qiáng)度熒光PCR是通過熒光染料或熒光標(biāo)記的特異性的探針，對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行標(biāo)記跟蹤，通過專門儀器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)，以熒光強(qiáng)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(jī)體在抗原物質(zhì)刺激下由漿細(xì)胞產(chǎn)生的抗體。IgM/IgG檢測(cè)試劑盒的原理是____________________，通過檢測(cè)人體內(nèi)相應(yīng)抗體間接證明是否感染。被病毒感染后，機(jī)體會(huì)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(huì)發(fā)生如圖所示變化。跟蹤訓(xùn)練抗原與抗體特異性結(jié)合通過對(duì)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(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(yáng)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__________________________________________。跟蹤訓(xùn)練近期感染核酸檢測(cè)結(jié)果為陰性，IgM(－)IgG(＋)跟蹤訓(xùn)練新型冠狀病毒基因編碼多個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白，這些蛋白包括多個(gè)抗原位點(diǎn)，利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理，可通過抗體檢測(cè)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(jī)體感染與否。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，跟蹤訓(xùn)練當(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)。跟蹤訓(xùn)練逆轉(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跟蹤訓(xùn)練新冠病毒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)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(yáng)性”)的出現(xiàn)。假陽(yáng)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(xùn)練催化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。可通過熒光強(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)增曲線圖跟蹤訓(xùn)練(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。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)原料、引物和探針數(shù)