新冠病毒相關材料與考點新型冠狀病毒與SARS病毒都是依賴病毒表面的S糖蛋白與細胞表面的血管緊張素轉換酶2（ACE2）的結合，侵染細胞，導致疾病的產生。一、新冠病毒與中心法則新冠病毒是一種以單股正鏈RNA（+RNA）作為遺傳物質的RNA病毒，其遺傳信息的傳遞過程如下圖：而HIV雖然也是一種RNA病毒，但它是一種逆轉錄病毒，遺傳信息的傳遞過程如下圖：拓展：根據RNA能否直接起mRNA作用而分成單股正鏈RNA病毒(正股RNA病毒)與單股負鏈RNA病毒(負股RNA病毒)兩種。正股RNA病毒(如脊髓灰質炎病毒)的單股RNA可直接起mRNA作用，轉譯早期蛋白質，包括RNA多聚酶和抑制宿主細胞合成代謝的調控蛋白。負股RNA病毒(如正粘病毒、副粘病毒、彈狀病毒)的單股RNA不能作為mRNA，稱為負股，須先合成互補股(正股)作為mRNA，再轉譯蛋白分子，而後產生核酸的復制型，成為合成子代病毒RNA的模板。二、新冠病毒檢測冠狀病毒的檢測有這樣一些方法：(1)核酸檢測，即檢測病毒的遺侍物質核酸;(2)特異性抗原蛋白檢測，即檢測病毒表面的一種糖蛋白；(3)特異性抗體檢測，即檢測感染者體內通過免疫反應所產生的某種抗體。如果檢測RNA,也要用到PCR技術，當然需要先對RNA進行逆轉錄得到對應的cDNA。如果檢測抗原蛋白或對應抗體，會涉及抗原、抗體的特異性結合。病毒核酸檢測，其實就是對病毒的遺傳物質RNA進行檢測。而針對病毒RNA進行檢測的技術，還可以分兩種：一種是實時熒光RT-PCR，一種是病原宏基因組測序（mNGS）。它們都是用于診斷新冠病毒感染的方法。但核酸檢測因為速度快（4~6小時）而應用更多，而基因測序比較慢（24~72小時），所以用的比較少。一般對于高度疑似新冠病毒感染、但核酸檢測是陰性的病人，會利用基因測序技術進一步確認。圖為《新型冠狀病毒肺炎診療方案》試行第六版，新型冠狀病毒肺炎確診的病原學依據。實時熒光RT-PCR檢測是如何讓病毒“顯形”的？首先要采集樣本。由于新冠病毒是通過呼吸道感染人體，所以樣本要從呼吸道采集。目前常規的樣本類型大致有2類：一類是用咽拭子、鼻拭子在人的上呼吸道（咽部或鼻腔）擦拭采集；另一類是收集下呼吸道痰液、支氣管灌洗液、肺泡灌洗液等。采集到的樣本將被嚴格封存，送到實驗室。那里是檢測員讓病毒“現形”的戰場。【例題1】答案：A1.實時熒光RT-PCR①提取病毒的RNA。先從樣本中提取出病毒的RNA。具體來說，就是在樣本中加入核酸提取試劑，把病毒破壞，讓核酸釋放出來。提取病毒核算必須在高級別的生物安全柜內完成。②把病毒RNA“反轉錄”成cDNA。通過反轉錄技術（RT），把病毒的RNA“反轉”成一種特異DNA，即cDNA（因為病毒RNA結構不穩定，所以把病毒RNA轉換成穩定的cDNA會更方便檢測）。這里會用到核酸檢測試劑盒中一種叫“反轉錄酶”的物質。而完成轉錄后，所有工作都將圍繞cDNA展開。③進行cDNA的擴增與檢測。簡單說就是擴增cDNA的數量。這里應用的就是PCR，全稱聚合酶鏈式反應。具體來說，就是借助試劑盒中一些特殊物質，讓cDNA不斷復制，使其數量呈指數式增長。所謂RT-PCR，就是將RNA的反轉錄（RT）和cDNA的擴增（PCR）相結合的技術。當cDNA擴增的同時，試劑盒中還有一種叫熒光探針的東西同時工作。它會釋放熒光信號，cDNA每完成一次擴增，熒光信號就會增加一點，而PCR檢測儀就能記錄到一個熒光信號增加的Ct值。④出結果。這一步就是根據檢測儀記錄的Ct值，進行檢測結果分析。理想狀態下，如果樣本中有新冠病毒，那么在cDNA完成預訂次數的擴增后，檢測儀記錄的Ct值就會形成一個逐漸上升的S形曲線，檢測結果為陽性；如果沒有類似的S型曲線，檢測結果就為陰性。做完以上所有工作，通常需要4~6小時。2.基因測序技術病原宏基因組測序（mNGS），是針對病原微生物（細菌、真菌、病毒和寄生蟲等）使用的基因測序技術。它的原理比較簡單，首先，我們要掌握病毒的基因序列。（中國科學家在發現新冠病毒后5天就鑒定分析出了它的基因組序列，此處應有掌聲?。┤缓笫菣z測。在實驗室里，技術人員利用基因測序儀器，針對樣本中提取的病毒RNA或總核酸進行檢測。當樣本中檢測出的病毒基因序列，與已知的新冠病毒基因序列高度同源，就可以確診感染。基因測序是一個更加復雜且耗時的過程，可以簡單歸納為以下7個步驟：①采集樣本：與前面介紹一致。②從樣本中提取出病毒RNA：與前面介紹一致。③把病毒RNA反轉錄為cDNA：為了便于檢測，測序也需要進行反轉錄。④文庫構建：翻譯過來，就是把完整的DNA鏈條打碎成片段，接著給DNA片段末端修復，然后給DNA片段加上獨有的樣本編碼（用于識別這個樣本是誰的），并把DNA片段用一個接頭固定起來，方便測序……⑤高通量測序：通過高通量測序儀，把文庫的核酸序列檢測出來。⑥生物信息分析：把測出的DNA序列與已有的數據庫進行比對。⑦出具檢測報告這樣一套完整的病毒基因測序流程，加上出結果，通常需要24~72小時。基因測序還有個特異功能：如果病人同時感染了多種病毒，基因測序也能夠發現。病毒核酸檢測過程極為嚴格，需要全程嚴格消毒，且工作人員全程三級防護（穿防護服，戴N95口罩、護目鏡、雙層手套、腳套）。因為這是在與病毒打交道。從采集樣本到檢測，每一個步驟都兇險萬分，一不小心就有被病毒感染的可能。三、預防新冠病毒感染的新思路最近，《細胞》雜志以“提前公開”的形式，陸續發表了多篇關于新冠病毒的重要論文。近日，又有一篇論文以同樣形式上線。在這篇論文里，一支跨國研究團隊提出了一種預防新冠病毒感染的新思路。在缺乏有效治療藥物和預防疫苗的當下，這項研究的重要性不言而喻。

論文中指出，先前的多項研究均暗示ACE2在新冠病毒引起的疾病里，扮演了重要而復雜的角色。一方面，ACE2是新冠病毒進入細胞所識別的受體。在小鼠模型里，ACE2表達水平越高，疾病就會越嚴重；另一方面，ACE2還有一定的保護作用。如果ACE2表達水平很低，小鼠的肺部損傷就會更嚴重。

這些觀察讓研究人員們產生了一個大膽的想法——使用體外純化的重組人類ACE2蛋白，能不能預防新冠病毒的感染？這背后的邏輯很簡單：新冠病毒會識別并結合人類ACE2蛋白。從外部加入的這些蛋白就像磁鐵一樣，會把新冠病毒給“吸走”，讓它們無法入侵細胞。這樣一來，我們不就能削弱病毒的人體感染力了嗎？

為了檢驗這個想法，研究人員們先是分離出了新冠病毒，再用它們去感染培養的細胞。有意思的是，如果病毒在感染細胞之前，先和重組人類ACE2蛋白接觸30分鐘，這些病毒的感染能力就會明顯削弱。研究人員估計，削弱的幅度大約為1000-5000倍。相反，如果加入的是新冠病毒無法特異結合的鼠類ACE2蛋白，就無法起到抑制新冠病毒感染的效果。

在細胞實驗取得積極成果之后，研究人員們在“類器官”模型里做了后續的研究。相較細胞模型，類器官能更好地反映器官的一些關鍵特征，從而具有更好的代表意義。在腎臟類器官中，使用的人類重組ACE2蛋白濃度越高，抑制效果看似越明顯。利用誘導多能干細胞技術，研究人員們得到了人類毛細血管和腎臟的類器官，并確認病毒會在其中進行復制。和先前細胞實驗結果類似，加入重組的人類ACE2蛋白，均可顯著減少新冠病毒的感染。在腎臟模型中，這種抑制能力還表現出了劑量相關性——加入的ACE2蛋白濃度越高，抑制能力就越好。而安全性的初步數據也表明，無論是毛細血管模型還是腎臟模型，體外加入的ACE2蛋白，都沒有產生毒性。

在討論環節，科學家們也指出該研究存在多個局限性。首先，這項研究針對的是病毒的早期感染階段，目標是防止新冠病毒早期入侵宿主細胞。人類重組ACE2蛋白在病程后期是否還有抑制效果，是一個未知數；其次，本研究選取的毛細血管和腎臟類器官雖然在病理上有一定科學依據，但研究人員們并沒有測試肺部類器官，而這是新冠病毒感染的重災區；最后，在實際的生理環境下，ACE2相關的信號通路和調控網絡更為復雜。我們還需要進行更多研究，才能知道額外添加的人類重組ACE2蛋白可能會產生哪些效果。

總結來看，作者們在論文里指出，這些結果表明可溶性的ACE2有望抑制新冠病毒，防止它們進入細胞。在各種“老藥新用”遲遲得不到臨床驗證，疫苗又需要12-18個月才能誕生的當下，這項研究無疑帶來了一種預防病毒感染的新思路。當然，僅憑這些細胞實驗和類器官實驗的結果，是遠遠不夠的。為了驗證它的預防潛力，我們還需要進行更多的探索。有意思的是，出于其他一些目的，純化的人類重組ACE2蛋白在過去已經完成了1期和2期臨床試驗。這是一個良好的開端，我們也希望科學家們后續探索的時間不用太久。四、其他知識點1.冠狀病毒和細胞膜上的結合位點ACE2結合從而入侵細胞說明細胞膜具有（進行信息交流）的功能，也說明細胞膜（控制物質進出）的功能是相對的。2.直接參與子代病毒在細胞內的組裝過程的結構有（核糖體，內質網，高爾基體，囊泡），提供能量的細胞器是（線粒體）。這說明了各生物膜（在結構和功能上緊密聯系）。3.子代病毒通過囊泡排出細胞說明生物膜具有的結構特性是（一定的流動性）。4.合成的RNA聚合酶只對病毒所需RNA的合成起催化作用，說明酶具有（專一性）。RNA的效率明顯高于無機催化劑，說明酶具有（高效性）。5.人體通過促使被病毒感染的細胞凋亡從而清除病毒，這說明細胞凋亡有利于（維持生物內部環境穩定，抵御外界各種因素干擾）。細胞由于病毒的增殖而裂解死亡（不屬于）細胞凋亡。6.冠狀病毒的+RNA進入細胞后，首先翻譯為RNA聚合酶。這一過程需要的條件有（模版：冠狀病毒的+RNA，原料：氨基酸，能量，酶，tRNA，rRNA），進行的場所是（核糖體）。這說明+RNA的作用最類似于人體的（mRNA）?！纠}2】冠狀病毒為單股正鏈RNA病毒，用（+）RNA表示。下圖表示冠狀病毒的增殖和表達。相關說法錯誤的是（

）A．冠狀病毒屬于RNA病毒，體內含有逆轉錄酶B．病毒RNA復制時需要的酶在宿主細胞內合成C．病毒RNA可直接作為翻譯的模板D．病毒RNA復制時遵循堿基互補配對原則【答案】A7.正鏈RNA上結合多個核糖體的意義是（少量正鏈RNA可以迅速合成大量病毒所需的蛋白質）8.以+RNA為模板合成-RNA的過程所遵循的堿基互補配對法則與中心法則中的（翻譯）過程相同。這一過程需要的條件有（模版：冠狀病毒的+RNA，原料：四種游離的核糖核苷酸，能量，酶：RNA聚合酶）。9.冠狀病毒相對DNA病毒更容易發生變異，這是由于（RNA分子是單鏈，DNA分子具有雙螺旋的雙鏈結構，因此RNA比DNA容易發生堿基增添，替換和丟失）。10.冠狀病毒侵入人體后需要淋巴細胞和吞噬細胞消滅，淋巴細胞和吞噬細胞直接生活的內環境主要是（血漿和淋巴）。11.冠狀病毒主要通過呼吸道侵入人體。鼻腔中的黏膜和毛發屬于保衛人體的（第一道防線）12.冠狀病毒進入人體后，吞噬細胞可以對其進行識別和吞噬。這屬于（非特異性免疫），是人體的（第二道防線）。13.冠狀病毒病毒突破前兩道防線后，引發人體特異性免疫反應的物質稱為（抗原），如冠狀病毒病毒表面的蛋白質。14.吞噬細胞對冠狀病毒進行攝取和處理后，將抗原呈遞給T細胞。這說明吞噬細胞（既能參與特異性免疫，又能參與非特異性免疫）。15.冠狀病毒會入侵肺細胞，要將其完全清除需要經過（細胞免疫和體液免疫）過程。同時參與這兩個過程的淋巴細胞是（T細胞）。16.肺細胞被冠狀病毒感染后，效應T細胞與肺細胞密切接觸，使細胞裂解死亡。這（屬于）細胞凋亡。17.冠狀病毒感染后，免疫系統對肺細胞的攻擊引發肺炎。此時可以通過適度使用（免疫抑制劑）對病人進行治療以避免肺部嚴重受損。18.已被治愈的患者短期內不容易再次被冠狀病毒感染，這是由于他們體內產生了（記憶細胞和抗體），當再次接觸冠狀病毒抗原時，可以迅速增殖分化為（漿細胞和效應T細胞）。19.細胞因子風暴(cytokinestorm)是指機體感染微生物后引起體液中多種細胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8等迅速大量產生的現象，是引起急性呼吸窘迫綜合癥和多器官衰竭的重要原因。免疫系統的日常工作是清除感染，但是如果大量的新冠病毒對人體產生攻擊，免疫系統被激活到極限程度或者失去控制，它就會傷害宿主，極端的免疫攻擊是"細胞因子風暴"。（新冠病毒引起人體產生自身免疫病）。埃博拉病毒感染的最后階段，細胞因子風暴才是奪命殺手，像禽流感和非典之類的很多病毒都一樣，能夠觸發免疫系統對身體的猛烈攻擊?！纠}3】2020年初，武漢出現不明原因肺炎，經檢測發現這場肺炎是由一種新型冠狀病毒引起。請回答下列樣問題：(1)新型冠狀病毒侵入人體內，首先要突破保衛人體的第一道防線和第二道防線，這兩道防線人人都有，也不針對某一類特定病原體，因此叫做______免疫。(2)新型冠狀病毒侵入人體后寄生在宿主細胞中，_____能識別被寄生的寄主細胞，并與之密切接觸，使其裂解死亡；新型冠狀病毒被釋放出來，而后會被_____(填“細胞”或“體液”）免疫產生的_____所凝集，使之失去侵染能力，最后被吞噬細胞吞噬消化。(3)當同種抗原第二次入侵人體時，_______會迅速增殖分化形成漿細胞，進而產生更快更強的免疫效應。【答案】(1)非特異性

(2)效應T細胞

體液

抗體

(3)記憶細胞【例題4】人感染埃博拉病毒（EV）會引起致命的出血熱。為了尋找治療EV病的有效方法，中外科學家進行了系列研究（1）EV表面的糖蛋