Question

【題目】2019年末，一場突如其來的新冠肺炎疫情打亂了人們正常的生活節(jié)奏。2020年1月6日，中國疾控中心分離出第一株新冠病毒；1月7日完成對該病毒的全部基因組測序；1月24日首個針對新冠病毒的核酸檢測試劑盒通過審核，為新冠肺炎的診斷提供了有力的保障。新冠病毒是一種單股正鏈RNA病毒，外面包裹著衣殼蛋白和囊膜，囊膜上存在刺突蛋白，能特異性識別細(xì)胞膜上的ACE2受體從而感染細(xì)胞。新冠病毒進(jìn)入細(xì)胞后，首先以正鏈RNA為模板翻譯出RNA聚合酶，然后在該酶的作用下合成負(fù)鏈RNA，再以負(fù)鏈RNA為模板合成大量的正鏈RNA或結(jié)構(gòu)蛋白mRNA。

（1）核酸檢測多數(shù)采用實時熒光RT—PCR法。由于新冠病毒的遺傳物質(zhì)為RNA，在進(jìn)行PCR之前，應(yīng)該將樣本中的病毒RNA提取出來，在______酶的作用下合成互補(bǔ)的DNA單鏈（該過程稱為RT）。PCR過程需要加入引物，原因是______。2020年1月24日，中國疾控中心公布了針對新冠病毒核酸不同序列設(shè)計的引物，其中針對衣殼蛋白基因的一段引物Ⅰ為GGGGAACTTCTCCTGCTAGAAT，能否依據(jù)此序列設(shè)計出另一段引物Ⅱ的序列？______，理由是______。與傳統(tǒng)PCR相比，熒光RT—PCR過程中加入了熒光探針，可通過熒光信號對PCR進(jìn)程實時檢測，PCR產(chǎn)物越多，熒光越強(qiáng)。如果待測樣本中沒有檢測出熒光，初步斷定樣本中______（填“含有”或“不含有”）新冠病毒。

（2）由于核酸檢測比較費時費力，現(xiàn)已開發(fā)出多款針對新冠病毒的抗原或抗體檢測試劑盒，可在更短時間內(nèi)得出檢測結(jié)果。假如你是一名科研人員，現(xiàn)提供新冠病毒刺突蛋白基因、能產(chǎn)生專一針對新冠病毒抗體的B細(xì)胞及其它相關(guān)的生物學(xué)材料，請運用現(xiàn)代生物技術(shù)，設(shè)計一款能夠快速大規(guī)模生產(chǎn)、針對新冠病毒抗原或抗體檢測的試劑盒，簡要寫出生產(chǎn)試劑盒的設(shè)計思路______（只寫出針對抗原或抗體檢測的一種方案即可）。

（3）在對新冠病毒檢測的過程中，偶爾會出現(xiàn)核酸檢測陽性而抗體檢測陰性的現(xiàn)象，假如這兩種試劑盒的質(zhì)量及檢測方法都沒有問題，試從免疫角度分析造成這種現(xiàn)象可能的原因______。

（4）2020年2月15日，法維拉韋正式獲得國家藥監(jiān)局批準(zhǔn)上市，成為我國第一個針對新冠肺炎具有潛在療效的藥物，該藥物能夠?qū)Ｒ灰种菩鹿诓《?/span>RNA聚合酶，由于人體細(xì)胞內(nèi)也存在RNA聚合酶，有人擔(dān)心該藥物的安全性，請分析他的擔(dān)心有無道理？______，理由是______。

Answer 1

【答案】逆（反）轉(zhuǎn)錄??? DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從3′端延伸DNA鏈??? 不能??? 兩段引物的堿基序列沒有相關(guān)性（既不相同，也不互補(bǔ)；或其他合理答案）??? 不含有??? 方案一（檢測新冠病毒抗原）：將產(chǎn)生專一針對新冠病毒抗體的B細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞整合，獲得大量的單克隆抗體，并做成檢測試劑盒用來檢測新冠病毒。

方案二（檢測新冠病毒抗體）：將新冠病毒的刺突蛋白基因整合到載體上，利用基因工程獲得大量的刺突蛋白，并做成檢測試劑盒用來檢測（血漿中）新冠病毒的抗體??? 新冠病毒雖感染機(jī)體，但機(jī)體沒來得及產(chǎn)生相應(yīng)的抗體（或產(chǎn)生的抗體數(shù)量太少）??? 沒有道理??? 因為新冠病毒的RNA聚合酶催化以RNA為模板的生理過程，而人體細(xì)胞內(nèi)的RNA聚合酶催化以DNA為模板的生理過程，二者不是同一種酶，因此法維拉韋不會抑制人體細(xì)胞內(nèi)RNA聚合酶的活性。???

【解析】

PCR技術(shù)：
1、概念：PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù)。
2、原理：DNA復(fù)制。
3、前提條件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一對引物。
4、條件：模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）。
5、過程：①高溫變性：DNA解旋過程（PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動解開）；低溫復(fù)性：引物結(jié)合到互補(bǔ)鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈。

（1）以RNA為模板合成DNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄過程，該過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化。PCR過程需要加入引物，原因是DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，只能從3′端延伸DNA鏈。由于兩段引物的堿基序列沒有相關(guān)性（既不相同，也不互補(bǔ)），因此不能依據(jù)已知的引物Ⅰ序列設(shè)計出另一段引物Ⅱ的序列。與傳統(tǒng)PCR相比，熒光RT-PCR過程中加入了熒光探針，可通過熒光信號對PCR進(jìn)程實時檢測，PCR產(chǎn)物越多，熒光越強(qiáng)。如果待測樣本中沒有檢測出熒光，則可初步斷定樣本中不含有新冠病毒。
（2）根據(jù)新冠病毒刺突蛋白基因、能產(chǎn)生專一針對新冠病毒抗體的B細(xì)胞及其它相關(guān)的生物學(xué)材料，要能夠快速大規(guī)模生產(chǎn)、針對新冠病毒抗原或抗體檢測的試劑盒，可設(shè)計方案如下：
方案一（檢測新冠病毒抗原）：將產(chǎn)生專一針對新冠病毒抗體的B細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞整合，獲得大量的單克隆抗體，并做成檢測試劑盒用來檢測新冠病毒。
方案二（檢測新冠病毒抗體）：將新冠病毒的刺突蛋白基因整合到載體上，利用基因工程獲得大量的刺突蛋白，并做成檢測試劑盒用來檢測（血漿中）新冠病毒的抗體。
（3）在對新冠病毒檢測的過程中，偶爾會出現(xiàn)核酸檢測陽性而抗體檢測陰性的現(xiàn)象，假如這兩種試劑盒的質(zhì)量及檢測方法都沒有問題，則可能的原因是：新冠病毒雖感染機(jī)體，但機(jī)體沒來得及產(chǎn)生相應(yīng)的抗體（或產(chǎn)生的抗體數(shù)量太少）。
（4）因為新冠病毒的RNA聚合酶催化以RNA為模板的生理過程，而人體細(xì)胞內(nèi)的RNA聚合酶催化以DNA為模板的生理過程，二者不是同一種酶，因此法維拉韋不會抑制人體細(xì)胞內(nèi)RNA聚合酶的活性，即這種擔(dān)心沒有道理。
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