2020新型冠状病毒教育教案

走进 2019-NOCV，防护免疫我最强 2019 新型冠状病毒带来的一场瘟疫，牵动全国亿万人民的心。在这场战役中，我们看 到了勇敢无畏的逆行者——白衣天使们的不分昼夜的抢救患者；我们感受到一方有难八方支 援的民族大爱——各个省为湖北武汉提供救援的医疗、食品等物资；我们体会到国家和政府 的执政能力——紧急响应、稳定局面、安抚民心。 作为高中生的我们要用知识武装自己的头脑，为明天担当中华脊梁做好充足的准备。让 我们一起走近这场战役的“主角”—— 2019-NOCV，了解它，战胜它！ 模块一：揭开 2019-NOCV 的面纱 材料：2019 新型冠状病毒，即“2019-NOCV”，因2019 年武汉病毒性肺炎病例而被发现， 2020 年 1 月 12 日被世界卫生组织命名。 截至 2020 年 1 月 7 日 21 时，实验室获得该病毒 的全基因组序列。截至 2020 年 1 月 10 日 24 时，已完成病原核 酸检测，得出：冠状病毒是单股正链 RNA 病毒，侵入细胞后先直 接以病毒基因组 RNA 为模板，表达出病毒的 RNA 聚合酶，然后利用 该酶完成负链亚基因组 RNA 的转录合成、各结构蛋白 mRNA 的合成 及病毒基因组 RNA 的复制。 阅读上述材料并完成下列问题： 1. 新型冠状病毒这类生物结构具有什么特征？生活方式是？ 2. 以噬菌体为例①简述病毒的繁殖过程？②并说说如何培养病毒？③子代病毒中的遗传 物质和蛋白质的来源是？ 3. ①病毒是如何分类的？②遗传物质不同的病毒其体内遗传信息的传递过程是怎样的？ 4. 材料中讲到冠状病毒是单股正链 RNA 病毒。正单链 RNA 病毒是指可以不用聚合酶直接翻 译为蛋白质，与 mRNA 相似，其遗传信息的流动可以表示为：单链+RNA→－RNA→+RNA→蛋白 质。那科研人员是如何确定该病毒的核酸种类和结构类型呢？已知探究新病毒的核酸种类和 结构类型的实验方法有酶解法（利用 DNA 水解酶）、侵染法（结合放射性同位素标记法使用）， 碱基测定法三种。 ①下面请你分别利用酶解法设计实验帮科学家确定该病毒的核酸种类。 ②一些 RNA 病毒以自己的 RNA 为模板直接进行 RNA 的复制;一些 RNA 病毒以自己的 RNA 为模板逆转录合成 DNA，再以 DNA 为模板合成 RNA，即逆转录病毒。请利用同位素标记法设 计实验证明新型冠状病毒是否是逆转录病毒。 模块二：防护免疫我不怕 结合免疫调节内容小组交流并讨论，完成下列问题： 1. 人体阻挡新型冠状病毒的防线有哪些？ 2.2019-NOCV 进入人体后，人体免疫系统是如何发挥作用的？并尝试用概念图来表示 模块三：打败病毒我献策 策略 1：①不要接触、购买和食用野生动物(即野味)，禽肉蛋要充分煮熟后食用；②新型 冠状病毒引发了恐慌，好多网友甚至拒收经过武汉的包裹。请从病毒的结构和生活方式来 评价上述防病毒策略的科学性。 策略 2：深圳凯杰成功研制“新型冠状病毒 2019-NOCV 核酸检测试 剂盒（PCR-荧光探针法）”，凯杰新型冠状病毒检测试剂盒使用快 速、简单、高灵敏度的一步 RT-PCR 法（先经反转录酶的作用，从 RNA 合成 cDNA，再以 cDNA 为模板，在 DNA 聚合酶作用下扩增合成目的 片段）。结合材料回答以下问题： ①PCR 技术的前提是 ；原理是 。 从酶的角度来分析 RT-PCR 与 PCR 的不同是 。 ②PCR 的过程包括 三步（写出每一步所需要的条件和原料）。 ③请小组内交流讨论你认为还有哪些分子生物学方法可用于检测病毒？ 。 策略 3：经研究发现 2019 新冠病毒表面的 S 蛋白是冠状病毒与宿主细胞作用的关键蛋白，S 蛋白包含两个功能单位：S1 和 S2。其中 S1 能够促进病毒结合到宿主细胞受体上。在感染人 体细胞的过程中，2019 新型冠状病毒和 SARS 一样，都可以通过 S 蛋白和暴露在空气中的呼 吸道粘膜上皮细胞表面的 ACE2 蛋白（血管紧张素转化酶 2）结合，从而进入上述细胞。 中科院武汉病毒所实现了新型冠状病毒相关抗原蛋白的原核和真核表达，并在短时间内 完成了新型冠状病毒 IgG、IgM 血清学诊断试剂盒。 结合材料回答以下问题： ① 实现抗原蛋白的表达之后除了可以用于血清学诊断试剂盒之后，从免疫学角度考虑 还可以制备 来预防新型冠状病毒。研究人员这一研发工作会很困难，请你根据该 病毒的核酸种类和结构类型说说可能的原因是 。 除了研发疫苗外还能利用抗原通过 动物细胞工程技术来制备用于抵抗 病毒的物质 ，这一物质的特点是 。 ② 新型冠状病毒抗原蛋白能够在其它生物体内表达的理论基础是： 用到的生物学技术是 ，其原理 是 ，这一技术中最核心的步骤 是 。 策略 4：研究发现新型冠状病毒会利用病人免疫系统的过度反应“借 刀杀人”；新型冠状病毒是人体从未见过的，抗体无法与病毒抗原有效结合，反而转向攻击 其它的正常细胞，引起过度反应。下图是病毒侵染细胞的过程。结合材料回答以下问题： ①结合材料从免疫学角度出发，你能提出哪些治疗新型冠状病毒的方 法 。 ②结合病毒侵染细胞的过程图，你还能想到哪些治疗新型冠状病毒的方法？并说明理由。 __________。 模块四：请用思维导图的方式总结本节课所学内容 巩固练习 1.2019 新型冠状病毒的检测可以采用实时荧光 RT-PCR（逆转录聚合酶链式反应）的方 法，RT-PCR 的 具体过程如图， 下列相关叙述 错 误 的 是 （ ） A．过程Ⅰ需要加入缓冲液、原料、Taq 酶和引物 A 等 B．过程Ⅱ拟对单链 cDNA 进行 n 次循环的扩增，理论上需要 2 的（n-1）次方个引物 B C．该技术 用于对某些微 量 RNA 病毒的 检测，可提高 检测的灵敏度 D．RT－PCR 过程通过对温度的控制影响酶的活性，从而使得反应有序地进行 2．通常禽流感病毒只能侵染鸟类，人流感病毒只能侵染哺乳类。现用高致病性禽流感 病毒和低致病性人流感病毒（哺乳类感染病毒后基本无症状）的核酸完成如下实验，该实 验不能说明 A．步骤①说明流感病毒的基因是有遗传效应的 DNA 片段 B．步骤②需要同种限制酶和 DNA 连接酶处理 cDNA 和质粒 C．通过③和④产生的活病毒可能是不同病毒间核酸重组的结果 D．步骤⑤说明猪的呼吸道上皮细胞可作为活病毒的宿主细胞 3.2019 新型冠状病毒（2019-NOCV）为单股正链 RNA(＋RNA)病毒，。下图为该病毒在宿 主细胞内增殖的示意图。据图回答下列问题： (1)图中物质 M 的合成场所是_____ __。催化①、②过程的物质 N 是__ _ ___，化学本质是 。 （2）2019-NOCV 属于 RNA 病毒，RNA 病毒比起 DNA 病毒，在复制时更容易犯错，请 你说说原因 。 (3)假定病毒＋RNA 某段含有 7 500 个碱基，其中 A 和 U 占碱基总数的 40%。以病毒基 因组＋RNA 为模板合成一条子代＋RNA 的过程共需要碱基 G 和 C______个。 (4)图中＋RNA 有三方面的功能，分别是_____________________ ________。 (5) 写出在此过程 中遗传 性息的传递途 径 是： 。 (6) 2019-NOCV 外包着脂肪膜，膜表面有三种糖蛋白：刺突糖蛋白（S，是受体结合位点、 溶细胞作用和主要抗原位点）；小包膜糖蛋白（E，较小，与包膜结合的蛋白）；膜糖蛋白 （M，负责营养物质的跨膜运输、新生病毒出芽释放与病毒外包膜的形成），依据提供的信 息，请你推测病毒将以 方式进入细胞。 4.武汉肺炎是由一种新型冠状病毒引起的病毒性呼吸道传染性疾病，与曾在中国肆虐的 “非典”（SARS）病毒接近，病毒可能来自蝙蝠。 这种新型冠状病毒入侵人体后，人体将产 生免疫反应。如图表示人体的特异性免疫过程。请回答。 （1）人的免疫系统有____________________和清除功能。 （2）在人体的免疫系统中免疫器官是免疫细胞______________的场所。 （3）图中不能识别抗原的细胞有_________（填字母）。B 物质是________________。 （4）2019-NOCV 侵入人体细胞后的应答是通过④____________免疫实现,细胞 d 发生 的免疫效应是________。患者康复后一段时间内若再次受到该病毒的攻击，机体可迅速增 殖分化的细胞有_________________（填字母）。 5.据查，国家卫健委 1 月 23 日印发的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第三 版）》提到，“目前尚无有效抗病毒药物。可试用α-干扰素雾化吸入（成人每次 500 万 U，加 入灭菌注射用水 2ml，每日 2 次）；洛匹那韦/利托那韦每次 2 粒，一日二次。”干扰素是多 用途的人体抗病毒抵制物，在免役系统产生更具针对性的抗体前，它能发挥作用，根据所 学知识回答下列问题： （1）干扰素是由________产生的。传统的干扰素生产方法是从人的血细胞中提取的， 产量很低，若利用基因工程的方法生产适用于人的干扰素，其主要的操作步骤是： ①提取目的基因：其途径一般是通过_________的方法获得。 ②目的基因与运载体结合：若用大肠杆菌的质粒作为运载体，则首先用同一种限制酶 切割目的基因与运载体，得到相同的_____________，然后再加入适量的______酶，使其成 为一个重组质粒。 ③将重组质粒导入受体细胞。 ④目的基因的检测和表达：若质粒上带有抗四环素基因，则如何检测受体细胞导入了 质粒？________________________________________。 6．目前发现的病毒主要有以下三种类型，它们的遗传信息的传递方式分别用下图表示。 据图回答下列问题： （1）2019 新型的冠状病毒。以正义单链 RNA 作为遗传物质，即指遗传物质能直接进 行翻译。 ①2019 新型冠状病毒属于上述 _________种类型病毒，感染人体后其蛋白质合成的场 所是 _________。 ②实验室研究 MERS 病毒时能不能用含多种营养物质的培养液来培养？ ______，理由 是___________________________________________________________________________。 （2）图中需要逆转录酶的过程有________________，列举出两种过程 8 需要的酶 _____________________________ _______________，过程 2 需要的工 具是 ______________。 （3）赫尔希和蔡司实验使用的 T2 噬菌体属于上述中 ____________种类型的病毒，在实验过程中对遗传物质进行标记，1 个噬菌体产生的多个子 代中有 2 个具有放射性，这是因为 DNA 分子的复制方式为______________。 7.研究发现 MERS-CoV 在感染宿主细胞后，有一种更快速的病毒传播方式。当被感染细 胞表面的 MERS-CoV 囊膜蛋白与健康细胞表面的 DPP4 结合后，膜发生融合实现 MERS-CoV 的 转移。为了探究三种抗体能否抑制 MERS-CoV 在被感染细胞和健康细胞之间的传播，科研人 员展开研究。请在下表中的空白处填写相应处理内容，完成实验方案。（注：鼠 DPP4 与人 DPP4 存在结构和序列上的差异） 组别 实验处理 实验结果 抗体甲 无细胞融合 实验组 抗体乙 表达病毒囊膜蛋白的 细胞 ①____________ 部分细胞融合 抗体丙 部分细胞融合 对照组 1 不加抗体 ②____________ 表达鼠 DPP4 的细胞 无细胞融合 对照组 2 抗体丁 表达病毒囊膜蛋白的 细胞 ③____________ 部分细胞融合 对照组 3 ④_________ 表达病毒囊膜蛋白的 细胞 表达人 DPP4 的细胞 部分细胞融合 实验结果说明，三种抗体中，甲可以阻断病毒通过细胞融合的途径进行传播，乙和丙 效果不明显。 （1）科研人员进一步利用多种方法深入研究了三种抗体与 RBD 结合的区域，实验结果 表明，甲与乙结合 RBD 上不同的区域，甲与丙结合 RBD 的区域部分重叠。综合以上系列研 究结果，研究人员推测将__________两种抗体联合使用会具有更强的抗病毒能力。如果希 望用联合抗体治疗中东呼吸综合征患者，还需要进行哪些方面的研究？ ___________________（写出一个方面即可）。