2023届高考生物二轮复习高考命题热点九核酸检测、抗体检测、抗原检测学案

[高考命题热点九]　核酸检测、抗体检测、抗原检测

1．核酸检测

核酸检测具有早期诊断、灵敏度和特异性高等特点，是确诊新冠肺炎的“金标准”，目前使用最广泛的是实时荧光定量RTPCR技术。一般检测位于病毒ORF1ab和N基因上的两个靶标，同一份标本需满足双靶标阳性或重复检测为单靶标阳性或两种标本同时满足单靶标才能确认SARSCoV2病毒核酸阳性。

2．抗体检测

例如新型冠状病毒肺炎发病7天后，血清特异性抗体逐渐产生，首先出现的是免疫球蛋白IgM抗体，然后出现IgG抗体。因此，IgM抗体增高提示近期急性感染，IgG抗体增高提示既往感染。

血清学检测最大的优势在于方便快捷，检测时间较短，能够有效突破现有检测技术对人员、场所的限制，缩短检测用时，被写进了《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》。如果疑似病例血清特异性IgM和IgG抗体阳性，IgG抗体由阴性转为阳性或恢复期较急性期有4倍及以上升高，则可以诊断其感染了新型冠状病毒。

3．抗原检测

抗原检测可直接检测出人体样本中是否含有新型冠状病毒，诊断快速、准确、对设备和人员要求低，采用双抗夹心法，使用两种抗原特异性抗体去识别和结合一个靶点抗原的不同表位，则可以大大降低交叉反应的几率，从而有效提高其特异性。

　(2022·广东卷)迄今新型冠状病毒仍在肆虐全球，我国始终坚持“人民至上，生命至上”的抗疫理念和动态清零的防疫总方针。图a是免疫力正常的人感染新型冠状病毒后，体内病毒及免疫指标的变化趋势。

回答下列问题：

(1)人体感染新型冠状病毒初期，______________免疫尚未被激活，病毒在其体内快速增殖(曲线①、②上升部分)。曲线③、④上升趋势一致，表明抗体的产生与T细胞数量的增加有一定的相关性，其机理是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

此外，T细胞在抗病毒感染过程中还参与________________________________过程。

(2)准确、快速判断个体是否被病毒感染是实现动态清零的前提。目前除了核酸检测还可以使用抗原检测法，因其方便快捷可作为补充检测手段，但抗原检测的敏感性相对较低，据图a分析，抗原检测在________时间段内进行才可能得到阳性结果，判断的依据是此阶段________________________________。

(3)接种新型冠状病毒疫苗能大幅降低重症和死亡风险。图b显示一些志愿受试者完成接种后，体内产生的抗体对各种新型冠状病毒毒株中和作用的情况。据图分析，当前能为个体提供更有效保护作用的疫苗接种措施是________________________________。

解析：(1)分析图a曲线可知，人体感染新型冠状病毒初期，曲线①②上升，说明病毒在其体内快速增殖，但抗体还未产生，说明此时特异性免疫尚未被激活。体液免疫中，大多数病原体经过吞噬细胞等的摄取和处理，暴露病原体所特有的抗原，将抗原传递给T细胞，刺激T细胞产生淋巴因子。少数抗原直接刺激B细胞。B细胞受到刺激后，在淋巴因子的的作用下开始一系列的增殖、分化，大部分分化为浆细胞，产生抗体，小部分分化成记忆细胞。故抗体的产生与T细胞的数量的增加有一定相关性，即曲线③④上升趋势一致。T细胞在抗病毒感染的过程中还参与了细胞免疫过程。(2)分析图a可知，在甲乙丙时间段内，体内都有病毒核酸，故核酸检测准确、快速判断个体是否被病毒感染。乙时间段内含有病毒抗原，且病毒抗原含量先增加后减少，故抗原检测在乙时间段内进行才可能得到阳性结果。(3)分析图b可知，完成全程接种＋加强针的志愿受试者体内的抗体中和各种新型冠状病毒毒株的能力均明显高于全程接种的志愿受试者，故能为个体提供更有效保护作用的疫苗接种措施是全程接种＋加强针。

答案：(1)特异性　T细胞接受刺激后会分泌淋巴因子，该物质可促进大部分的B细胞分化为浆细胞，浆细胞可以分泌抗体　细胞免疫

(2)乙　含有病毒抗原，且病毒抗原含量先增加后减少

(3)全程接种＋加强针

1．(2022·广东模拟预测)为快速检测新型冠状病毒感染者，在病毒核酸检测和抗体检测的基础上，国家又推出新型冠状病毒抗原检测试剂。如图为某人感染新型冠状病毒后病毒的RNA及抗原蛋白(N蛋白和S蛋白)、两种抗体在患者体内随时间变化的曲线图。下列相关分析错误的是(　　)

A．无症状阶段新型冠状病毒会大量出现在人体的上呼吸道，此时感染者具有传染性

B．核酸和抗原检测都是针对新型冠状病毒的检测，呈阳性者不一定出现新冠肺炎的症状

C．抗体检测的原理是抗体与抗原能特异性结合，其能最先检测到感染者血清中的IgG抗体

D．IgM、IgG抗体均由浆细胞产生，患者体内IgM抗体量少作用时间短， IgG抗体量多作用时间长

解析：在无症状阶段，也可检测到大量的新型冠状病毒核酸和抗原，无症状感染者的病毒载量较高，具有传播新型冠状病毒的能力，A正确；核酸检测针对的是新型冠状病毒的RNA，抗原检测针对的是新型冠状病毒的抗原蛋白，检测呈阳性者不一定会出现新冠肺炎的症状，B正确；抗体检测的原理是抗体与抗原能特异性结合，IgM抗体先于IgG抗体出现，故抗体检测能够最先检测到感染者血清中的IgM抗体，C错误；抗体均由浆细胞产生，由图可知，患者体内IgM抗体量少作用时间短，IgG抗体量多作用时间长，D正确。

答案：C

2．(2022·山东临沂三模)近期国内新冠疫情呈现多点散发传播、点状暴发态势，广泛接种新冠疫苗和重点人群应检尽检是减少易感人群、早发现传染源、早阻断传播扩散的有力措施。目前新型冠状病毒的检测方法主要有核酸检测法和抗原检测法，下图表示人在感染新型冠状病毒后机体内病毒载量变化和两种检测方法的病毒载量最小阈值。下列叙述错误的是(　　)

A．新型冠状病毒侵入肺泡细胞后，人体能通过细胞免疫将其彻底清除

B．接种第三针加强针新冠疫苗，能刺激机体记忆细胞增殖分化

C．由于感染初期病毒载量低，需在5天内多次核酸检测才能确定是否感染

D．在潜伏期和传染期后期，均不能采用抗原检测的方法对接触者进行确诊

解析：细胞免疫只能将靶细胞裂解，但不能将病原体彻底清除，病原体的彻底清除需要借助抗体和吞噬细胞等的作用，A错误；接种第三针加强针新冠疫苗，相当于刺激机体的二次免疫反应，能刺激机体记忆细胞增殖分化为浆细胞和记忆细胞，加强免疫效果，B正确；据图可知，感染初期病毒载量低，不能达到检测的最小阈值，故需在5天内多次核酸检测才能确定是否感染，C正确；据图可知，在潜伏期和传染期后期，病毒载量低于抗原检测阈值，故不能采用抗原检测的方法对接触者进行确诊，D正确。

答案：A

3．(2022·湖北模拟预测)接种新冠疫苗是阻断新型冠状病毒流行的主要手段之一。经研究表明，在接种第二针疫苗6个月之后，抗体浓度逐渐降低至保护浓度之下，应及时接种加强针。若提早或者延迟接种加强针(如提早或延迟3个月)，都会降低疫苗的效果。疫苗效果以抗体浓度为指标。为了验证上述观点，请完善实验思路，并进行分析和讨论。实验材料和试剂：若干刚完成第二针疫苗注射的相同日龄和性别的健康大鼠、新冠疫苗加强针。(要求与说明：抗体浓度检测具体方法不做要求；不考虑注射操作对实验结果的影响。)

回答下列问题：

(1)完善实验思路：

①将刚完成第二针疫苗注射的相同日龄和性别的健康大鼠随机均分为4组，分别编号A－D，________________________________________________________________________。

②A组为对照组，________________________________________________________________________。

③每隔一段时间跟踪测定各组的抗体浓度变化。

④对实验数据进行统计分析。

(2)分析与讨论：

过早或者延迟注射加强针对抗体浓度的提升效果都不明显，过早注射可能是由于体内抗体浓度较高，疫苗(抗原)被抗体大量结合，刺激B淋巴细胞(或者刺激记忆B细胞)的概率会下降。而延迟注射效果不明显的原因可能是__________________________________________________________。

(3)2022年3月11日，国家卫健委印发《新冠病毒抗原检测应用方案(试行)》，增加新冠抗原自检试剂盒作为核酸检测的补充手段。抗原检测采用双抗体夹心法，其原理如下图。样品孔处滴加鼻拭子提取液，结合垫处含有足量的、可移动的、与胶体金结合的抗体1，T处固定有抗体2，抗体1和抗体2与新型冠状病毒表面同一抗原N蛋白的不同位点发生特异性结合，呈红色。C处固定有抗体1的抗体，与抗体1结合也呈红色。

检测过程中反复进行了抗原—抗体的特异性结合，若检测结果为阳性，则过程中此特异性结合共发生________次。若待测样本中不含新型冠状病毒，显色结果为______________，结果为阴性。

解析：本实验的自变量为疫苗加强针接种间隔时间，因变量是相应抗体浓度。若加强针注射的太早，体内抗体浓度较高，疫苗(抗原)被抗体大量结合，刺激B淋巴细胞(或者刺激记忆B细胞)的概率下降，疫苗效果下降；若加强针注射的太迟，体内部分记忆B淋巴细胞已经凋亡，疫苗效果下降。(1)本实验的实验目的是验证在接种第二针疫苗6个月之后，抗体浓度逐渐降低至保护浓度之下，应及时接种加强针，若提早或者延迟接种加强针，都会降低疫苗的效果。而疫苗效果用抗体浓度为指标。实验思路：①将完成第二针疫苗注射的相同日龄和性别的健康大鼠随机均分为4组，分别编号A－D，测定各组的抗体浓度，取平均值。②A组为对照组，B、C、D组要设置不同的注射时间，B组3个月后注射加强针，C组6个月后注射加强针(即正常接种)，D组9个月后注射加强针。③每隔一段时间跟踪测定各组的抗体浓度变化。④对实验数据进行统计分析。(2)若加强针注射的太迟，体内部分记忆B淋巴细胞已经凋亡，疫苗效果下降。(3)若检测结果为阳性，则新型冠状病毒表面抗原N蛋白的结合位点会先与结合垫处的可移动抗体1结合，随着抗体1移动到T线处，新型冠状病毒表面同一抗原N蛋白的不同位点在T线处与抗体2结合，呈红色，结合垫处未于新型冠状病毒表面抗原N蛋白结合的抗体1在移动到C线处会与抗体1的抗体结合，也呈红色。因此抗原与抗体的特异性结合共发生了三次。若待测样本中不含新冠病毒，则T线处的抗体2不能与新型冠状病毒表面抗原N蛋白结合，不会显示红色，只有结合垫处的抗体1与C线处的抗体1的抗体结合，显示红色。因此若只有C处出现红色，则说明结果为阴性。

答案：(1)测定各组的抗体浓度，取平均值　B组3个月后注射加强针，C组6个月后注射加强针，D组9个月后注射加强针

(2)由于注射的太迟，体内部分记忆B淋巴细胞已经凋亡

(3)3　只有C处出现红色

4．(2022·全国卷)新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。

(1)新型冠状病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采取RTPCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是________________，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新型冠状病毒。

(2)为了确保新型冠状病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新型冠状病毒RNA中的________________________来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是________________________________________________________________________。

(3)某人同时进行了新型冠状病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新型冠状病毒抗体)，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明__________________(答出1种情况即可)；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明__________________。

(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)分析题意可知，新型冠状病毒的遗传物质是RNA，而RTPCR法需要先得到cDNA，由RNA到DNA的过程属于逆转录过程，逆转录过程需要的酶是逆转录酶(反转录酶)。(2)PCR过程需要加入引物，设计引物时应有一段已知目的基因的核苷酸序列，在该过程中为了确保新型冠状病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新型冠状病毒RNA中的特异性核苷酸序列来进行；PCR过程每次循环分为3步，分别为变性(90～95 ℃)、复性(55～60 ℃)、延伸(70～75 ℃)，故其中温度最低的一步是复性(或退火)。(3)某人同时进行了新型冠状病毒核酸检测和抗体检测，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明该个体曾经感染过新型冠状病毒，机体发生特异性免疫反应，产生抗体，将病毒消灭，则核酸检测为阴性，但由于抗体有一定的时效性，能在体内存在一段时间，故抗体检测为阳性；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明该个体体内仍含有病毒的核酸，机体仍进行特异性免疫过程，能产生抗体，则说明该人已经感染新型冠状病毒，为患者。(4)基因工程的基本操作流程是：获取目的基因→基因表达载体的构建(基因工程的核心)→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定，结合题意，本基因工程的目的是获得大量的S蛋白，故具体流程为：获取S蛋白基因→构建S蛋白基因与运载体的表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 (检测受体能否产生S蛋白)。

答案：(1)逆转录酶(反转录酶)

(2)特异性核苷酸序列　复性(或退火)

(3)曾感染新型冠状病毒，已康复　已感染新型冠状病毒，是患者

(4)获取S蛋白基因→构建S蛋白基因与运载体的表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 (检测受体能否产生S蛋白)