2024届高考生物二轮专题复习与测试专题八实验与探究高考命题热点九核酸检测抗体检测抗原检测

[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RT-PCR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SARS-CoV2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，将抗原传递给辅助性T细胞，刺激辅助性T细胞产生细胞因子。少数抗原直接刺激B细胞。B细胞受到刺激后，在细胞因子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。故抗体的产生与辅助性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。辅助性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)特异性辅助性T细胞接受刺激后会分泌细胞因子，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．(2023·广东佛山统考二模)为减少鼠源单克隆抗体可能引起的副作用，某研究团队对鼠源单克隆抗体F进行改造，制备了人—鼠嵌合抗体F′，具体流程为：提取鼠源杂交瘤细胞RNA，逆转录后通过PCR扩增抗体F的基因序列，将其部分序列用人的相应抗体基因序列进行替换，再构建表达载体，在体外制备人﹣鼠嵌合抗体F′。为检测抗体性质，他们测定了F′单独与抗原作用时对抗原的结合能力以及F′和F同时与抗原作用(F′与F初始浓度相同)时F′对抗原的结合能力，结果如下图所示。下列叙述错误的是()A．向小鼠注入抗原后提取B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞B．可通过将基因表达载体导入小鼠细胞制备嵌合抗体F′C．据图推测，抗体基因序列被替换后改变了与抗原的结合位点D．在共同作用实验中，当F′浓度较高时，抗原更多与F′结合解析：用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从小鼠体内提取能产生特定抗体B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞，A项正确；基因的表达载体可导入小鼠细胞，可在小鼠细胞内表达，产生嵌合抗体F′，B项正确；抗原抗体的结合具有特异性，据图推测，抗体基因序列被替换后与抗原的结合能力增强，并没有改变与抗原的结合位点，C项错误；由图可知，在共同作用实验中，F′的稀释度小时，F′对抗原的结合能力较强，F′的稀释度增大时，F′对抗原的结合能力减小，即当F′浓度较高时，抗原更多与F′结合，D项正确。答案：C2．(2023·广东高三模考)国家卫健委发布了新增新冠病毒特异性IgM和IgG抗体作为血清学诊断标准。下图曲线表示新冠病毒感染人体后抗体的变化情况，下列说法错误的是()A．根据题图可知，人体感染病毒后一周左右即可检测出核酸阳性B．感染病毒两周潜伏期之后，新冠病毒特异性IgM和IgG抗体才开始产生并逐渐增多，此时才能检测出抗体C．在病毒被清除后的一段时间内，IgG含量仍处于较高水平，IgM的含量在逐渐下降D．在快速阻断病毒传播上，血清检测比核酸检测更有优势解析：结合图示可以看出，人体感染病毒后一周左右可检测出核酸阳性，因为在此之前，病毒量少，无法检出，A项正确；感染病毒两周潜伏期之后，新冠病毒特异性IgM和IgG抗体才开始产生并逐渐增多，此时才能检测出抗体，因此当能检测出抗体阳性时，说明阳性个体至少在两周前感染了病毒，B项正确；从图中可以看出，在病毒被清除后的一段时间内，IgG含量仍处于较高水平，而IgM的含量在逐渐下降，C项正确；在快速阻断病毒传染上，核酸检测比血清学检测更有优势，因为核酸检测能更早检测出病毒，便于早发现、早隔离，D项错误。答案：D3．(2023·广东模考)下图为人体第一次感染2019新型冠状病毒后，检测体内病毒及其RNA和两类抗体(IgG和IgM)的水平变化情况。下列分析正确的是()A．第3～9天，活病毒被清除的过程只有体液免疫，没有细胞免疫B．第7天，体内开始产生IgM抗体，说明B细胞已增殖分化为浆细胞，这一过程需要抗原和辅助性T细胞的双重刺激以及细胞因子的作用C．第14天，体内新增产生IgG抗体，说明记忆细胞受病毒RNA刺激，快速增殖分化为浆细胞D．IgM和IgG两种抗体先后出现，说明同一种浆细胞先分泌IgM后分泌IgG解析：第3～9天，活病毒被清除的过程既有体液免疫，又有细胞免疫，A项错误；由图可知，第7天，体内开始产生IgM抗体，说明B细胞已增殖分化为浆细胞，B细胞增殖分化需要抗原和辅助性T细胞的双重刺激以及细胞因子的作用，B项正确；IgG抗体是人体第一次感染新冠病毒后产生的，不是记忆细胞受刺激后产生的，C项错误；一种浆细胞只能分泌一种抗体，IgM和IgG两种抗体先后出现，说明新冠病毒不同的成分刺激B细胞分化为不同的浆细胞，D项错误。答案：B4．(2023·广东河源模拟预测)新冠奥密克戎(Omicron)病毒感染性强并具有隐匿性特点。科学家研发了一种Omicron疫苗，设计了图1的实验路线来检测该疫苗的效果，结果如图2所示。下列分析正确的是()A．对照组小鼠体内不能产生抗Omicron病毒的抗体B．第二次检测，甲组抗体浓度比乙组大与二次免疫有关C．接种疫苗剂量越多，体内产生抗Omicron抗体越多D．该疫苗对Omicron病毒感染者具有一定的治疗作用解析：据题意可知，乙组为对照组，乙组注射适量的Omicron病毒，第二次能检测到抗体，A项错误；甲组小鼠接种适量的疫苗后，机体产生抗体和记忆细胞，第二次注射Omicron病毒，机体进行二次免疫，B项正确；接种疫苗的剂量要适量，不是越多越好，C项错误；该疫苗对Omicron病毒感染者具有一定的预防作用，D项错误。答案：B5．(2023·广东梅州统考二模)随着我国疫情防控的放开，广大民众曾面临感染高发期，除了做好个人防护以外，全程接种新冠疫苗主动获得免疫力是最有效的手段。请回答下列问题。(1)从免疫学的角度分析，侵入人体的新冠病毒属于________，新冠病毒的S蛋白具有强抗原性，它主要与Ⅱ型肺泡细胞膜上的ACE2受体结合后入侵细胞，导致人体患新冠肺炎，但也有少数新冠患者会出现肠道感染导致的腹痛、腹泻等症状，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)疫苗两剂接种时间相隔21～28天效果最好，间隔时间过短影响效果的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(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与新冠病毒表面同一抗原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冠病毒，显色结果为________________________________________________________________________，结果为阴性。解析：(1)侵入人体的新冠病毒属于抗原，新冠病毒与细胞膜上的ACE2受体结合后入侵细胞，一般入侵Ⅱ型肺泡细胞，少数新冠患者会出现肠道感染导致的腹痛、腹泻等症状，说明这类患者肠道细胞表面具有ACE2，进而能识别新冠病毒，导致被新冠病毒感染。(2)若两次疫苗间隔时间太短，则第二次注射的疫苗会被初次免疫反应后残留的抗体结合并清除，无法起到刺激机体产生更多抗体和记忆细胞的目的，因此两次疫苗注射的时间不能间隔太短。(3)若检测结果为阳性，则新冠病毒表面抗原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，新冠病毒表面同一抗原N蛋白的不同位点在T线处与抗体2结合，呈红色，结合垫处未与新冠病毒表面抗原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3次。若待测样本中不含新冠病毒，则T线处的抗体2不能与新冠病毒表面抗原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)抗原患者肠道细胞表面具有ACE2，进而能识别新冠病毒(2)间隔时间太短，则第二次注射的疫苗会被初次免疫反应后残留的抗体结合并清除，无法起到刺激机体产生更多抗体和记忆细胞的目的(3)3只有C处呈红色6．(2023·广东校联考模拟预测)我国科学家利用栽培稻(H)与野生稻(D)为亲本，通过杂交育种方法并辅以分子检测技术，选育出了L12和L7两个水稻新品系。L12的12号染色体上带有D的染色体片段(含有耐缺氮基因TD)，L7的7号染色体上带有D的染色体片段(含有基因SD)，两个品系的其他染色体均来自于H(图1)。H的12号和7号染色体相应片段上分别含有基因TH和SH。现将两个品系分别与H杂交，利用分子检测技术对实验一亲本及部分F2的TD/TH基因进行检测，对实验二亲本及部分F2的SD/SH基因进行检测，检测结果以带型表示(图2)。回答下列问题：(1)为建立水稻基因组数据库，科学家完成了水稻________条染色体的DNA测序。(2)实验一F2中基因型TDTD对应的是带型__________。理论上，F2中产生带型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的个体数量比为________________________________________________________________________。(3)实验二F2中产生带型α、β和γ的个体数量分别为12、120和108，表明F2群体的基因型比例偏离__________定律。进一步研究发现，F1的雌配子均正常，但部分花粉无活性。已知只有一种基因型的花粉异常，推测无活性的花粉带有__________(填“SD”或“SH”)基因。(4)以L7和L12为材料，选育同时带有来自D的7号和12号染色体片段的纯合品系X(图3)。主要实验步骤包括：①____________________________；②对最终获得的所有植株进行分子检测，同时具有带型__________的植株即为目的植株。解析：(1)水稻为雌雄同株的植物，没有性染色体和常染色体之分，分析题图可知，水稻含有12对同源染色体，即有24条染色体，故对水稻基因组测序，需要完成12条染色体的DNA测序。(2)实验一是将L12