徐州一中综合实践活动（研究性学习）课题实施方案申报表

 

课题名称	从新冠肺炎谈谈生物医学
课  题 组  成 员  及 有  关 情  况	姓名	性别	班级	职务	学号
	丁维尚	男	高二1班	组长
课  题 研  究 的  目 的  及 主  要 内  容	从2019年武汉疫情开始，这个世界大流行的新冠疫情已经持续了三年时间。疫情期间，我们每个人都在密切关注着新冠病毒的情况，与2003年的非典时期相比，生物医学技术在过去17年间的不断进步，使得我们拥有了对付新冠病毒的方法，比如疫苗的开发与核酸检测、抗原测试等等，本文主要从新冠病毒谈谈与生物医学的关联，尝试让我们更清晰的了解如今肆虐人类的新冠病毒。
研  究 假  设	从2019年武汉疫情开始，这个世界大流行的新冠疫情已经持续了三年时间。12月3日，在中华医学会2023年医学病毒学大会上，国家传染病医学中心复旦大学附属华山医院教授张文宏表示：随着新冠病毒从原始毒株开始突变后，进化到阿尔法、贝塔、德尔塔，每一波进化速度非常快，而且后者迅速取代前者，启动疫苗接种后，对患者体内进行监控后发现，病毒变异有所收敛，目前病毒的变异局限在奥密克戎家族中，这说明接种疫苗或在重复感染后，体内的免疫压力对病毒的突变造成了很大的约束。
研  究 方  法	文献研究法、调查访问研究法 通过网络搜索相关数学课程讲解、到图书馆查找相关资料，去书店购买相关书籍。 对搜集到的资料进行归类分析，罗列提纲，构思起草。 形成研究成果初稿。
研  究 步  骤 （各 阶 段  的 内  容 和  时 间   ）	前期准备：  1月1日-1月4日 通过网络搜索相关视频。 调查探究：  1月5日-1月13日到图书馆查找相关资料，去书店购买相关书籍。 信息处理：  1月9日-1月15日对搜集到的资料进行归类分析，罗列提纲，构思起草。 中期汇总：  1月15日-1月18日形成研究成果初稿。 后期总结：  1月19 -1月20日经老师审阅论证完成。
成  果 形  式	论文
论  证 小  组 意  见	论证人签名： 丁维尚                  2023 年 1 月 1 日

 

 

 

 

 

 

 

 

 

徐州一中综合实践活动（研究性学习）记录表

注：1、由课题组长指派专人负责填写，备追踪课题研究过程时使用。

    2、本表一式三份，交由年级处、指导教师、课题组长存档。

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

徐州一中综合实践活动（研究性学习）课题研究成果报告

题目： 从新冠肺炎谈谈生物医学				编号：
课题组成员	组长：丁维尚		组员：丁维尚
指导教师：王妍	报告执笔人：  丁维尚			完成时间：2023/1/20
主导课程：生物		相关课程：化学
（一）书面材料
课题成果： 1）预期的成果： 生物医学与新冠病毒最直接的关联就是疫苗与核酸检测，从2019年武汉疫情开始，这个世界大流行的新冠疫情已经持续了三年时间。从原始毒株，到D614G突变株，后面的Alpha, Beta, Gamma, Delta, Omicron, 及目前的Omicron BA.2/BA.4/BA.5，每一次VOC突变株突起，都带来新一波疫情。理解了新冠病毒的进化和生物学特性，我们就会意识到：一方面，新冠病毒新的突变株逃逸人类通过疫苗或者感染获得之免疫的能力更强，即我们无法通过疫苗接种预防感染；另一方面，因为有高度保守区，所以基于S蛋白全长的已有疫苗3次或以上接种仍能提供人类预防重症的保护。 课题实际取得的成果： 目前，世界正面临着一场史无前例的流行病，还需研究突破。令人感到鼓舞振奋的是，我们看到，各学科的主要研究组织和科学家正积极地重新部署力量，以帮助确定并实施解决方案，集合最睿智的头脑，共同应对新冠这一严峻的社会挑战。在全世界范围内，顶尖的科学家和研究组织团结一致，共同抗击全人类正面临的毁灭性威胁。来自生物医学科学各个领域的病毒学家、免疫学家、遗传学家、分子生物学家、肺生物学家、流行病学家和计算生物学家等，与众多学科的临床医生一起，正在热火朝天地工作，以解答新冠病毒的相关问题，加速诊断测试，并使疫苗和治疗方法的研发成为可能。毫无疑问，这一历史性的全球努力令人印象深刻，应该加强社会对科学的信任，同时激励下一代新晋科学家找到自己的使命。
参考书目及资料： [1]新型冠状病毒感染肺炎疫情：已确认存在人传人和医务人员感染，新华网[引用日期2021-01-21] [2]国家卫健委：新型冠状病毒潜伏期最短1天，潜伏期具有传染性，澎湃网[引用日期2021-01-26] [3]感染普通冠状病毒不会产生有效新冠抗体，网易[引用日期2023-04-01]
附录材料（要求提交原始记录）包括： 活动记录表（1）份     访谈表（ ）份            实验记录（ ）份 调查表（ ）份         测量数据记录（ ）份
（二）实物材料，如制作的图片，模型，照片，事物样本，音像资料等 编号：          名称：          制作者：        内容：        功能：
（三）演示课题成果所需要的条件，要求（如特别需要，请说明）：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

研究性学习报告：

从新冠肺炎谈谈生物医学

  徐州市第一中学 丁维尚

摘要

从2019年武汉疫情开始，这个世界大流行的新冠疫情已经持续了三年时间。疫情期间，我们每个人都在密切关注着新冠病毒的情况，与2003年的非典时期相比，生物医学技术在过去17年间的不断进步，使得我们拥有了对付新冠病毒的方法，比如疫苗的开发与核酸检测、抗原测试等等，本文主要从新冠病毒谈谈与生物医学的关联，尝试让我们更清晰的了解如今肆虐人类的新冠病毒。

关键词：新冠病毒 生物医学 疫苗 核酸检测

正文

一、新冠病毒与生物医学的基本概念

新型冠状病毒（2019-nCoV），β属的冠状病毒，属于+ssRNA病毒（单股正链RNA病毒），单链长度约为30kb,属于基因组最大的RNA病毒之一。DNA双链病毒比较稳定，而RNA单链病毒不稳定比较容易变异，这也是新型冠状病毒不断进化变异的原因。有包膜，颗粒呈圆形或椭圆形，直径60-140nm，主要由RNA和蛋白成分组成，具有5个必需基因，分别针对核蛋白（N）、病毒包膜（E）、基质蛋白（M）和刺突蛋白（S）4种结构蛋白及RNA依赖性RNA聚合酶。核蛋白会包饶RNA基因集团形成核衣壳，核衣壳外又包饶着病毒包膜，病毒包膜上存在刺突蛋白和基质蛋白。

 

生物医学是综合医学、生命科学和生物学的理论和方法而发展起来的前沿交叉学科，基本任务是运用生物学及工程技术手段研究和解决生命科学，特别是医学中的有关问题。生物医学是生物医学信息、医学影像技术、基因芯片、纳米技术、新材料等技术的学术研究和创新的基地，随着社会-心理-生物医学模式的提出、系统生物学的发展，形成了现代系统生物医学，是与21世纪生物技术科业的形成和发展密切相关领域，是关系到提高医疗诊断水平和人类自身健康的重要工程领域。

二、新冠病毒与生物医学的相互关联

生物医学与新冠病毒最直接的关联就是疫苗与核酸检测，从2019年武汉疫情开始，这个世界大流行的新冠疫情已经持续了三年时间。12月3日，在中华医学会2023年医学病毒学大会上，国家传染病医学中心复旦大学附属华山医院教授张文宏表示：随着新冠病毒从原始毒株开始突变后，进化到阿尔法、贝塔、德尔塔，每一波进化速度非常快，而且后者迅速取代前者，启动疫苗接种后，对患者体内进行监控后发现，病毒变异有所收敛，目前病毒的变异局限在奥密克戎家族中，这说明接种疫苗或在重复感染后，体内的免疫压力对病毒的突变造成了很大的约束。

从原始毒株，到D614G突变株，后面的Alpha, Beta, Gamma, Delta, Omicron, 及目前的Omicron BA.2/BA.4/BA.5，每一次VOC突变株突起，都带来新一波疫情。理解了新冠病毒的进化和生物学特性，我们就会意识到：一方面，新冠病毒新的突变株逃逸人类通过疫苗或者感染获得之免疫的能力更强，即我们无法通过疫苗接种预防感染；另一方面，因为有高度保守区，所以基于S蛋白全长的已有疫苗3次或以上接种仍能提供人类预防重症的保护。

三、从生物医学方面解读核酸检测与人体免疫

随着第一波疫情高峰的褪去，很多阳康的同学也陆续恢复正常的学习和生活。在此期间为了确定自己是否中招，同学们大多进行了抗原和核酸检测。那么核酸和抗原检测的原理是什么样呢？新冠病毒感染与感冒、流感又有哪些区别呢？

从生物医学方面看：核酸检测就是检测包裹在病毒里的最核心的RNA，通过采集咽拭子或鼻拭子进行PCR实验，就是将少量的核酸进行千百万级的扩增，进而被机器检测到。而抗原检测则是检测病毒的外衣（N蛋白），无法进行扩增，通过抗原抗体的结合来检测，如果采集的量比较少，会出现假阴性结果。所以抗原检测不能代替核酸检测，只能作为新冠病毒感染的初步筛查手段。

病毒基因组结构，有5’端甲基化帽子，3’端有Poly（A）结构，这与真核mRNA结构有非常相似的地方，既可以作为mRNA翻译成蛋白质，也可以作为模板合成负链DNA，病毒进入人体后，最外层的刺突蛋白（Spike protein),它像“钥匙”一样和细胞表面的受体结合，从而让病毒进入宿主体内繁殖。新冠病毒的刺突蛋白非常少，平均不到30个，分布随机，可在病毒表面自由旋转甚至游走。因为这个独一无二的特点，新冠病毒在攻击细胞时，可以自由调整方向与受体结合，这可能是高传染性的原因。

新冠病毒感染引起的肺炎，从免疫角度上就是免疫系统的自我攻击。白细胞作为炎症反应的免疫卫士，病毒进入人体后，免疫反应启动，如果免疫反应过强，就会造成人体自身细胞损伤，释放出大量的细胞内容物，从而引起免疫攻击的又一轮循环。有些产生大量的细胞因子，造成一种极端的同归于尽的免疫攻击结果，不仅杀伤了病毒，也使自身细胞被杀伤。

结语

目前，世界正面临着一场史无前例的流行病，还需研究突破。令人感到鼓舞振奋的是，我们看到，各学科的主要研究组织和科学家正积极地重新部署力量，以帮助确定并实施解决方案，集合最睿智的头脑，共同应对新冠这一严峻的社会挑战。在全世界范围内，顶尖的科学家和研究组织团结一致，共同抗击全人类正面临的毁灭性威胁。来自生物医学科学各个领域的病毒学家、免疫学家、遗传学家、分子生物学家、肺生物学家、流行病学家和计算生物学家等，与众多学科的临床医生一起，正在热火朝天地工作，以解答新冠病毒的相关问题，加速诊断测试，并使疫苗和治疗方法的研发成为可能。毫无疑问，这一历史性的全球努力令人印象深刻，应该加强社会对科学的信任，同时激励下一代新晋科学家找到自己的使命。

参考文献

[1]新型冠状病毒感染肺炎疫情：已确认存在人传人和医务人员感染，新华网[引用日期2020-01-21]

[2]国家卫健委：新型冠状病毒潜伏期最短1天，潜伏期具有传染性，澎湃网[引用日期2020-01-26]

[3]感染普通冠状病毒不会产生有效新冠抗体，网易[引用日期2023-04-01]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

徐州一中研究性学习结题评价表

课   题		从新冠肺炎谈谈生物医学				编号：1
班级：高二1班		组长：丁维尚	组员： 丁维尚
评价内容					满分		得分	备注
开题评价（20分）		开题报告			10分		10
		计划制定			10分		10
过程评价 （50分）		态度			10分		10
		合作			20分		19
		调查访谈或实验记录			10分		9
		研究日记及体会			10分		9
结题评价 （30分）		形式：  1、文字        2、版式      3、文献			10分		9
		内容：  1、完整性         2、创新性            3、研究价值       4、展示效果			20分		19
教师评审评语	该生在本次研究性学习活动中积极性高，自主学习能力较强，有较强的研究探索能力。严格按照计划做事，进行了大量的资料搜集及整理工作，与老师紧密联系，主动汇报工作。通过一段时间的研究学习，基本达到研究目的，取得了比较好的成绩。希望在日后的学习中再接再厉，取得更好的成绩。			总分95	签章：