• 学生将找到与病毒相关的RNA（在国家数据库中存储为cDNA）。
• 学生将使用NCBI网站和数据库来检查有关病毒基因组的信息。
• 学生将传达他们的结果。

学生将学习蛋白质翻译，因为它与包裹，阳性，单链的RNA病毒（SARS-COV-2）有关。学生将使用模拟患者并与在线资源进行互动，以了解有关神秘病毒感染的更多信息。

教师准备

确保学生能够访问国家生物技术信息中心（NCBI）网站。打印出研究病毒蛋白讲义和模拟患者图表。
使用提供的幻灯片，生物信息学简介：病毒蛋白：

幻灯片2
问学生：什么是“疾病”？

答：当某些人身体不平衡或体内平衡时，无法保持稳态。

问学生：页面左侧的图像是什么？

如果未提及肺炎，请注意肺部空间中的白线。这些缺陷表明肺炎感染。

幻灯片3-6
要求学生在模拟患者图表上填写患者信息。

学生填写了幻灯片4的信息后，请询问学生：

• 如果这是一名患者，医生会如何反应？
• 如果这是医生在这种感染中看到的第二名患者，他们将如何反应？
• 如果这是医院在这种感染中已经三周见过三周的第425例患者，医生会如何反应？
• 您如何看待观察？
• 如果抗菌药物不起作用，您的下一步可能是什么？

幻灯片7
要求学生回答“病毒还活着吗？”中的问题。关于研究病毒蛋白讲义。

答案：

• 病毒是由核酸周围（DNA或RNA）周围的屏障建造的。在这种情况下，蛋白质衣壳周围有一个包膜（思考质膜）。在这些障碍物内是病毒用来劫持细胞机械并复制自身的单链RNA分子。
• 该病毒具有29881 RNA碱基对，使基因组足够小，足以适合该病毒，但不足以具有生存生物需要生存的所有基因。最小的“自由生活”生物必须具有473个基因。该病毒可以进入细胞，并仅使用其基因组中编码的28种蛋白质再现。

幻灯片8-9
告诉学生：

• DNA和RNA按照其构造中使用的糖在RNA中的核糖和DNA中的脱氧核糖指示的特定方向“读取”。与人们阅读从左到右的英语方式类似，遗传代码读取5'至3'（发音为Prime）。
• 注意：考虑一下核糖环的方向，以帮助孩子们了解3'和5'的起源。
• 化学结构确定核苷酸在特定方向上的比对。
• 核糖体可读取来自病毒的阳性RNA，因此可以翻译成氨基酸（有助于制成RNA拷贝的酶）。

幻灯片10
告诉学生：

• 记住真核生物DNA mRNA蛋白中的转录和翻译。

询问学生：

• 在阳性RNA病毒中，没有DNA。它如何完成诸如转录或翻译之类的事情？
• 基因组如何复制自身，以便制造更多的病毒？

幻灯片11-13
告诉学生：

• SARS-COV-2是阳性RNA病毒。这允许感染细胞内的核糖体将RNA直接转换为蛋白质。该病毒产生的蛋白质是酶和其他成分，以帮助复制自身，包括囊泡的形成。
• 来自病毒的RNA也被用作转录模板。它被转录为负敏感（又称互补）RNA，然后再次将负敏感RNA转录为正义RNA。这种新的正义RNA可以用作转录或翻译的附加模板。
• 这些病毒蛋白质的翻译发生在两波中。首先，该病毒需要从感染细胞的核糖体将其RNA转化为初始蛋白质，以便病毒可以开始转录。然后，它转录其病毒基因组的一部分，用作新病毒蛋白翻译的模板。

有关老师的信息：

• 由于病毒中的RNA必须遵守宿主细胞设定的翻译规则，因此在没有切割自身的能力的情况下，无法将mRNA转录物翻译成多种蛋白质。真核细胞中的翻译通常具有一个mRNA，它可以从头到尾读取而没有任何间隙（外显子已被去除）。该病毒通过在每个开放阅读框架前的基因组（ORF）前的基因组中维护领导者序列来起作用。领导者序列可以吸引依赖RNA的RNA聚合酶（RDRP）以从每个引导序列到基因组末尾的mRNA转录mRNA。这些可变长度的mRNA转录本将具有核糖体的第一个蛋白质，然后核糖体在第一个终止密码子上脱落，但是在每个转录本之前的领导者序列，有足够的转录物可以使所有用于病毒功能所需的蛋白质。

转录示例：

• DNA到RNA：学生学习转录的典型方式。由DNA聚合酶执行。
• RNA到DNA：HIV和其他一些病毒使用逆转录。对于RNA在细胞中的储存和分类也很重要，DNA创建的DNA称为cDNA。由于cDNA更易于存储，因此如果您在国家存储序列的国家数据库中查找序列，则找不到U（Uracil）。执行此过程的酶通常称为逆转录酶。
• RNA到RNA：对于该特定病毒，RNA至RNA称为RNA依赖性RNA聚合酶（RDRP）。

幻灯片14-16
告诉学生：

• 翻译RNA蛋白看起来很熟悉。主机单元将使用许多相同的机械。由于病毒不生产蛋白质，因此它依赖于细胞的机械。

讨论：有什么蛋白质？

幻灯片17
滑动三个蛋白质示例。理想情况下，大多数学生都听说过一个或多个。

幻灯片18
序列分析是我们生活的标准。曾经有一段时间的测序需要进行生化分析，但是在当前环境中，测序是便宜且可靠的。

告诉学生：

• 在患者图表中添加新的测试和观察。
• 测试：基因组序列分离的病毒
• 结果：预期
• 观察：像病毒这样的序列：SARS-COV-2
• 病毒中的RNA已被测序。下一步是研究该病毒。

询问学生何时获得序列时希望看到什么。

答案：

• u将在序列中取代t，因为该程序将RNA序列存储为cDNA。由于RNA酶分解RNA，RNA不会留在细胞质中。
• 当科学家序列RNA时，他们会反向转录或将RNA代码复制到互补的DNA代码（cDNA）中，这更稳定。
• 在数据库中查找病毒RNA时，您正在查看cDNA，因此您不会在代码中看到任何尿嘧啶。

问学生：您在哪里寻找有关病毒的其他信息？

答案：

• 谷歌
• 询问专家
• 咨询政府网站

专家在哪里获取信息：

• 科学期刊
• 科学研究
• 板凳研究
• 实例探究
• 计算研究（生物学科学家使用“ silico”一词来描述在计算机上进行的研究）

幻灯片19
有关国家生物技术信息中心（NCBI）数据库的信息：

• 来自世界各地的科学家在此数据库中存储遗传序列。
• 任何人都可以访问此数据库。
• 它包含来自许多不同物种的遗传序列以及数千种病毒。
• 看我们简短的教程视频，学习如何查找和分析DNA和蛋白质序列。

幻灯片20
学生应观看并关注本教程，以了解有关SARS-COV-2的病毒的一些基本信息。

幻灯片21
告诉学生收集有关五种冠状病毒蛋白之一的信息研究病毒蛋白讲义。

让他们搜索一些识别其蛋白质功能的信息。5-10分钟后，提醒学生，他们与分配的摘要中的建议摘要有一些链接，与他们分配的蛋白质的功能有关：

• E E（包膜蛋白）
• S S（尖峰蛋白）
• 3a 3a
• NSP1 NSP1（非结构蛋白1）
• NSP9 NSP9

笔记：

• 使用序列开头的屏幕截图，而不是完整的序列，因为其中许多非常长。
• 学生完成研究任务后，请他们分享他们对所研究蛋白质的了解。如果您决定不使用他们收集的信息进行正式演讲，请提供汇总和显示的空间。

在继续前进之前，请检查了解：

• 是否有有关分配的五种蛋白质中每种功能的详细信息？

答案的答案研究病毒蛋白讲义：

该病毒中有多少个开放式阅读帧（ORF）？

• 18 orf

多少个蛋白质？

• 29个蛋白质

你知道他们都在做什么吗？

• 并非所有功能都解决了

为什么不？

• 有没有人寻找不在五种蛋白质列表中的蛋白质之一？
• 重申：某些蛋白质几乎没有关于其所做工作的信息。科学家正在努力了解他们的工作方式。

扩展机会：
可打印，冠状病毒进化的分析，旨在使用SARS-COV-2复制标准化的测试问题。本文档中询问的信息与完成AP生物学课程的学生有关。这也是科学家对NCBI可用数据进行分析类型的介绍，尽管数据集仅使用四个病毒条目截断。要分析基因组的人可能会使用数百或数千个基因组来设计一项研究，这需要很长时间来分析并需要许多计算资源来解决。

如果您决定与未完成高级生物学课程的学生一起使用此扩展名，建议作为大型小组回答问题，并提醒学生有时不清楚的答案，科学家也必须处理这一点。

幻灯片22
要求学生重新审视他们的模拟患者图表。让学生填写最终诊断为Covid-19。要求学生根据COVID-19的当前最佳实践来确定治疗计划。

幻灯片23
Sanford Research参与试图了解SARS-COV-2的许多方面。Sanford Health正在进行许多临床试验帮助确定Covid-19感染的最佳方法。在研究实验室中，科学家试图了解病毒的工作原理。观看目前正在研究SARS-COV-2蛋白的科学家的采访。

桑福德连接

Sanford Health与Sanford Research一起在许多方面研究了冠状病毒，包括它如何影响身体，如何最佳治疗它以及病毒在您体内的工作方式。即使我们不在大流行病中，我们也会研究病毒，尽管它们是目前研究的特别重要的一部分。我们研究其他病毒（例如HPV病毒）如何使您生病，并使用病毒来开发诸如罕见疾病的基因疗法等疗法。我们还使用病毒来操纵我们在组织培养中生长的人，动物或干细胞中细胞的基因组。