2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)診斷儀器工程中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在醫(yī)學(xué)診斷中，PCR技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于（）。A.操作簡(jiǎn)單，成本極低B.能夠特異性地?cái)U(kuò)增目標(biāo)核酸片段C.可實(shí)現(xiàn)核酸序列的測(cè)定D.不受環(huán)境溫度限制2.下列哪種分子常被用作核酸雜交探針，以便檢測(cè)特定的核酸序列？（）A.蛋白質(zhì)B.氨基酸C.DNA或RNA片段D.脂質(zhì)3.Real-timePCR技術(shù)中，用于監(jiān)測(cè)PCR進(jìn)程并進(jìn)行定量分析的熒光信號(hào)主要來源于（）。A.引物二聚體解離B.熒光探針的降解或激發(fā)C.產(chǎn)物鏈的延伸D.dNTP的消耗4.在基因測(cè)序技術(shù)中，Sanger測(cè)序法的基本原理依賴于（）。A.不同核苷酸的熒光標(biāo)記B.DNA聚合酶的終止子存在C.電泳分離不同長(zhǎng)度的核酸片段D.化學(xué)合成法延伸DNA鏈5.生物傳感器在分子診斷中的主要作用是（）。A.擴(kuò)增目標(biāo)核酸分子B.將識(shí)別的分子信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的物理或化學(xué)信號(hào)C.對(duì)核酸片段進(jìn)行序列測(cè)定D.自動(dòng)化樣本前處理6.以下哪種技術(shù)通常不適用于快速檢測(cè)臨床樣本中的病原體？（）A.PCRB.基因芯片C.流式細(xì)胞術(shù)D.核酸測(cè)序7.用于檢測(cè)微量疾病標(biāo)志物的醫(yī)學(xué)診斷儀器，其關(guān)鍵性能指標(biāo)通常是（）。A.分析速度B.特異性和靈敏度C.操作便捷性D.設(shè)備成本8.DNA芯片（基因芯片）技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.只能檢測(cè)單一基因B.成本高，通量低C.可同時(shí)檢測(cè)大量基因的表達(dá)或檢測(cè)多種生物分子D.只適用于DNA序列分析9.在設(shè)計(jì)基于抗體夾心法的生物傳感器時(shí)，需要至少兩種分子，它們通常是（）。A.兩種引物B.兩種酶C.一種捕獲抗體和一種檢測(cè)抗體D.兩種探針10.以下哪項(xiàng)不屬于分子診斷儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的因素？（）A.樣本類型和體積B.試劑存儲(chǔ)條件C.信號(hào)放大倍數(shù)D.儀器尺寸和外觀11.基于電化學(xué)原理的生物傳感器，其信號(hào)產(chǎn)生的直接物理基礎(chǔ)是（）。A.光的吸收或發(fā)射B.電流或電壓的變化C.壓力的改變D.溫度的變化12.CRISPR-Cas系統(tǒng)在分子診斷領(lǐng)域的一個(gè)潛在應(yīng)用是（）。A.作為通用型的核酸擴(kuò)增子B.用于靶向切割特定病毒基因組進(jìn)行滅活C.作為高靈敏度的核酸檢測(cè)探針D.用于替代PCR進(jìn)行基因分型13.限制性核酸內(nèi)切酶在分子診斷（如基因分型）中的作用主要是（）。A.引起DNA復(fù)制B.切割DNA于特定位點(diǎn)，產(chǎn)生不同長(zhǎng)度的片段用于分析C.合成新的DNA鏈D.斷開RNA鏈14.醫(yī)學(xué)診斷儀器中的信號(hào)處理電路主要目的是（）。A.產(chǎn)生檢測(cè)所需的初始信號(hào)B.增強(qiáng)微弱的生物信號(hào)C.將原始信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)D.存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)15.分子成像技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷的主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.可實(shí)現(xiàn)對(duì)體內(nèi)病灶的實(shí)時(shí)、可視化監(jiān)測(cè)B.檢測(cè)速度極快C.只需要微量的標(biāo)記物D.成本最低二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將正確答案填在橫線上）1.PCR的全稱是______________________。2.能夠識(shí)別并結(jié)合特定DNA序列的蛋白質(zhì)稱為______________________。3.在Real-timePCR中，通過監(jiān)測(cè)熒光信號(hào)的變化，可以繪制出典型的______曲線，用于定量分析。4.基因測(cè)序技術(shù)的主要目的是測(cè)定核酸分子的______________________。5.生物傳感器通常由兩部分組成：敏感元件和______________________。6.用于檢測(cè)病原體抗原的快速診斷試劑盒，常采用______________________技術(shù)。7.DNA芯片根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同，可分為基因芯片、______________________芯片等。8.評(píng)價(jià)一個(gè)分子診斷儀器性能的指標(biāo)包括靈敏度、特異性、準(zhǔn)確性和______________________。9.基于抗體-抗原特異性結(jié)合的檢測(cè)方法，如ELISA，具有高度的______________________。10.分子診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)包括更高靈敏度、更高特異性、更快速、更小型化和與______________________技術(shù)的融合。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共32分）1.簡(jiǎn)述PCR技術(shù)的基本原理及其在醫(yī)學(xué)診斷中的主要應(yīng)用。2.比較Sanger測(cè)序法與二代測(cè)序技術(shù)（NGS）在原理和特點(diǎn)上的主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述生物傳感器的工作原理，并列舉至少兩種不同類型的生物傳感器及其在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用。4.簡(jiǎn)述分子診斷儀器設(shè)計(jì)過程中需要考慮的關(guān)鍵工程問題。四、綜合應(yīng)用/論述題（每題19分，共38分）1.試述基因芯片技術(shù)在疾病診斷與監(jiān)控方面的應(yīng)用潛力，并分析其可能面臨的挑戰(zhàn)。2.假設(shè)需要設(shè)計(jì)一個(gè)用于快速檢測(cè)某項(xiàng)傳染?。ㄈ缌鞲校┎《竞怂岬谋銛y式儀器。請(qǐng)簡(jiǎn)述其可能涉及的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，并說明在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注哪些性能指標(biāo)。---試卷答案一、選擇題（每小題2分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.B*解析思路：PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）的核心在于其高度特異性，能夠通過引物定向擴(kuò)增目的DNA片段。選項(xiàng)A、C、D描述的是其他技術(shù)或PCR的次要特點(diǎn)。2.C*解析思路：核酸雜交探針是帶有標(biāo)記物的已知序列的DNA或RNA片段，通過與樣本中互補(bǔ)的目標(biāo)序列結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定序列的檢測(cè)。蛋白質(zhì)、氨基酸、脂質(zhì)通常不作為核酸雜交的探針分子。3.B*解析思路：Real-timePCR通過熒光報(bào)告分子（如染料或探針）在PCR過程中的變化來監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程。熒光探針在每次延伸后降解，釋放熒光信號(hào)；或熒光染料與雙鏈產(chǎn)物結(jié)合后熒光增強(qiáng)。這是定量依據(jù)。4.B*解析思路：Sanger測(cè)序法基于DNA聚合酶延伸具有3'-OH末端的DNA鏈時(shí)，只有當(dāng)dNTP與模板堿基配對(duì)時(shí)才能延伸。若加入的是帶有終止基團(tuán)的dNTP（ddNTP），則延伸終止，產(chǎn)生一系列長(zhǎng)度不同的片段。5.B*解析思路：生物傳感器的核心功能是將識(shí)別元件（能識(shí)別目標(biāo)分析物）產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成可測(cè)量、可處理的物理（如電、光、壓）或化學(xué)（如pH、氧化還原電位）信號(hào)。B選項(xiàng)準(zhǔn)確描述了這一功能。6.C*解析思路：流式細(xì)胞術(shù)主要用于細(xì)胞表面標(biāo)記物或細(xì)胞內(nèi)顆粒的檢測(cè)與分析，通過單細(xì)胞水平進(jìn)行測(cè)量。它不直接檢測(cè)核酸序列，因此不適用于大多數(shù)病原體的核酸快速檢測(cè)。A、B、D均可用于病原體檢測(cè)。7.B*解析思路：檢測(cè)微量標(biāo)志物的儀器必須能區(qū)分極低濃度和極高濃度的目標(biāo)物，因此靈敏度和特異性是關(guān)鍵指標(biāo)。靈敏度指能檢測(cè)到的最低濃度，特異性指能準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)物而不誤檢其他物質(zhì)的程度。8.C*解析思路：基因芯片（DNA芯片）的原理是將大量探針點(diǎn)陣固定在支持物上，與樣品中的標(biāo)記靶分子雜交，通過檢測(cè)雜交信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大量目標(biāo)物的同時(shí)檢測(cè)。其核心優(yōu)勢(shì)在于高通量。9.C*解析思路：抗體夾心法檢測(cè)抗原時(shí)，首先用捕獲抗體固定在固相載體上，然后加入樣本中的待測(cè)抗原，抗原與捕獲抗體結(jié)合；最后加入酶標(biāo)檢測(cè)抗體，檢測(cè)抗體與抗原結(jié)合。需要兩種特異性識(shí)別抗原的抗體。10.D*解析思路：A、B、C都是設(shè)計(jì)診斷儀器時(shí)必須考慮的實(shí)際操作和功能性問題。D選項(xiàng)屬于外觀設(shè)計(jì)范疇，雖然對(duì)產(chǎn)品上市有影響，但相對(duì)于功能、性能、可靠性等，不是核心的工程設(shè)計(jì)因素。11.B*解析思路：電化學(xué)傳感器利用電化學(xué)原理（電流、電壓、電導(dǎo)等）響應(yīng)分析物。其信號(hào)產(chǎn)生基于分析物與傳感器敏感膜或電極發(fā)生相互作用，導(dǎo)致電學(xué)性質(zhì)的改變。12.B*解析思路：CRISPR-Cas系統(tǒng)具有序列特異性，可以設(shè)計(jì)特定的向?qū)NA（gRNA）來靶向切割病毒基因組，從而達(dá)到檢測(cè)或滅活的目的。A、C、D描述的功能或應(yīng)用不準(zhǔn)確。13.B*解析思路：限制性核酸內(nèi)切酶能在DNA分子特定的識(shí)別序列（位點(diǎn)）處切割雙鏈DNA，產(chǎn)生特異性的片段。這些片段長(zhǎng)度的多態(tài)性（RFLP）可用于基因分型等遺傳信息的分析。14.B*解析思路：生物信號(hào)（如電信號(hào)、光信號(hào)）通常非常微弱，需要信號(hào)處理電路進(jìn)行放大、濾波、轉(zhuǎn)換等處理，使其達(dá)到可被后續(xù)電路（如A/D轉(zhuǎn)換器、顯示單元）處理和顯示的水平。15.A*解析思路：分子成像技術(shù)利用標(biāo)記物（探針）在體內(nèi)的分布和代謝信息，通過影像設(shè)備（如MRI,PET,SPECT,光學(xué)成像）進(jìn)行可視化檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病狀態(tài)、藥物分布、生理過程的實(shí)時(shí)、原位監(jiān)測(cè)。二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將正確答案填在橫線上）1.聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PolymeraseChainReaction)*解析思路：這是PCR的標(biāo)準(zhǔn)全稱。2.核酸結(jié)合蛋白/限制性核酸內(nèi)切酶(DNA-bindingprotein/Restrictionendonuclease)*解析思路：能特異性識(shí)別并結(jié)合DNA序列的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為核酸結(jié)合蛋白。在分子生物學(xué)中，特指識(shí)別并切割DNA的酶是限制性核酸內(nèi)切酶。3.繪制曲線(Plottingcurve)/增長(zhǎng)曲線(Growthcurve)*解析思路：Real-timePCR通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熒光信號(hào)繪制出隨循環(huán)數(shù)增加而變化的曲線，該曲線反映了模板量的對(duì)數(shù)變化。4.序列(Sequence)*解析思路：基因測(cè)序的根本目的是確定DNA或RNA鏈上核苷酸的排列順序。5.檢測(cè)器/信號(hào)轉(zhuǎn)換器(Detector/Signaltransducer)*解析思路：敏感元件負(fù)責(zé)識(shí)別目標(biāo)物，檢測(cè)器負(fù)責(zé)將敏感元件產(chǎn)生的微弱信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的形式。6.側(cè)向?qū)游?免疫層析(Lateralflow/Immunochromatographic)*解析思路：快速檢測(cè)抗原的試劑盒常用側(cè)向?qū)游黾夹g(shù)，利用抗原抗體反應(yīng)在膠體金標(biāo)記物的指示下形成條帶進(jìn)行判斷。7.蛋白質(zhì)芯片(Proteinchip)/微陣列(Microarray)*解析思路：基因芯片檢測(cè)基因信息，蛋白質(zhì)芯片（或更廣義的微陣列）則檢測(cè)蛋白質(zhì)信息、抗體信息等。8.分析時(shí)間(Analysistime)/精密度(Precision)*解析思路：除了靈敏度、特異性、準(zhǔn)確性，分析時(shí)間（速度）和精密度（重復(fù)性、中間精密度）也是評(píng)價(jià)儀器性能的重要指標(biāo)。9.特異性(Specificity)*解析思路：基于抗體-抗原結(jié)合的檢測(cè)方法，其核心優(yōu)勢(shì)在于抗體對(duì)特定抗原具有高度的特異性識(shí)別能力。10.人工智能(ArtificialIntelligence)/大數(shù)據(jù)分析(Bigdataanalysis)*解析思路：現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷儀器越來越強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)分析能力，人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)被用于圖像識(shí)別、結(jié)果判讀、輔助診斷等。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共32分）1.簡(jiǎn)述PCR技術(shù)的基本原理及其在醫(yī)學(xué)診斷中的主要應(yīng)用。*解析思路：基本原理是利用DNA聚合酶在體外模擬體內(nèi)DNA復(fù)制過程，通過變性-退火-延伸三個(gè)可重復(fù)的循環(huán)，使特定DNA片段呈指數(shù)級(jí)擴(kuò)增。應(yīng)用：病原體檢測(cè)（細(xì)菌、病毒核酸）、遺傳病診斷（基因突變檢測(cè)）、腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)（特定基因擴(kuò)增片段）、基因分型、親子鑒定等。2.比較Sanger測(cè)序法與二代測(cè)序技術(shù)（NGS）在原理和特點(diǎn)上的主要區(qū)別。*解析思路：Sanger法基于鏈終止子，通過克隆化擴(kuò)增后對(duì)多個(gè)片段進(jìn)行電泳分離測(cè)序，單讀長(zhǎng)（幾百bp），準(zhǔn)確率高，但通量低，耗時(shí)長(zhǎng)。NGS基于大規(guī)模平行測(cè)序原理，無需克隆，通過合成反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行大量測(cè)序，讀長(zhǎng)可變（幾十到幾萬bp），通量極高，但準(zhǔn)確率相對(duì)Sanger稍低，需二次測(cè)序驗(yàn)證，成本較低。3.簡(jiǎn)述生物傳感器的工作原理，并列舉至少兩種不同類型的生物傳感器及其在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用。*解析思路：工作原理是敏感元件（識(shí)別目標(biāo)分析物）與目標(biāo)物發(fā)生作用產(chǎn)生信號(hào)，通過換能器（檢測(cè)器）將信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電化學(xué)、光學(xué)、壓電等信號(hào)輸出。類型及應(yīng)用：①電化學(xué)傳感器（如酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器?檢測(cè)葡萄糖、尿素、膽紅素、病原體等。②光學(xué)傳感器（如熒光傳感器、表面等離子體共振SPR傳感器）-檢測(cè)激素、抗體、核酸、病原體等。4.簡(jiǎn)述分子診斷儀器設(shè)計(jì)過程中需要考慮的關(guān)鍵工程問題。*解析思路：需考慮：①檢測(cè)原理與靈敏度特異性；②樣本處理流程（自動(dòng)化程度、兼容性）；③反應(yīng)/檢測(cè)單元設(shè)計(jì)（溫度控制、混勻、孵育）；④信號(hào)檢測(cè)與放大（類型選擇、噪聲抑制）；⑤數(shù)據(jù)處理與結(jié)果顯示（算法、界面）；⑥儀器集成度與小型化；⑦可靠性、穩(wěn)定性與壽命；⑧成