2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——生物分子工程在藥物工程中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的字母填入括號內(nèi)，每題2分，共20分）1.下列哪一項不屬于生物分子工程的核心技術(shù)范疇？A.基因重組技術(shù)B.細(xì)胞融合技術(shù)C.微觀操作技術(shù)D.蛋白質(zhì)理性設(shè)計2.在利用生物分子工程改造酶時，引入氨基酸突變的主要目的是？A.提高酶的底物特異性B.降低酶的生產(chǎn)成本C.增強酶的穩(wěn)定性或活性D.減少酶的免疫原性3.以下哪種方法是利用生物分子工程篩選具有特定結(jié)合能力的蛋白質(zhì)分子的技術(shù)？A.基因測序B.噬菌體展示C.限制性酶切D.基因編輯4.重組蛋白藥物在制劑開發(fā)中面臨的主要挑戰(zhàn)之一是？A.成本過高B.靶向性不足C.穩(wěn)定性差，易失活D.作用時間過短5.以下哪種生物材料常被用作疫苗或治療性蛋白質(zhì)的載體？A.聚乙二醇（PEG）B.水凝膠C.病毒載體（如腺病毒、慢病毒）D.脂質(zhì)體6.將外源基因?qū)氩溉閯游锛?xì)胞以生產(chǎn)藥用蛋白質(zhì)，常用的表達(dá)系統(tǒng)是？A.大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)B.酵母表達(dá)系統(tǒng)C.哺乳動物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)（如CHO細(xì)胞）D.植物表達(dá)系統(tǒng)7.基因治療的核心技術(shù)之一是？A.蛋白質(zhì)純化B.基因編輯C.基因轉(zhuǎn)移（將治療基因送入患者細(xì)胞）D.基因測序8.下列哪種技術(shù)可用于提高蛋白質(zhì)在復(fù)性過程中的正確折疊率？A.化學(xué)修飾B.體外轉(zhuǎn)錄（IVT）C.包涵體復(fù)性D.定向進(jìn)化9.在抗體偶聯(lián)藥物（ADC）的設(shè)計中，連接子（Linker）需要具備的關(guān)鍵特性是？A.藥物載荷能力B.抗體靶向能力C.在腫瘤細(xì)胞內(nèi)斷裂，釋放藥物D.抗體生產(chǎn)成本低10.生物分子工程在開發(fā)治療性酶替代療法中扮演了關(guān)鍵角色，這主要是利用其能力？A.生產(chǎn)大量廉價抗體B.工程改造酶以提高其半衰期、穩(wěn)定性或活性C.實現(xiàn)基因編輯的精準(zhǔn)控制D.篩選新型抗生素二、填空題（請將正確答案填入橫線上，每空1分，共10分）1.利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)藥物，通常需要構(gòu)建表達(dá)載體，該載體常需包含啟動子、__________、終止子等關(guān)鍵元件。2.蛋白質(zhì)工程的基本原理是，根據(jù)蛋白質(zhì)的__________與結(jié)構(gòu)功能之間的關(guān)系，對蛋白質(zhì)的氨基酸序列進(jìn)行有目的的改造。3.將活細(xì)胞或細(xì)胞組分作為藥物載體進(jìn)行靶向遞送，屬于__________的范疇。4.重組DNA技術(shù)是生物分子工程的__________基礎(chǔ)，它使得我們能夠?qū)NA分子進(jìn)行切割、拼接和修飾。5.水凝膠作為一種生物材料，其獨特的__________使其在藥物緩釋和組織工程中具有廣泛應(yīng)用。6.利用噬菌體展示技術(shù)篩選單克隆抗體，其核心原理是噬菌體表面的__________與目標(biāo)分子具有特異性結(jié)合能力。7.病毒載體作為基因治療工具時，通常需要對其進(jìn)行__________改造，以降低其免疫原性和致病性。8.在蛋白質(zhì)藥物的開發(fā)中，__________是確保藥物安全性和有效性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括正確折疊和去除變性分子。9.基于酶的催化特性，生物分子工程也被用于開發(fā)新型__________，例如用于診斷或有機合成。10.__________是利用生物工程手段將具有特定功能的生物大分子（如酶、抗體）作為治療藥物的過程。三、簡答題（請簡要回答下列問題，每題5分，共20分）1.簡述蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別與聯(lián)系。2.簡述利用生物分子工程提高蛋白質(zhì)藥物穩(wěn)定性通常涉及哪些策略。3.簡述病毒載體作為藥物載體（如疫苗、基因治療）的主要優(yōu)點和潛在缺點。4.簡述生物分子工程在開發(fā)抗體偶聯(lián)藥物（ADC）過程中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。四、論述題（請結(jié)合所學(xué)知識，深入分析或論述下列問題，共40分）1.論述基因編輯技術(shù)（如CRISPR/Cas9）在藥物研發(fā)（如藥物靶點驗證、候選藥物開發(fā)、基因治療）中的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)。（20分）2.結(jié)合具體實例，論述生物分子工程如何推動靶向藥物遞送系統(tǒng)的發(fā)展及其在提高藥物療效和安全性方面的意義。（20分）試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.C5.C6.C7.C8.C9.C10.B二、填空題1.可讀框（或ORF）2.氨基酸序列3.細(xì)胞工程（或靶向遞送）4.基礎(chǔ)（或核心）5.交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（或多孔結(jié)構(gòu)）6.表面展示蛋白（或單鏈抗體）7.失活（或減毒）8.復(fù)性（或純化）9.生物催化劑（或酶）10.生物制藥（或生物藥物開發(fā)）三、簡答題1.解析思路：區(qū)分兩者核心操作對象和目標(biāo)。基因工程操作DNA分子，目標(biāo)是改造生物性狀或生產(chǎn)產(chǎn)品；蛋白質(zhì)工程操作蛋白質(zhì)分子，目標(biāo)是改造其結(jié)構(gòu)和功能。聯(lián)系在于，蛋白質(zhì)工程通常需要通過基因工程手段（如定點突變）來實現(xiàn)對蛋白質(zhì)的改造。*答案要點：區(qū)別：基因工程主要操作DNA分子，旨在改造生物遺傳特性或生產(chǎn)特定產(chǎn)物；蛋白質(zhì)工程直接操作蛋白質(zhì)分子，旨在根據(jù)結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系改造其特性。聯(lián)系：蛋白質(zhì)工程改造常需通過基因工程（如定點突變）來實現(xiàn)。2.解析思路：圍繞蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的影響因素（構(gòu)象、聚集、降解）提出策略。提高局部疏水性、引入穩(wěn)定構(gòu)象的氨基酸、消除不穩(wěn)定的二硫鍵、改變表面性質(zhì)、使用化學(xué)交聯(lián)或物理保護(hù)（如凍干）等。*答案要點：策略包括：引入增加局部疏水性的氨基酸殘基；使用穩(wěn)定性強的氨基酸替換不穩(wěn)定的殘基；消除可能破壞結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定二硫鍵或脯氨酸；改變蛋白質(zhì)表面性質(zhì)（如增加電荷或疏水性）；利用化學(xué)交聯(lián)劑增強分子內(nèi)或分子間連接；優(yōu)化折疊條件；采用包涵體復(fù)性并輔以化學(xué)輔助因子；在制劑中添加穩(wěn)定劑（如正確折疊促進(jìn)劑、表面活性劑、保護(hù)性蛋白）；進(jìn)行有效的純化和凍干工藝優(yōu)化。3.解析思路：首述優(yōu)點：靶向性強、生物相容性好、可遞送大分子、可改造載藥能力。再述缺點：生產(chǎn)復(fù)雜、成本高、免疫原性風(fēng)險、載體安全性（如毒性、致癌性、脫靶效應(yīng)）。*答案要點：優(yōu)點：能夠?qū)⑺幬锞_遞送至靶點，提高療效；生物相容性相對較好，可遞送較大分子量的藥物；載體本身可進(jìn)行改造以增加靶向性或負(fù)載能力。缺點：病毒載體的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高；可能引發(fā)宿主免疫反應(yīng)，影響療效和安全性；存在潛在的載體泄漏、插入突變等安全性風(fēng)險；載體容量有限。4.解析思路：蛋白質(zhì)工程用于改造抗體（提高親和力、穩(wěn)定性、溶解度）或連接子（優(yōu)化斷裂特性）；細(xì)胞工程/分子生物學(xué)用于高效表達(dá)和純化抗體；生物合成用于生產(chǎn)藥物小分子；偶聯(lián)過程需要化學(xué)或生物方法將抗體與小分子連接。*答案要點：生物分子工程在ADC開發(fā)中作用：利用蛋白質(zhì)工程改造抗體以提高其性能；利用蛋白質(zhì)工程或化學(xué)合成設(shè)計連接子，確保其在特定條件下能穩(wěn)定連接抗體并有效釋放藥物；利用基因工程和細(xì)胞工程技術(shù)實現(xiàn)抗體和連接子的高效、低成本生產(chǎn)；利用化學(xué)或酶學(xué)方法將抗體與小分子藥物共價連接。四、論述題1.解析思路：前景方面：強調(diào)其精準(zhǔn)性、高效性，在靶點驗證（基因敲除/敲入）、藥物篩選（修飾靶點基因）、開發(fā)新型治療藥物（如基因編輯療法本身）、基因治療（修正致病基因）等方面的潛力。挑戰(zhàn)方面：技術(shù)本身（脫靶效應(yīng)、效率、脫靶效應(yīng)）、遞送系統(tǒng)（如何安全有效地將編輯工具送入目標(biāo)細(xì)胞/組織）、臨床轉(zhuǎn)化（安全性、有效性、倫理問題）、成本與可及性。*答案要點：前景：CRISPR/Cas9技術(shù)具有高精度、易操作、可編輯位點廣泛等特點，在藥物研發(fā)中潛力巨大?？捎糜冢孩侔悬c驗證：通過基因敲除或敲入快速驗證基因功能作為藥物靶點。②藥物開發(fā)：在細(xì)胞或動物模型中修飾靶基因，篩選或優(yōu)化候選藥物。③開發(fā)新型藥物：直接利用基因編輯技術(shù)治療遺傳病或癌癥（如CAR-T細(xì)胞基因編輯）。④基因治療：修正導(dǎo)致疾病的致病基因。挑戰(zhàn)：①技術(shù)本身：脫靶效應(yīng)（在非目標(biāo)位點進(jìn)行編輯）的風(fēng)險、編輯效率有待提高、非同源末端連接（NHEJ）引起的隨機插入/缺失突變。②遞送：如何安全有效地將Cas9蛋白和gRNA遞送至體內(nèi)特定細(xì)胞或組織。③臨床轉(zhuǎn)化：長期安全性、有效性的臨床數(shù)據(jù)積累、高昂的成本、相關(guān)的倫理問題。2.解析思路：生物分子工程如何推動：通過基因工程改造細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞）使其表達(dá)特定分子（如抗體、報告基因）；通過蛋白質(zhì)工程改造抗體（如提高親和力、增加功能域）；通過細(xì)胞工程構(gòu)建新型遞送載體（如工程化細(xì)胞、外泌體）。發(fā)展意義：提高靶向性（精確打擊癌細(xì)胞）、降低毒副作用（減少對正常細(xì)胞的損傷）、提高療效（藥物遞送更高效）、實現(xiàn)診斷與治療結(jié)合（如報告基因）、開發(fā)個性化治療方案。*答案要點：生物分子工程推動靶向遞送系統(tǒng)發(fā)展：①細(xì)胞工程：通過基因工程技術(shù)改造細(xì)胞（如免疫細(xì)胞、成纖維細(xì)胞），使其表達(dá)特異性識別靶點的分子（抗體、親和素等），構(gòu)建成體細(xì)胞或免疫細(xì)胞治療平臺。②蛋白質(zhì)工程：改造抗體分子，如增加其靶向性、延長循環(huán)時間、融合其他功能（如報告基因、效應(yīng)分子）。③基因工程與細(xì)胞工程結(jié)合：構(gòu)建病毒載體或非病毒載體，將治療基因或編碼靶向分子的基因遞送到靶細(xì)胞。④利用生物合