2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——生物識(shí)別技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中的作用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于生物識(shí)別技術(shù)的基本原理？A.抗體與抗原的特異性結(jié)合B.核酸分子間的互補(bǔ)配對(duì)C.生物大分子的表面等離子體共振現(xiàn)象D.化學(xué)物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)2.在醫(yī)學(xué)診斷中，ELISA技術(shù)主要用于檢測(cè)：A.病原體的基因組B.血液中的血糖濃度C.細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)表達(dá)水平D.血清中的抗體或抗原3.下列哪種生物識(shí)別技術(shù)具有極高的靈敏度和特異性？A.基因芯片B.生物傳感器C.聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）D.酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）4.生物傳感器在醫(yī)學(xué)診斷中的主要優(yōu)勢(shì)不包括：A.快速檢測(cè)B.操作簡(jiǎn)便C.成本低廉D.可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)5.下列哪一項(xiàng)不是生物識(shí)別技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中面臨的主要挑戰(zhàn)？A.提高檢測(cè)的靈敏度B.降低檢測(cè)的成本C.增強(qiáng)檢測(cè)的特異性D.拓展檢測(cè)的適用范圍6.表面等離子體共振（SPR）技術(shù)主要基于以下哪種原理？A.光的折射B.電磁感應(yīng)C.分子間的相互作用力D.原子核的放射性7.在基因診斷中，PCR技術(shù)的主要作用是：A.增強(qiáng)基因的表達(dá)B.檢測(cè)基因的突變C.切割基因片段D.合成基因片段8.下列哪種生物材料常用于制備生物傳感器？A.金屬B.塑料C.陶瓷D.薄膜9.生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)不包括：A.小型化B.智能化C.多功能化D.復(fù)雜化10.下列哪一項(xiàng)不是疾病標(biāo)志物？A.癌細(xì)胞表面抗原B.糖尿病患者的血糖C.心臟病患者的血脂D.基因突變二、填空題（每空1分，共10分）1.生物識(shí)別技術(shù)是利用生物體______的特異性來(lái)識(shí)別物質(zhì)或檢測(cè)信息的技術(shù)。2.酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）的基本原理是______與______的特異性結(jié)合。3.聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）是一種在______下，對(duì)特定DNA片段進(jìn)行______的技術(shù)。4.生物傳感器通常由______和______兩部分組成。5.生物識(shí)別技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，例如用于______、______和______等。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述生物識(shí)別技術(shù)的原理及其在醫(yī)學(xué)診斷中的優(yōu)勢(shì)。2.比較ELISA技術(shù)和PCR技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中的異同點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述生物傳感器在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用場(chǎng)景。4.討論生物識(shí)別技術(shù)在未來(lái)醫(yī)學(xué)診斷中的發(fā)展趨勢(shì)。四、論述題（10分）結(jié)合具體的生物識(shí)別技術(shù)，論述其在癌癥早期診斷中的潛在應(yīng)用價(jià)值及面臨的挑戰(zhàn)。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題（10分）設(shè)計(jì)一個(gè)利用生物傳感器檢測(cè)水中某種病原體的實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)原理、主要步驟、所需材料和預(yù)期結(jié)果。試卷答案一、選擇題1.D2.D3.C4.D5.D6.C7.B8.D9.D10.B二、填空題1.分子2.抗體；抗原3.體外；擴(kuò)增4.檢測(cè)元件；信號(hào)轉(zhuǎn)換器5.疾病診斷；基因檢測(cè)；食品安全三、簡(jiǎn)答題1.生物識(shí)別技術(shù)是利用生物體分子（如DNA、RNA、蛋白質(zhì)、抗體、抗原等）的特異性識(shí)別能力來(lái)檢測(cè)目標(biāo)物質(zhì)的技術(shù)。其原理通常是目標(biāo)分析物與生物識(shí)別分子發(fā)生特異性相互作用，然后通過(guò)信號(hào)放大系統(tǒng)檢測(cè)信號(hào)變化。在醫(yī)學(xué)診斷中的優(yōu)勢(shì)包括高靈敏度、高特異性、快速、便捷、可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等。2.ELISA和PCR都是常用的分子診斷技術(shù)。ELISA利用抗原抗體反應(yīng)，通過(guò)酶標(biāo)二抗或酶標(biāo)抗原與底物反應(yīng)產(chǎn)生顯色信號(hào)，主要用于檢測(cè)體液中的蛋白質(zhì)或抗體。PCR利用DNA聚合酶在體外擴(kuò)增特定DNA片段，通過(guò)凝膠電泳或熒光檢測(cè)等方法判斷目標(biāo)DNA是否存在，主要用于檢測(cè)病原體DNA或基因突變。ELISA是血清學(xué)檢測(cè)，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)需熱循環(huán)；PCR是核酸擴(kuò)增技術(shù)，靈敏度高，可檢測(cè)微量DNA，但操作相對(duì)復(fù)雜，需要熱循環(huán)儀。3.生物傳感器在醫(yī)學(xué)診斷中可用于多種場(chǎng)景，如：快速檢測(cè)病原體（如細(xì)菌、病毒）以進(jìn)行傳染病診斷；檢測(cè)生物標(biāo)志物（如腫瘤標(biāo)志物、心血管疾病標(biāo)志物）以進(jìn)行疾病早期篩查和監(jiān)控；監(jiān)測(cè)體內(nèi)激素水平以進(jìn)行內(nèi)分泌疾病診斷；進(jìn)行床旁檢測(cè)（POCT）以實(shí)現(xiàn)即時(shí)診斷等。4.生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)包括：向小型化、便攜式方向發(fā)展，方便床旁或現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；向智能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)樣本處理、結(jié)果分析和數(shù)據(jù)傳輸；向多功能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)多種分析物的同時(shí)檢測(cè)；向微型化、集成化方向發(fā)展，將生物識(shí)別元件與微加工技術(shù)結(jié)合，開(kāi)發(fā)出微型化生物芯片或可穿戴設(shè)備。四、論述題生物識(shí)別技術(shù)在癌癥早期診斷中具有巨大潛力。例如，利用抗體或適配體作為識(shí)別元件的生物傳感器，可以高靈敏度地檢測(cè)血液或組織樣本中的腫瘤標(biāo)志物（如癌胚抗原CEA、甲胎蛋白AFP等），實(shí)現(xiàn)癌癥的早期篩查?；蛐酒夹g(shù)可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)與癌癥相關(guān)的基因突變或表達(dá)譜，幫助早期診斷癌癥類(lèi)型和惡性程度。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)可以檢測(cè)腫瘤相關(guān)的基因拷貝數(shù)變異或微小衛(wèi)星不穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高癌癥早期診斷的準(zhǔn)確性。這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度和高特異性檢測(cè)，有可能在癌癥癥狀出現(xiàn)前就發(fā)現(xiàn)異常，為早期治療提供寶貴時(shí)間。然而，面臨的挑戰(zhàn)包括：腫瘤標(biāo)志物的濃度低、特異性差，容易受到干擾；活檢樣本獲取困難，尤其是對(duì)于早期癌癥；檢測(cè)成本的降低和操作簡(jiǎn)便性的提高；以及如何將檢測(cè)結(jié)果與臨床決策有效結(jié)合等。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題實(shí)驗(yàn)原理：利用生物傳感器，其識(shí)別元件（如抗體、核酸適配體）能與水中目標(biāo)病原體的特有分子（如抗原、核酸序列）特異性結(jié)合，產(chǎn)生可測(cè)量的信號(hào)變化（如電信號(hào)、光學(xué)信號(hào)等）。主要步驟：1.選擇合適的生物識(shí)別元件（如針對(duì)目標(biāo)病原體的特異性抗體或核酸適配體），并將其固定在傳感器的識(shí)別界面。2.將待測(cè)水樣與傳感器進(jìn)行反應(yīng)，目標(biāo)病原體如果存在，則與固定在傳感器上的識(shí)別元件結(jié)合。3.通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器將生物識(shí)別元件與目標(biāo)病原體結(jié)合產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào)或光學(xué)信號(hào)。4.使用相應(yīng)的儀器設(shè)備（如電化學(xué)工作站、酶標(biāo)儀等）檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度。預(yù)期結(jié)果：如