2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——生物醫(yī)學(xué)材料中的分子診斷技術(shù)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)不是分子診斷技術(shù)的特點(diǎn)？A.靈敏度高B.特異性強(qiáng)C.操作簡便D.成本高昂2.PCR技術(shù)的核心原理是？A.基因重組B.基因突變C.DNA復(fù)制D.蛋白質(zhì)合成3.基因芯片技術(shù)主要應(yīng)用于？A.蛋白質(zhì)檢測B.基因表達(dá)分析C.脫氧核糖核酸測序D.核酸序列測定4.生物傳感器通常由哪幾部分組成？A.感應(yīng)器、信號轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)B.抗體、抗原、酶C.基因、RNA、蛋白質(zhì)D.細(xì)胞、組織、器官5.納米診斷技術(shù)的主要優(yōu)勢是？A.成本低廉B.操作簡單C.診斷效率高D.應(yīng)用范圍廣6.下列哪種材料不屬于功能材料在分子診斷中的應(yīng)用？A.金屬氧化物B.金屬離子C.聚合物材料D.生物活性材料7.組織工程材料在分子診斷中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在？A.提高診斷的靈敏度B.提高診斷的特異性C.實(shí)現(xiàn)體外診斷D.促進(jìn)疾病的康復(fù)8.個(gè)性化診斷的主要依據(jù)是？A.疾病的癥狀B.疾病的體征C.患者的基因信息D.患者的生活習(xí)慣9.即時(shí)診斷技術(shù)的主要特點(diǎn)是？A.操作簡便B.診斷快速C.成本低廉D.以上都是10.分子診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢不包括？A.個(gè)性化診斷B.即時(shí)診斷C.無創(chuàng)診斷D.藥物研發(fā)二、填空題（每空1分，共10分）1.分子診斷技術(shù)是利用分子生物學(xué)原理和技術(shù)，對______、______以及______等進(jìn)行分析的技術(shù)。2.PCR技術(shù)的關(guān)鍵是______、______和______的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。3.基因芯片技術(shù)可以分為______芯片和______芯片兩種主要類型。4.生物傳感器根據(jù)其敏感元件的不同，可以分為______傳感器、______傳感器和______傳感器等。5.納米診斷技術(shù)利用納米材料的______、______和______等特性，實(shí)現(xiàn)疾病的診斷。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述PCR技術(shù)的原理及其主要步驟。2.簡述基因芯片技術(shù)的原理及其主要應(yīng)用。3.簡述生物傳感器的工作原理及其主要類型。4.簡述納米診斷技術(shù)在分子診斷中的應(yīng)用前景。四、論述題（10分）結(jié)合具體實(shí)例，論述生物醫(yī)學(xué)材料在提高分子診斷效率方面的作用。試卷答案1.D解析：分子診斷技術(shù)通常具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、操作相對簡便等特點(diǎn)，但成本并非總是高昂，隨著技術(shù)發(fā)展成本逐漸降低。2.C解析：PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）的核心原理是模擬體內(nèi)DNA復(fù)制過程，利用DNA聚合酶在體外特異性地?cái)U(kuò)增目標(biāo)DNA片段。3.B解析：基因芯片技術(shù)通過將大量探針固定在固相載體上，可以同時(shí)檢測樣本中大量基因的表達(dá)水平或檢測多種序列，主要應(yīng)用于基因表達(dá)分析等領(lǐng)域。4.A解析：生物傳感器通常由能夠感應(yīng)待測物變化的敏感元件和將信號轉(zhuǎn)換為可定量檢測信號的信號轉(zhuǎn)換器（包括信號調(diào)理電路和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)）兩部分組成。5.C解析：納米診斷技術(shù)利用納米材料的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等特性，可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的檢測，其主要優(yōu)勢在于診斷效率高，能夠快速準(zhǔn)確地檢測疾病。6.D解析：功能材料在分子診斷中的應(yīng)用包括金屬氧化物、金屬離子、聚合物材料等，而生物活性材料通常屬于組織工程材料范疇，雖然也可能應(yīng)用于診斷，但并非功能材料的典型代表。7.C解析：組織工程材料在分子診斷中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在構(gòu)建體外診斷模型，如組織芯片、器官芯片等，用于模擬體內(nèi)環(huán)境進(jìn)行疾病診斷和研究。8.C解析：個(gè)性化診斷是根據(jù)個(gè)體的基因信息、蛋白質(zhì)表達(dá)等信息，制定個(gè)性化的診斷和治療方案，其主要依據(jù)是患者的基因信息。9.D解析：即時(shí)診斷技術(shù)（Point-of-CareTesting,POCT）的主要特點(diǎn)是操作簡便、診斷快速、成本低廉，可以在接近患者的地方進(jìn)行檢測，滿足即時(shí)診斷需求。10.D解析：分子診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢包括個(gè)性化診斷、即時(shí)診斷、無創(chuàng)診斷等，藥物研發(fā)雖然與疾病診斷密切相關(guān)，但并非分子診斷技術(shù)本身的發(fā)展趨勢。1.DNARNA蛋白質(zhì)解析：分子診斷技術(shù)是利用分子生物學(xué)原理和技術(shù)，對DNA、RNA以及蛋白質(zhì)等生物大分子進(jìn)行分析的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對疾病的診斷和監(jiān)測。2.引物引物酶退火解析：PCR技術(shù)的關(guān)鍵是引物、引物酶和退火等步驟的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，引物是特異性結(jié)合目標(biāo)DNA片段兩端的短鏈核酸，引物酶是催化DNA合成的酶，退火是指將反應(yīng)體系溫度降低，使引物與目標(biāo)DNA片段結(jié)合。3.微陣列高通量解析：基因芯片技術(shù)可以分為微陣列芯片和高通量芯片兩種主要類型，微陣列芯片是指將大量探針點(diǎn)陣化固定在固相載體上，高通量芯片則是指能夠同時(shí)檢測更多樣本或更多目標(biāo)的芯片。4.酶重金屬生物分子解析：生物傳感器根據(jù)其敏感元件的不同，可以分為酶傳感器、重金屬傳感器和生物分子傳感器等，酶傳感器利用酶的催化活性變化，重金屬傳感器利用重金屬離子的電化學(xué)性質(zhì)變化，生物分子傳感器利用抗體、抗原、核酸等生物分子與目標(biāo)物結(jié)合引起的信號變化。5.小尺寸效應(yīng)表面效應(yīng)量子尺寸效應(yīng)解析：納米診斷技術(shù)利用納米材料的小尺寸效應(yīng)（納米材料的小尺寸會(huì)導(dǎo)致其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化）、表面效應(yīng)（納米材料的表面積與體積比很大，表面原子具有高活性）和量子尺寸效應(yīng)（當(dāng)納米顆粒的尺寸減小到納米量級時(shí)，其內(nèi)部的電子能級會(huì)發(fā)生離散化）等特性，實(shí)現(xiàn)疾病的診斷。1.PCR技術(shù)利用DNA聚合酶在體外特異性地?cái)U(kuò)增目標(biāo)DNA片段，其原理是模擬體內(nèi)DNA復(fù)制過程。主要步驟包括：變性（將反應(yīng)體系溫度升高至95℃左右，使DNA雙鏈解開成單鏈）、退火（將反應(yīng)體系溫度降低至55℃左右，使引物與目標(biāo)DNA片段兩端的互補(bǔ)序列結(jié)合）、延伸（將反應(yīng)體系溫度升高至72℃左右，DNA聚合酶以引物為起點(diǎn)，沿著模板鏈合成新的DNA鏈）。通過重復(fù)變性、退火和延伸過程，目標(biāo)DNA片段的數(shù)量呈指數(shù)級擴(kuò)增。2.基因芯片技術(shù)是將大量探針固定在固相載體上，形成微陣列，通過與標(biāo)記了熒光分子或其他報(bào)告分子的樣本雜交，根據(jù)探針與目標(biāo)核酸序列的互補(bǔ)性，通過檢測報(bào)告分子的信號強(qiáng)度，分析樣本中核酸的表達(dá)水平或序列信息。其主要應(yīng)用包括基因表達(dá)分析、基因突變檢測、病原體檢測等。例如，可以通過基因芯片技術(shù)檢測腫瘤患者的基因表達(dá)譜，分析其腫瘤類型、預(yù)后等信息，為臨床診斷和治療提供依據(jù)。3.生物傳感器由敏感元件和信號轉(zhuǎn)換器組成。敏感元件能夠感應(yīng)待測物濃度的變化，產(chǎn)生相應(yīng)的信號，如酶活性變化、電化學(xué)信號變化、光學(xué)信號變化等。信號轉(zhuǎn)換器將敏感元件產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)換為可定量檢測的信號，如電壓、電流、光強(qiáng)度等。根據(jù)敏感元件的不同，生物傳感器可以分為酶傳感器、抗體傳感器、核酸傳感器、微生物傳感器等。例如，酶傳感器利用酶的催化活性變化來檢測底物或產(chǎn)物濃度，抗體傳感器利用抗體與抗原結(jié)合引起的信號變化來檢測抗原濃度。4.生物醫(yī)學(xué)材料在提高分子診斷效率方面發(fā)揮著重要作用。例如，功能材料如金屬氧化物、金屬離子等可以用于標(biāo)記核酸探針，提高檢測的靈敏度和特異性；聚合物材料可以用于構(gòu)建微流控芯片，實(shí)現(xiàn)樣本的自動(dòng)化處理和檢測，提高診斷的速度