2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——分子科學(xué)與工程生物技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填入括號內(nèi)）1.下列哪一項不屬于中心法則所描述的生命信息傳遞過程？A.DNA復(fù)制B.DNA轉(zhuǎn)錄C.RNA翻譯D.蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄2.PCR技術(shù)的核心原理是？A.DNA的酶促合成B.RNA的自我復(fù)制C.蛋白質(zhì)的體外折疊D.細(xì)胞的克隆增殖3.限制性內(nèi)切酶的主要功能是？A.連接DNA片段B.合成RNA引物C.割斷DNA鏈特定位點(diǎn)D.轉(zhuǎn)錄DNA為RNA4.基因載體通常需要具備哪些條件？（請選擇所有正確選項）A.能夠自我復(fù)制B.具有選擇標(biāo)記基因C.具有多個限制性內(nèi)切酶切點(diǎn)D.能在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定存在并表達(dá)5.細(xì)胞工程與基因工程的根本區(qū)別在于？A.操作對象B.技術(shù)手段C.應(yīng)用領(lǐng)域D.原理基礎(chǔ)6.下列哪種技術(shù)通常用于檢測樣品中特定DNA序列的存在？A.WesternBlottingB.ELISAC.PCRD.RFLP7.基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9的突出優(yōu)勢是？A.精確度高B.效率低C.成本高D.適用范圍窄8.酶工程的主要目標(biāo)之一是？A.研究酶的基因序列B.提高酶的產(chǎn)量和活性C.闡明酶的作用機(jī)制D.發(fā)現(xiàn)新的天然酶9.生物材料在組織工程中主要起到什么作用？A.提供藥物載體B.作為細(xì)胞的物理支撐和化學(xué)微環(huán)境C.實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移D.直接替代受損組織10.生物傳感器的核心部分通常是？A.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)B.信號轉(zhuǎn)換器（識別元件）C.顯示單元D.供電裝置二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填入橫線內(nèi)）1.分子克隆技術(shù)通常包括______、______、______和______四個基本步驟。2.細(xì)胞全能性是指高度分化的細(xì)胞仍然具有______發(fā)育成完整植株的潛能。3.PCR反應(yīng)體系中通常需要加入的酶是______。4.蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)是______，目的是根據(jù)需要改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。5.常用的基因載體有______、______和______。6.干細(xì)胞根據(jù)其來源和分化潛能可分為______、______、______和______。7.生物材料必須具備良好的生物相容性、______、______和一定的力學(xué)性能。三、名詞解釋（每題3分，共15分。請給出每個名詞的準(zhǔn)確定義）1.中心法則2.基因表達(dá)載體3.細(xì)胞融合4.固定化酶5.生物傳感器四、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述PCR技術(shù)的基本原理及其關(guān)鍵步驟。2.簡述限制性內(nèi)切酶和連接酶在基因工程中的作用。3.簡述利用生物材料構(gòu)建組織工程支架需要考慮的關(guān)鍵因素。4.簡述基因治療的基本策略。五、論述題（每題10分，共20分。請結(jié)合所學(xué)知識，深入分析和闡述下列問題）1.試述基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9的原理及其在分子科學(xué)與工程領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景。2.論述細(xì)胞工程技術(shù)在生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中的重要作用及應(yīng)用實(shí)例。---試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.A,B,C,D5.A6.C7.A8.B9.B10.B二、填空題1.目的基因的獲取，載體的制備與改造，轉(zhuǎn)化，篩選2.全能性3.聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）聚合酶（通常為Taq酶）4.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測與設(shè)計5.質(zhì)粒，噬菌體，病毒6.胚胎干細(xì)胞，成體干細(xì)胞，祖細(xì)胞，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞7.生物相容性，生物降解性（或可降解性），緩釋性（或可控釋放性）三、名詞解釋1.中心法則：指遺傳信息在生物體內(nèi)傳遞和表達(dá)的基本規(guī)律，通常描述為DNA復(fù)制（DNA→DNA）、轉(zhuǎn)錄（DNA→RNA）和翻譯（RNA→蛋白質(zhì)）這三個主要過程。2.基因表達(dá)載體：一種經(jīng)過改造的DNA分子（通常是質(zhì)粒），能夠攜帶外源基因進(jìn)入宿主細(xì)胞，并在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定復(fù)制、表達(dá)和傳遞，常用于基因工程操作。3.細(xì)胞融合：指兩種或多種不同的細(xì)胞通過物理或化學(xué)方法誘導(dǎo)其膜融合，形成一個具有雙倍或更多染色體組的雜交細(xì)胞的過程。4.固定化酶：指將酶分子通過物理或化學(xué)方法固定在不溶性載體上，使其仍保持催化活性，但可以重復(fù)使用的技術(shù)。5.生物傳感器：一種能夠?qū)⑸镄畔ⅲㄈ缑?、抗體、核酸、細(xì)胞等生物分子與特定物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的信號）轉(zhuǎn)化為可測量信號（如電信號、光信號、壓力信號等）的裝置，用于檢測目標(biāo)分析物。四、簡答題1.簡述PCR技術(shù)的基本原理及其關(guān)鍵步驟。原理：PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）是利用DNA聚合酶在體外模擬體內(nèi)DNA復(fù)制過程，特異性地擴(kuò)增特定DNA片段的技術(shù)。其基本原理是利用高溫變性、低溫退火、中溫延伸的循環(huán)過程，使目的DNA片段呈指數(shù)級擴(kuò)增。關(guān)鍵步驟：①變性（94-98℃）：高溫使雙鏈DNA解旋為單鏈。②退火（50-65℃）：低溫使引物與兩條單鏈DNA的互補(bǔ)序列結(jié)合。③延伸（72℃）：DNA聚合酶以引物為起始點(diǎn)，沿3'→5'方向合成新的DNA鏈，合成方向為5'→3'。重復(fù)上述循環(huán)，使目的片段數(shù)量呈指數(shù)增長。解析思路：首先理解PCR是模擬DNA復(fù)制的過程，核心是DNA雙鏈解開和單鏈延伸。掌握三個關(guān)鍵溫度對應(yīng)的操作（變性解鏈、退火結(jié)合引物、延伸合成新鏈）以及DNA聚合酶的作用是解答此題的關(guān)鍵。2.簡述限制性內(nèi)切酶和連接酶在基因工程中的作用。限制性內(nèi)切酶：是一種能識別并切割DNA分子中特定位點(diǎn)的核酸內(nèi)切酶。在基因工程中，主要用于從DNA分子（如質(zhì)?；蚧蚪MDNA）上切割出特定大小的目的基因片段，或切割載體DNA，為基因重組提供粘性末端或平末端，是基因工程的基本工具之一。連接酶：是一種能催化DNA片段之間或DNA與RNA片段之間磷酸二酯鍵形成的酶。在基因工程中，主要用于將經(jīng)限制性內(nèi)切酶切割后的目的基因片段與載體DNA片段連接起來，構(gòu)建重組DNA分子，使其能在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定存在和復(fù)制或表達(dá)。解析思路：明確限制性內(nèi)切酶的作用是“切割DNA”，連接酶的作用是“連接DNA”。理解它們在基因重組過程中的具體步驟和功能，即限制性內(nèi)切酶提供連接的“接口”（粘性或平末端），連接酶完成“縫合”工作。3.簡述利用生物材料構(gòu)建組織工程支架需要考慮的關(guān)鍵因素。①生物相容性：材料必須能被機(jī)體接受，不引起強(qiáng)烈的免疫排斥反應(yīng)、炎癥反應(yīng)或毒性作用。②可降解性：材料應(yīng)能在體內(nèi)逐漸降解，最終被吸收或排出體外，避免永久性植入。③緩釋性/可控釋放性：材料應(yīng)能控制細(xì)胞、生長因子或其他藥物的釋放速率和總量，以模擬天然組織的生長和修復(fù)過程。④力學(xué)性能：材料應(yīng)具備一定的力學(xué)強(qiáng)度和彈性模量，能提供適當(dāng)?shù)奈锢碇?，維持組織形態(tài)，承受生理負(fù)荷。⑤孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性：材料應(yīng)具有合適的孔隙率、孔徑大小和連通性，有利于細(xì)胞的遷移、增殖、營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和廢物的排出。⑥降解產(chǎn)物安全性：材料降解產(chǎn)物應(yīng)無毒性，易于機(jī)體代謝清除。解析思路：從組織工程支架的基本要求出發(fā)，思考其需要具備哪些特性才能在體內(nèi)模擬天然組織環(huán)境，支持細(xì)胞生長和組織再生。圍繞細(xì)胞、基質(zhì)、功能三個層面進(jìn)行考慮，確保支架能提供物理支持、化學(xué)環(huán)境和生物相容性。4.簡述基因治療的基本策略?；蛑委熓侵笇⑼庠椿?qū)氚屑?xì)胞，以糾正或補(bǔ)償缺陷基因的功能，從而達(dá)到治療疾病目的的方法?；静呗灾饕▋纱箢悾孩偬娲煼ǎ簩⒄９δ艿幕?qū)胗腥毕莼虻陌屑?xì)胞中，以取代或修復(fù)致病基因的功能。常用于單基因遺傳病。②抑制療法：通過導(dǎo)入特殊的核酸分子（如反義寡核苷酸、siRNA、scRNA等）來阻斷致病基因的表達(dá)或修復(fù)基因突變。解析思路：理解基因治療的核心是“糾正基因缺陷”。思考如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，主要就是“補(bǔ)充正?；颉被颉叭コ?抑制異常基因表達(dá)”。根據(jù)這兩大思路，即可概括出替代療法和抑制療法這兩種基本策略。五、論述題1.試述基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9的原理及其在分子科學(xué)與工程領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景。原理：CRISPR-Cas9系統(tǒng)是一個源于細(xì)菌和古菌的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，用于抵抗病毒感染和外源質(zhì)粒。其核心是兩個組分：①Cas9核酸內(nèi)切酶：一種能識別并結(jié)合特定DNA序列的酶，并在識別位點(diǎn)附近切割DNA雙鏈。②指向RNA（gRNA）：由向?qū)NA（guideRNA）和Cas9結(jié)合蛋白（如StreptococcuspyogenesCas9，簡稱SpyCas9）組成，gRNA通過其間隔序列（Spacer）與目標(biāo)DNA序列（Protospacer）的互補(bǔ)配對，引導(dǎo)Cas9酶精確地到達(dá)目標(biāo)位點(diǎn)。識別和切割通常需要PAM（ProtospacerAdjacentMotif）序列的存在。整個過程可簡述為：gRNA識別并結(jié)合目標(biāo)DNA，Cas9酶被招募并切割DNA，形成雙鏈斷裂（DSB），細(xì)胞自身的DNA修復(fù)機(jī)制（NHEJ或HDR）會修復(fù)該斷裂，從而實(shí)現(xiàn)基因敲除、基因敲入或基因修正等。應(yīng)用前景：CRISPR-Cas9技術(shù)因其高效、便捷、精確的特點(diǎn)，在分子科學(xué)與工程領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力：①基礎(chǔ)研究：用于快速、精確地修飾模型生物（如細(xì)菌、酵母、小鼠等）的基因組，研究特定基因的功能，解析復(fù)雜的生物學(xué)問題。②醫(yī)學(xué)應(yīng)用：用于治療遺傳病、癌癥、感染性疾病等。例如，通過基因敲除致病基因，或通過基因修正修復(fù)致病突變。開發(fā)基于CRISPR的基因診斷工具。③農(nóng)業(yè)：用于改良農(nóng)作物品種，提高產(chǎn)量、抗逆性（如抗病、抗旱）、營養(yǎng)價值等，培育更優(yōu)質(zhì)、更可持續(xù)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。④生物制造：用于改造微生物（如細(xì)菌、酵母）或細(xì)胞（如干細(xì)胞），使其能夠高效生產(chǎn)藥物、生物燃料、生物材料等有價值的產(chǎn)物。解析思路：首先清晰解釋CRISPR-Cas9系統(tǒng)的組成（Cas9酶和gRNA）、作用機(jī)制（識別PAM+目標(biāo)序列，Cas9切割DNA，細(xì)胞修復(fù)產(chǎn)生突變）。然后，基于其核心優(yōu)勢（高效、精準(zhǔn)、易操作），從基礎(chǔ)研究、醫(yī)學(xué)治療、農(nóng)業(yè)育種、生物制造等多個維度，具體闡述其在分子科學(xué)與工程相關(guān)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景。2.論述細(xì)胞工程技術(shù)在生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中的重要作用及應(yīng)用實(shí)例。細(xì)胞工程技術(shù)是研究細(xì)胞的培養(yǎng)、遺傳、變異、分化以及細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能的基礎(chǔ)理論和技術(shù)方法的總稱。它在生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中扮演著至關(guān)重要的角色，是推動生物醫(yī)藥發(fā)展的重要引擎之一。重要作用：①新藥研發(fā)與生產(chǎn)：利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)（特別是動物細(xì)胞培養(yǎng)）大規(guī)模生產(chǎn)生物制品，如疫苗（如乙肝疫苗、流感疫苗）、抗體藥物（單克隆抗體）、重組蛋白藥物（如胰島素、生長激素、干擾素）、細(xì)胞因子等。細(xì)胞工程技術(shù)也是藥物篩選、藥效評價和安全性測試的重要平臺。②組織工程與再生醫(yī)學(xué)：通過種子細(xì)胞（如干細(xì)胞、自體細(xì)胞）和生物材料支架，構(gòu)建具有特定功能的組織或器官替代物，用于修復(fù)或替代受損組織，如皮膚移植、骨骼修復(fù)、血管構(gòu)建、人工軟骨、甚至器官再造（如膀胱、部分胰腺組織），為解決器官移植短缺問題提供了新途徑。③基因治療：細(xì)胞工程技術(shù)是實(shí)現(xiàn)基因治療的關(guān)鍵支撐。例如，將治療基因?qū)氲交颊咦陨淼母杉?xì)胞或體細(xì)胞中，經(jīng)過體外修飾和擴(kuò)增后，再回輸體內(nèi)，使基因在靶組織中表達(dá)，從而達(dá)到治療疾病的目的。CAR-T細(xì)胞療法等免疫細(xì)胞治療也是細(xì)胞工程與基因工程結(jié)合的典范。④診斷試劑與生物傳感器：利用細(xì)胞或細(xì)胞組分（如細(xì)胞膜、細(xì)胞器）制備生物傳感器或診斷試劑盒，用于快速、靈敏地檢測疾病標(biāo)志物、毒素、病原體等。應(yīng)用實(shí)例：①單克隆抗體制備：利用雜交瘤技術(shù)或基因工程改造的B細(xì)胞，制備出針對特定抗原的高純度、高特異性的單克隆抗體，廣泛應(yīng)用于臨床診斷、治療（如腫瘤靶向治療、自身免疫病治療）和科研。②動物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)疫苗：如利用vero細(xì)胞等生產(chǎn)口服脊髓灰質(zhì)炎減毒活疫苗，利用雞胚細(xì)胞生產(chǎn)流感疫苗等。③干細(xì)胞治療研究：利用胚胎干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，研究疾病發(fā)生