2025年大學《分子科學與工程》專業(yè)題庫——生物核酸工程技術的應用考試時間：______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)）1.聚合酶鏈式反應（PCR）的核心驅(qū)動力是？A.DNA解旋酶的持續(xù)作用B.模板DNA分子的天然復制能力C.人工合成的高溫穩(wěn)定DNA聚合酶D.體外循環(huán)的變性-退火-延伸過程2.在基因克隆過程中，將目的基因片段與載體連接起來的關鍵酶是？A.DNA聚合酶B.RNA聚合酶C.限制性內(nèi)切酶D.DNA連接酶3.CRISPR-Cas9系統(tǒng)在基因編輯中識別目標DNA序列的主要工具是？A.Cas9蛋白B.gRNA（向?qū)NA）C.限制性內(nèi)切酶D.DNA拓撲異構酶4.下列哪項技術主要利用標記的核酸探針與樣品中的互補核酸序列雜交來檢測目標分子？A.PCRB.基因測序C.核酸雜交D.基因芯片5.基因治療的主要目標是？A.提高宿主對病原體的免疫力B.創(chuàng)造新的遺傳變異C.用正常基因替換或修復缺陷基因以治療疾病D.改變物種的遺傳特性6.PCR技術相比傳統(tǒng)的DNA復制具有哪些顯著優(yōu)勢？（選擇兩項）A.需要依賴宿主細胞的復制系統(tǒng)B.能夠在體外特異性地擴增微量DNAC.反應條件溫和，不需要高溫D.擴增效率低，耗時較長7.限制性內(nèi)切酶識別和切割DNA的特性是？A.非特異性，隨機切割DNAB.特異性識別特定的DNA序列，并在識別位點附近切割C.只能識別RNA序列D.只能在DNA的5'端切割8.基因診斷技術在醫(yī)學領域的應用包括但不限于？（選擇兩項）A.遺傳病的產(chǎn)前篩查B.傳染病快速檢測C.腫瘤標志物的檢測D.動植物品種改良二、填空題1.PCR反應體系中，通常需要加入______作為合成新DNA鏈的引物。2.基因克隆載體通常需要具備______、______和______等基本屬性。3.基因編輯技術CRISPR-Cas9系統(tǒng)中的“GPS導航儀”指的是______。4.利用核酸探針進行雜交檢測時，通常需要經(jīng)過______、______和______等關鍵步驟。5.將外源基因?qū)肽繕思毎蛏矬w的過程稱為______。三、名詞解釋1.PCR（聚合酶鏈式反應）2.基因克隆3.基因編輯4.基因診斷四、簡答題1.簡述PCR技術的原理及其主要步驟。2.比較基因克隆技術和PCR技術在獲取目的基因方面的異同。3.簡述CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的工作原理。4.簡述核酸探針在基因診斷中的應用原理及其優(yōu)點。五、論述題1.論述PCR技術在現(xiàn)代生物科學研究中的重要性及其主要應用領域。2.結合實例，論述基因編輯技術在生物制造或疾病治療方面的應用前景與潛在挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.D2.D3.B4.C5.C6.B,D7.B8.A,B,C二、填空題1.引物2.復制原點、抗性基因、多克隆位點3.gRNA（向?qū)NA）4.探針標記、變性、雜交5.基因轉(zhuǎn)化/轉(zhuǎn)染三、名詞解釋1.PCR（聚合酶鏈式反應）：一種在體外通過酶促合成特定DNA片段的技術，利用高溫變性、低溫退火、中溫延伸的循環(huán)過程，使目標DNA片段呈指數(shù)級擴增。2.基因克?。簩⒑心康幕虻腄NA片段與克隆載體結合，導入宿主細胞進行擴增，并在其中進行穩(wěn)定維持和表達的過程。3.基因編輯：指在基因組的特定位點對DNA序列進行精確修飾（如插入、刪除、替換）的技術，實現(xiàn)對基因功能的調(diào)控或改造。4.基因診斷：利用分子生物學技術檢測特定基因的存在、缺失、突變或表達水平，用于疾病的檢測、診斷、預后判斷或遺傳咨詢等。四、簡答題1.簡述PCR技術的原理及其主要步驟。解析思路：PCR原理是模擬體內(nèi)DNA復制過程，通過人工控制溫度循環(huán)，使DNA變性、退火、延伸，實現(xiàn)目的片段的擴增。主要步驟包括：①變性（高溫，如95℃），使雙鏈DNA解旋為單鏈；②退火（低溫，如55-65℃），引物與互補的單鏈DNA模板結合；③延伸（中溫，如72℃），DNA聚合酶在引物3'端延伸合成新的DNA鏈。重復此循環(huán)，使目的片段呈指數(shù)級擴增。2.比較基因克隆技術和PCR技術在獲取目的基因方面的異同。解析思路：相同點：兩者都能特異性地獲得目的基因片段。不同點：①原理與工具：PCR是酶促合成，無需載體和宿主細胞；基因克隆需要載體（如質(zhì)粒）、限制酶、連接酶和宿主細胞（如E.coli）。②效率與特異性：PCR擴增速度快、效率高，特異性強（依賴引物）；基因克隆是將目的基因整合入載體后在宿主中擴增，過程相對復雜，但可將基因穩(wěn)定維持和表達。③應用側重：PCR主要用于快速擴增微量DNA；基因克隆主要用于目的基因的長期保存、大量復制、表達及功能研究。3.簡述CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的工作原理。解析思路：CRISPR-Cas9系統(tǒng)的工作原理包括：①識別：向?qū)NA（gRNA）通過其互補序列識別并結合到基因組中目標DNA位點；②裂解：gRNA-Cas9復合物中的Cas9蛋白被激活，在PAM序列（原間隔序列鄰接基序）附近切割DNA雙鏈，形成裂口（通常為DNA雙鏈斷裂DSB）。③修復：細胞自身的DNA修復機制（如NHEJ非同源末端連接或HDR同源定向修復）會修復裂口，可導致基因敲除（NHEJ）、基因替換或基因插入（HDR），從而實現(xiàn)基因編輯。4.簡述核酸探針在基因診斷中的應用原理及其優(yōu)點。解析思路：應用原理是基于DNA雙鏈雜交的特異性。將標記（如放射性同位素、熒光素）的、與目標核酸序列互補的核酸探針（通常是DNA或RNA片段）與待檢測樣品（如基因組DNA、RNA或細胞提取物）混合，在特定條件下雜交。如果樣品中存在目標序列，探針就會與之結合。隨后通過檢測探針標記信號（如顯影、熒光成像），即可判斷目標序列是否存在或其豐度。優(yōu)點：①高特異性：探針設計與目標序列高度互補，能有效避免非特異性結合。②靈敏度較高：可檢測到低豐度的目標序列。③應用范圍廣：可用于檢測基因的存在、缺失、突變，以及病原體核酸等。④技術相對成熟。五、論述題1.論述PCR技術在現(xiàn)代生物科學研究中的重要性及其主要應用領域。解析思路：重要性：PCR作為一項革命性的分子生物學技術，極大地簡化了DNA操作，使得對微量、陳舊或復雜的DNA樣品進行特異性擴增成為可能，推動了分子生物學各領域的發(fā)展。它已成為現(xiàn)代生物學研究的基礎工具。主要應用領域：①基因組學研究：基因測序、基因組作圖、序列變異分析等。②疾病診斷：傳染病快速檢測（病原體核酸）、遺傳病診斷（基因突變檢測）、腫瘤標志物檢測等。③法醫(yī)學：DNA指紋分析、個體識別、親子鑒定等。④生物技術：基因克隆的篩選、重組DNA的制備、基因功能研究（如基因敲除、過表達）等。⑤進化生物學與考古學：古DNA的提取與測序、物種進化關系研究等。⑥其他：PCR相關技術（如實時熒光定量PCRqPCR）在基因表達分析、細胞計數(shù)等方面也有廣泛應用。2.結合實例，論述基因編輯技術在生物制造或疾病治療方面的應用前景與潛在挑戰(zhàn)。解析思路：應用前景：①生物制造：通過基因編輯改造微生物（如細菌、酵母、乳酸菌）或植物，使其具備生產(chǎn)藥物（如胰島素、疫苗）、生物燃料、高附加值化合物（如酶、天然產(chǎn)物）的能力。例如，編輯大腸桿菌生產(chǎn)治療用蛋白質(zhì)。②疾病治療：基因編輯可用于治療遺傳?。ㄈ珑牋罴毎氀ㄟ^編輯造血干細胞）、單基因遺傳?。ㄈ绲刂泻Ｘ氀约鞍┌Y（編輯T細胞進行CAR-T治療）、感染性疾病等。例如，CRISPR用于修正鐮狀細胞貧血患者的血紅蛋白基因。潛在挑戰(zhàn)：①技術安全性：脫靶效應（編輯非目標位點）、