2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——生物技術(shù)在病毒防控中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述病毒的主要結(jié)構(gòu)特征及其與宿主細(xì)胞相互作用的關(guān)系。二、比較PCR技術(shù)與ELISA技術(shù)在病毒檢測中的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及主要區(qū)別。三、簡述滅活疫苗和mRNA疫苗的制備原理、免疫特點(diǎn)及各自的優(yōu)勢和局限性。四、闡述一種抗病毒藥物的作用機(jī)制。該藥物屬于哪一類抗病毒藥物？其研發(fā)過程中可能應(yīng)用了哪些生物技術(shù)手段？五、基因編輯技術(shù)（如CRISPR/Cas9）在病毒防控領(lǐng)域有哪些潛在應(yīng)用？請列舉至少兩個(gè)方面并簡述其原理。六、結(jié)合當(dāng)前新冠病毒（COVID-19）防控的實(shí)際情況，論述核酸檢測和疫苗在其中的相互補(bǔ)充作用及重要性。七、病毒基因測序技術(shù)在公共衛(wèi)生應(yīng)急中扮演著重要角色。請說明病毒基因測序技術(shù)可以提供哪些關(guān)鍵信息？并簡述其在疫情溯源中的應(yīng)用過程。八、討論生物技術(shù)在病毒防控應(yīng)用中可能面臨的倫理挑戰(zhàn)，例如基因編輯用于抗病毒治療可能帶來的問題，并提出你的看法。試卷答案一、病毒主要由內(nèi)部的遺傳物質(zhì)（DNA或RNA）和外部蛋白質(zhì)衣殼組成，有些病毒還帶有包膜（含脂質(zhì)和糖蛋白）。遺傳物質(zhì)是病毒的基因組，控制其生命活動(dòng)。蛋白質(zhì)衣殼保護(hù)基因組，并參與識(shí)別和侵入宿主細(xì)胞。包膜上的糖蛋白是病毒與宿主細(xì)胞受體結(jié)合的關(guān)鍵，決定病毒的宿主范圍和致病性。病毒依賴宿主細(xì)胞的代謝機(jī)制來復(fù)制其基因組并合成病毒蛋白，表現(xiàn)出嚴(yán)格的細(xì)胞內(nèi)寄生性。二、PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)是基于DNA雙鏈復(fù)制的原理，通過溫度循環(huán)使特定DNA片段呈指數(shù)級(jí)擴(kuò)增，檢測目標(biāo)病毒核酸。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度極高、特異性強(qiáng)、可檢測微量病毒RNA（RT-PCR）。缺點(diǎn)是需要特異性引物、對實(shí)驗(yàn)條件要求高、可能存在假陽性/假陰性、不能直接檢測病毒抗原。ELISA（酶聯(lián)免疫吸附測定）技術(shù)基于抗原抗體特異性結(jié)合原理，通過酶標(biāo)記的抗體/抗原與待測樣本中的病毒抗原/抗體結(jié)合，再加入底物顯色進(jìn)行檢測。其優(yōu)點(diǎn)是操作相對簡單、快速、可同時(shí)檢測大量樣本、可檢測抗原或抗體。缺點(diǎn)是靈敏度相對PCR較低、可能存在交叉反應(yīng)導(dǎo)致假陽性、需要已知抗原/抗體。三、滅活疫苗是將病毒培養(yǎng)后用物理或化學(xué)方法（如高溫、紫外線、化學(xué)劑）將其滅活，使其失去感染能力但仍保留抗原性。制備原理是利用滅活病毒的抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。免疫特點(diǎn)主要是誘導(dǎo)產(chǎn)生體液免疫（抗體），保護(hù)效果相對較持久，但可能需要多次接種才能達(dá)到有效保護(hù)，且保護(hù)范圍可能較窄，不能完全阻止感染。mRNA疫苗是將編碼病毒抗原（通常是刺突蛋白）的信使RNA片段設(shè)計(jì)好后，封裝在脂質(zhì)納米顆粒等載體中遞送至人體細(xì)胞，細(xì)胞利用自身機(jī)制轉(zhuǎn)錄翻譯出抗原蛋白，從而引發(fā)免疫應(yīng)答。制備原理是利用人體細(xì)胞的天然翻譯機(jī)制表達(dá)病毒抗原。免疫特點(diǎn)是可以誘導(dǎo)強(qiáng)烈的體液免疫和細(xì)胞免疫，接種后免疫效果出現(xiàn)快，通常只需一次或兩次接種，安全性較高。但mRNA疫苗對儲(chǔ)存運(yùn)輸條件要求高（需低溫），穩(wěn)定性相對較差，且理論上存在（盡管極低）產(chǎn)生干擾宿主基因表達(dá)的脫靶風(fēng)險(xiǎn)。四、以利托那韋（Ritonavir）為例，它是一種抗HIV蛋白酶抑制劑。作用機(jī)制是競爭性抑制HIV蛋白酶的活性，該酶是病毒成熟過程中必需的，用于切割多聚蛋白前體。通過抑制蛋白酶，利托那韋阻止了成熟、具有感染性的HIV病毒粒子的產(chǎn)生。它屬于蛋白酶抑制劑類藥物。其研發(fā)過程中應(yīng)用了多種生物技術(shù)手段，包括：利用基因工程技術(shù)在宿主細(xì)胞（如大腸桿菌、酵母）中表達(dá)HIV蛋白酶用于酶學(xué)篩選和藥物設(shè)計(jì)；利用重組DNA技術(shù)構(gòu)建HIV病毒株以評估藥物效果；應(yīng)用蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)等技術(shù)解析HIV蛋白酶的三維結(jié)構(gòu)，為rationaldrugdesign提供依據(jù)；利用細(xì)胞培養(yǎng)模型和動(dòng)物模型進(jìn)行藥效學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)研究。五、基因編輯技術(shù)（如CRISPR/Cas9）在病毒防控領(lǐng)域的潛在應(yīng)用包括：1.病毒治療：利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)直接在宿主細(xì)胞內(nèi)剪切病毒基因組或病毒轉(zhuǎn)錄本，從而清除病毒或抑制其復(fù)制。例如，針對艾滋病病毒（HIV）感染，嘗試使用CRISPR/Cas9編輯患者免疫細(xì)胞（如T細(xì)胞）的CCR5受體基因（HIV進(jìn)入細(xì)胞的輔助受體），使其無法被HIV感染。2.病毒疫苗研發(fā)：利用基因編輯技術(shù)改造病毒（如構(gòu)建無法復(fù)制但能激發(fā)免疫的病毒載體疫苗，或編輯病毒抗原以增強(qiáng)免疫原性），或編輯宿主細(xì)胞以增強(qiáng)其對病毒的抵抗力。原理是利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)作為“分子剪刀”，通過向?qū)NA（gRNA）的引導(dǎo)，在特定位點(diǎn)對DNA或RNA進(jìn)行精確切割、插入或修改，從而實(shí)現(xiàn)對病毒遺傳物質(zhì)或宿主基因組的精確操控。六、核酸檢測（如PCR檢測）和疫苗在新冠病毒防控中相互補(bǔ)充作用重要。核酸檢測主要用于快速、準(zhǔn)確地檢測出感染者（包括有癥狀和無癥狀感染者），是識(shí)別和隔離傳染源、追蹤病毒傳播鏈、評估疫情風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵手段，有助于實(shí)現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)”。疫苗則通過激發(fā)人體免疫應(yīng)答，使接種者獲得對病毒的免疫力，從而降低感染風(fēng)險(xiǎn)、減輕感染后的疾病嚴(yán)重程度，甚至降低傳播風(fēng)險(xiǎn)，是實(shí)現(xiàn)“早預(yù)防”和最終控制疫情的重要策略。兩者結(jié)合，可以更全面地應(yīng)對疫情挑戰(zhàn)：通過疫苗接種降低整體發(fā)病率和重癥率，減輕醫(yī)療系統(tǒng)壓力；通過核酸檢測及時(shí)發(fā)現(xiàn)并控制散發(fā)病例和局部暴發(fā)，防止疫情大規(guī)模擴(kuò)散。兩者信息互為補(bǔ)充，共同構(gòu)成了新冠病毒防控的重要支柱。七、病毒基因測序技術(shù)可以提供的關(guān)鍵信息包括：1.確定病毒種類和變異株：通過比較測序結(jié)果與已知病毒數(shù)據(jù)庫，可以鑒定病毒種類，并識(shí)別出新的變異株。2.追蹤病毒傳播路徑和傳播鏈：通過分析不同地區(qū)、不同時(shí)間分離的病毒樣本的基因序列差異，可以構(gòu)建病毒傳播的進(jìn)化樹，揭示病毒的傳播方向、速度和規(guī)模。3.評估病毒的致病性和傳播力變化：通過系統(tǒng)發(fā)育分析，可以研究病毒變異與致病性、傳播力變化之間的關(guān)系。4.指導(dǎo)防控策略：了解病毒變異情況有助于評估現(xiàn)有疫苗和藥物的有效性，并指導(dǎo)調(diào)整防控措施（如加強(qiáng)特定變異株的檢測、調(diào)整疫苗接種策略等）。疫情溯源應(yīng)用過程通常涉及：收集發(fā)病早期和不同傳播鏈中的疑似病例樣本；提取病毒RNA并測序；將測序獲得的基因序列進(jìn)行拼接和比對分析；利用生物信息學(xué)工具構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，結(jié)合流行病學(xué)信息推斷傳播關(guān)系和源頭。八、生物技術(shù)在病毒防控應(yīng)用中可能面臨的倫理挑戰(zhàn)包括：1.基因編輯用于抗病毒治療可能帶來的脫靶效應(yīng)：即基因編輯工具意外修改了非目標(biāo)基因，可能導(dǎo)致不可預(yù)見的健康風(fēng)險(xiǎn)或遺傳改變，尤其對于用于生殖系編輯時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)更嚴(yán)重。2.安全性和可控性問題：例如，基因編輯療法的效果和持久性可能難以完全預(yù)測和控制；用于制造抗病毒藥物的基因工程微生物若意外泄漏，可能對生態(tài)環(huán)境或人類健康構(gòu)成威脅。3.公平性和可及性問題：先進(jìn)的基因編輯技術(shù)和療法通常成本高昂，可能加劇醫(yī)療資源分配不均，導(dǎo)致富裕國家或階層享有更多保障，加劇社會(huì)不平等。4.監(jiān)督和監(jiān)管挑戰(zhàn)：基因編輯等強(qiáng)大技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用需要嚴(yán)格的倫理審查