2025年大學《生物技術》專業(yè)題庫——生物傳感器在醫(yī)學生物技術中的應用考試時間：______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在題干后的括號內）1.生物傳感器通常由哪幾部分組成？（）A.敏感元件和換能器B.敏感元件、換能器和信號處理系統C.底座、感應層和電路板D.生物材料、導電材料和絕緣材料2.以下哪種物質常被用作酶傳感器的識別元件？（）A.抗體B.DNA探針C.特定酶D.微生物3.電化學生物傳感器的主要信號轉換器是？（）A.光源和光電探測器B.電阻、電容或電極C.壓電晶體D.熱敏電阻4.利用抗原抗體特異性結合來檢測目標分析物的傳感器是？（）A.酶免疫傳感器B.DNA雜交傳感器C.微生物傳感器D.磁免疫傳感器5.下列哪項不是生物傳感器相比傳統分析方法的優(yōu)點？（）A.響應速度快B.操作簡便C.可實現實時監(jiān)測D.通常需要復雜的樣品前處理6.在醫(yī)學診斷領域，生物傳感器最突出的應用是？（）A.工業(yè)生產過程控制B.環(huán)境污染監(jiān)測C.快速、便捷的疾病標志物檢測D.農業(yè)作物生長監(jiān)測7.能夠特異性識別目標核酸序列的識別元件是？（）A.抗原B.抗體C.酶D.DNA或RNA探針（適配體）8.以下哪種技術常與生物傳感器結合，以實現樣品處理和檢測一體化？（）A.分子克隆技術B.基因測序技術C.微流控技術D.蛋白質印跡技術9.提高生物傳感器靈敏度的常用方法之一是？（）A.降低識別元件的濃度B.使用響應信號弱的換能器C.增強識別元件與目標分析物的結合親和力或信號放大機制D.提高傳感器的操作溫度（無特定依據）10.生物傳感器面臨的主要挑戰(zhàn)之一是？（）A.成本過于低廉B.選擇性不足，易受干擾C.對所有生物物質都有響應D.通常非常龐大二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.生物傳感器是一種基于______識別作用，將待測物質的______轉變成可定量或可識別信號輸出的______分析工具。2.根據敏感元件的性質，生物傳感器可分為酶傳感器、免疫傳感器、______傳感器、微生物傳感器和______傳感器等。3.光學生物傳感器利用光學原理將生物識別過程中的______變化轉換為光學信號。4.在血糖監(jiān)測中廣泛使用的葡萄糖氧化酶傳感器，其敏感元件是______，換能器類型通常是______。5.為了提高生物傳感器的穩(wěn)定性和抗干擾能力，常需要對識別元件進行______處理或采用______進行包埋。三、名詞解釋（每題4分，共16分）1.生物識別元件2.換能器3.質量型生物傳感器4.床旁檢測（POCT）四、簡答題（每題6分，共18分）1.簡述生物傳感器的基本工作原理。2.簡要比較酶免疫傳感器和抗原抗體免疫傳感器在識別元件上的主要區(qū)別。3.為什么說微流控技術是構建高靈敏度、小型化生物傳感器的重要平臺？五、論述題（10分）結合具體實例，論述生物傳感器在臨床快速診斷方面的優(yōu)勢和應用前景。試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.B2.C3.B4.A5.D6.C7.D8.C9.C10.B二、填空題（每空2分，共20分）1.生物；化學/物理；電化學/光學/熱學等2.核酸；細胞3.光學信號4.葡萄糖氧化酶；電化學5.去污；膜三、名詞解釋（每題4分，共16分）1.生物識別元件：指能夠特異性識別和結合目標分析物（如特定分子、離子或細胞）的生物材料，如酶、抗體、抗原、核酸適配體、微生物、細胞等。2.換能器：指生物傳感器中將識別元件產生的可測信號（通常是物理或化學變化）轉換為可定量或可識別的電信號、光信號、壓力信號等裝置。3.質量型生物傳感器：指其換能器對識別元件表面質量變化（如生物分子結合引起的質量增加或減少）產生響應的傳感器。常見的有石英晶體微天平（QCM）傳感器和微機械質量傳感器。4.床旁檢測（POCT）：指在臨床床旁或接近患者所在的地點（如病房、診所、急救室）進行的即時檢驗，利用便攜式或小型化檢測設備，快速獲得患者的臨床信息。四、簡答題（每題6分，共18分）1.簡述生物傳感器的基本工作原理。生物傳感器的工作原理主要包括兩個關鍵步驟：首先，生物識別元件（如酶、抗體、核酸適配體等）與待測分析物發(fā)生特異性識別或結合，導致其自身發(fā)生物理化學性質的變化或產生特定的生物效應；其次，換能器將這種由生物識別元件引起的物理化學變化或生物效應轉換成可測量和量化的信號輸出（如電信號、光信號、壓力信號等），最后通過信號處理系統將信號放大、解調并顯示結果。2.簡要比較酶免疫傳感器和抗原抗體免疫傳感器在識別元件上的主要區(qū)別。酶免疫傳感器和抗原抗體免疫傳感器的核心識別元件不同。酶免疫傳感器以酶作為識別元件，利用酶的催化活性作為指示信號，通常需要加入酶底物進行顯色或發(fā)光反應來檢測；而抗原抗體免疫傳感器以抗體或抗原作為識別元件，其識別基礎是抗原抗體之間的特異性結合，信號的產生通常依賴于標記在抗體或抗原上的示蹤物（如酶、放射性同位素、熒光素等）。3.為什么說微流控技術是構建高靈敏度、小型化生物傳感器的重要平臺？微流控技術能夠在微米或亞微米尺度上精確操控流體，具有以下優(yōu)勢，使其成為構建高靈敏度、小型化生物傳感器的重要平臺：*高分析物捕獲效率：微通道可極大增加分析物與生物識別元件的接觸面積和接觸時間，提高捕獲效率。*樣品消耗量少：微量樣品即可完成反應，降低成本，適用于樣本珍貴的場景。*集成度高：可將樣品處理（稀釋、混合、反應）、分離、檢測等多個步驟集成在單一芯片上，實現“l(fā)ab-on-a-chip”。*反應條件可控：微環(huán)境（溫度、壓力、流體速度）易于精確控制，有利于提高反應特異性和靈敏度。*易于小型化和自動化：芯片尺寸小，便于便攜、快速、自動化操作。五、論述題（10分）結合具體實例，論述生物傳感器在臨床快速診斷方面的優(yōu)勢和應用前景。生物傳感器因其獨特優(yōu)勢，在臨床快速診斷領域展現出巨大的潛力和廣闊的應用前景。其主要優(yōu)勢包括：1.高靈敏度和特異性：生物識別元件（如抗體、酶、核酸適配體）具有高度的特異性，能精確識別目標分析物，結合現代換能技術，可實現對痕量或微量分析物的檢測。例如，基于抗體或核酸適配體的電化學或光學傳感器，可在幾分鐘到幾十分鐘內快速檢測血清中的腫瘤標志物（如癌胚抗原CEA、甲胎蛋白AFP），其靈敏度遠超傳統方法，有助于早期診斷。2.響應速度快：生物傳感器通?？蓪崿F近乎實時的檢測，大大縮短了樣本檢測時間。例如，葡萄糖氧化酶電化學生物傳感器可即時顯示血糖濃度，為糖尿病患者的即時血糖管理提供了可能。在傳染病快速篩查中，如使用核酸檢測芯片或基于抗原的膠體金傳感器，可在數小時內完成病原體（如流感病毒、新冠病毒）的檢測，滿足臨床對快速出結果的需求。3.操作簡便：許多生物傳感器設計緊湊，操作流程簡化，甚至可實現單人操作，對操作人員的專業(yè)技能要求相對較低。這使得它們易于在各級醫(yī)療機構，包括資源有限的基層診所和急救現場部署，推動診斷服務的普及，實現床旁檢測（POCT）。例如，便攜式血氣分析生物傳感器可直接連接患者動脈血樣本，快速測定血氧飽和度、二氧化碳分壓和pH值。4.成本低廉（潛力）：隨著技術的發(fā)展和規(guī)模化生產，生物傳感器的成本有望不斷下降，使其更具經濟性，能夠負擔起頻繁檢測的需求。例如，一次性使用的干式膠體金快速診斷試紙條價格低廉，廣泛應用于瘧疾、艾滋病、妊娠等疾病的現場篩查。5.易于集成化和自動化：微流控技術與生物傳感器的結合，使得檢測系統可以做得更小、更集成，并實現自動化運行，進一步提高檢測效率和準確性。應用前景方面，生物傳感器將在以下領域發(fā)揮重要作用：*傳染病診斷：