2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——高通量基因篩查技術(shù)及其應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪項(xiàng)不屬于高通量基因篩查技術(shù)的范疇？A.基因芯片雜交技術(shù)B.Sanger測序法C.數(shù)字PCR技術(shù)D.高通量DNA測序平臺(tái)2.Sanger測序技術(shù)最主要的優(yōu)勢在于？A.通量極高，可同時(shí)分析數(shù)百萬條序列B.讀長較長，可達(dá)數(shù)十個(gè)堿基對(duì)C.費(fèi)用極低，適合大規(guī)模樣本分析D.操作簡單，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求不高3.目前主流的NGS平臺(tái)，如Illumina測序儀，主要采用的技術(shù)原理是？A.連接酶鏈反應(yīng)（LDR）B.聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）的衍生物C.單分子實(shí)時(shí)測序D.二維凝膠電泳分離4.在高通量測序數(shù)據(jù)分析流程中，"質(zhì)控（QC）"階段主要目的是？A.對(duì)原始測序讀長進(jìn)行排序和組裝B.檢測并去除低質(zhì)量讀長、接頭序列等C.將測序數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為基因或變異信息D.比較不同樣本間的基因表達(dá)差異5.以下哪種疾病篩查最適合應(yīng)用高通量基因篩查技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模、早期篩查？A.急性闌尾炎B.單基因遺傳?。ㄈ绲刂泻Ｘ氀〤.成人期高血壓D.老年性癡呆癥6.基因芯片技術(shù)相比傳統(tǒng)PCR檢測，其主要優(yōu)勢之一是？A.靈敏度極高，可檢測單堿基差異B.可同時(shí)檢測大量基因或SNPC.結(jié)果判斷完全自動(dòng)化，無需人工分析D.適用于所有類型的核酸樣品7.數(shù)字PCR（dPCR）技術(shù)能夠精確測定核酸分子拷貝數(shù)，其主要依據(jù)的原理是？A.不同熒光染料對(duì)DNA序列的特異性結(jié)合B.在大量微反應(yīng)單元中實(shí)現(xiàn)核酸分子的獨(dú)立擴(kuò)增C.根據(jù)電泳條帶的位置判斷基因存在與否D.利用限制性內(nèi)切酶識(shí)別特異序列8.下列哪項(xiàng)不是高通量基因篩查技術(shù)可能引發(fā)的倫理問題？A.個(gè)人基因信息隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)B.基因檢測結(jié)果的法律責(zé)任界定C.基因檢測結(jié)果可能導(dǎo)致的社會(huì)歧視D.測序技術(shù)的成本過高，加劇醫(yī)療不平等9.在高通量測序數(shù)據(jù)中，“變異檢測”階段的核心任務(wù)是？A.對(duì)測序讀長進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估B.比對(duì)測序讀長與參考基因組C.確定樣本中存在的基因組變異（如SNP、InDel）D.計(jì)算樣本的基因表達(dá)量10.微流控芯片技術(shù)在高通量基因篩查中的應(yīng)用優(yōu)勢包括？A.顯著降低樣本和試劑消耗量B.大幅提高測序通量至PB級(jí)別C.實(shí)現(xiàn)測序反應(yīng)的絕對(duì)定量D.只適用于特定的測序平臺(tái)二、填空題1.高通量基因篩查技術(shù)的核心在于實(shí)現(xiàn)對(duì)__________的快速、并行化檢測。2.Sanger測序法利用__________引物延長DNA鏈，并通過__________試劑終止延伸反應(yīng)，產(chǎn)生不同長度的片段。3.NGS技術(shù)的核心優(yōu)勢在于其__________和__________。4.基因芯片根據(jù)固相支持物上固定分子的不同，可分為__________芯片和__________芯片兩大類。5.數(shù)字PCR技術(shù)通過將樣本分配到成千上萬個(gè)微反應(yīng)單元，實(shí)現(xiàn)了__________的擴(kuò)增和檢測。6.高通量基因篩查在腫瘤個(gè)體化治療中，可用于篩選__________的靶點(diǎn)，指導(dǎo)用藥。7.生物信息學(xué)在高通量基因篩查數(shù)據(jù)分析中扮演著至關(guān)重要的角色，其任務(wù)包括__________、變異檢測和結(jié)果解釋等。8.常見的PCR衍生技術(shù)如__________和__________，也可實(shí)現(xiàn)高通量基因檢測。9.對(duì)高通量篩查結(jié)果進(jìn)行解讀時(shí)，必須考慮變異的__________、__________和臨床意義。10.除了醫(yī)療領(lǐng)域，高通量基因篩查技術(shù)在__________和__________等方面也展現(xiàn)出巨大潛力。三、名詞解釋1.高通量測序(NGS)2.基因芯片(GeneChip/Microarray)3.數(shù)字PCR(dPCR)4.變異檢測(VariantCalling)5.精準(zhǔn)醫(yī)療(PrecisionMedicine)四、簡答題1.簡述Sanger測序技術(shù)的基本原理。2.與Sanger測序相比，簡述NGS技術(shù)在通量和讀長方面的主要優(yōu)勢。3.列舉高通量基因篩查技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的至少三個(gè)具體實(shí)例。4.簡述高通量基因篩查數(shù)據(jù)處理流程中的“序列比對(duì)”環(huán)節(jié)的主要任務(wù)。五、論述題結(jié)合實(shí)例，論述高通量基因篩查技術(shù)的發(fā)展對(duì)遺傳病診斷和精準(zhǔn)醫(yī)療帶來的變革及其面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.B5.B6.B7.B8.D9.C10.A二、填空題1.基因序列2.匹配，熒光染料3.通量，讀長4.基因表達(dá)，基因序列（或SNP）5.單分子6.腫瘤驅(qū)動(dòng)基因7.質(zhì)量控制，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換8.連接酶檢測反應(yīng)（LDR），等溫?cái)U(kuò)增9.位置，頻率10.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，食品安全三、名詞解釋1.高通量測序(NGS)：指能夠一次性并行對(duì)數(shù)百萬到數(shù)十億條DNA分子進(jìn)行測序的技術(shù)，具有極高的通量。2.基因芯片(GeneChip/Microarray)：一種將大量特定生物分子（如DNA片段、RNA、蛋白質(zhì)、抗體等）固定在固相支持物表面（如玻片、尼龍膜），用于檢測生物分子間相互作用或表達(dá)水平的工具。3.數(shù)字PCR(dPCR)：一種將核酸樣本分配到數(shù)千或數(shù)百萬個(gè)微反應(yīng)單元中，使每個(gè)單元中理想情況下只含有零個(gè)或一個(gè)核酸分子的技術(shù)，通過統(tǒng)計(jì)微反應(yīng)單元中是否出現(xiàn)擴(kuò)增信號(hào)來絕對(duì)定量核酸分子或檢測低頻突變。4.變異檢測(VariantCalling)：指通過生物信息學(xué)方法分析高通量測序數(shù)據(jù)，識(shí)別樣本基因組與參考基因組之間差異的過程，主要發(fā)現(xiàn)單核苷酸多態(tài)性（SNP）、插入缺失（InDel）等變異。5.精準(zhǔn)醫(yī)療(PrecisionMedicine)：一種以個(gè)體基因組、蛋白質(zhì)組和其他組學(xué)、生活方式和環(huán)境因素信息為基礎(chǔ)，為個(gè)體患者量身定制疾病預(yù)防和治療方式的醫(yī)療模式。四、簡答題1.Sanger測序原理：利用特異性引物在模板DNA鏈上延伸，同時(shí)加入帶有熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸（dNTP）作為終止子。每種dNTP的3'-OH基團(tuán)缺失，阻止后續(xù)核苷酸的加入。延伸反應(yīng)產(chǎn)生的片段因長度不同，通過高分辨率凝膠電泳按大小分離，最后通過檢測熒光信號(hào)確定每個(gè)片段的末端堿基，從而推斷出原始DNA序列。2.NGS優(yōu)勢：①通量：NGS能同時(shí)處理數(shù)百萬甚至數(shù)十億條序列，遠(yuǎn)超Sanger測序的單條序列處理能力，可快速分析整個(gè)基因組、外顯子組或大量轉(zhuǎn)錄組。②讀長：雖然早期NGS讀長較短，但技術(shù)發(fā)展使其讀長不斷提升（如PacBio和OxfordNanopore技術(shù)可達(dá)數(shù)萬甚至數(shù)十萬堿基對(duì)），足以覆蓋許多基因全長或復(fù)雜區(qū)域。③成本：隨著技術(shù)成熟和規(guī)模效應(yīng)，NGS的單堿基測序成本已大幅下降。④應(yīng)用廣：可應(yīng)用于基因組組裝、變異檢測、轉(zhuǎn)錄組分析、宏基因組學(xué)等多種研究。3.高通量基因篩查臨床應(yīng)用實(shí)例：①新生兒遺傳病篩查：通過串聯(lián)質(zhì)譜或基因芯片技術(shù)，對(duì)新生兒進(jìn)行先天性甲狀腺功能減低癥、苯丙酮尿癥等多種遺傳代謝病的高通量篩查。②惡性腫瘤伴隨診斷：利用NGS技術(shù)篩查腫瘤樣本中的驅(qū)動(dòng)基因突變（如EGFR、ALK、BRCA等），指導(dǎo)靶向藥物選擇。③產(chǎn)前基因篩查：通過NIPT（無創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測）或羊水/絨毛樣本測序，篩查染色體非整倍體（如唐氏綜合征）或單基因遺傳病。④感染性疾病快速診斷：通過微流控芯片或NGS技術(shù)，快速鑒定病原體種類和耐藥基因。4.序列比對(duì)任務(wù)：序列比對(duì)是高通量測序數(shù)據(jù)分析中的核心步驟之一，其主要任務(wù)是將測序產(chǎn)生的短讀長（reads）與一個(gè)已知的參考基因組序列或數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)。通過比對(duì)，可以確定每個(gè)讀長在參考基因組上的位置，識(shí)別測序錯(cuò)誤，發(fā)現(xiàn)樣本中存在的基因組變異（如SNP、InDel、結(jié)構(gòu)變異等），為后續(xù)的變異檢測、基因注釋和表達(dá)量定量等分析提供基礎(chǔ)信息。常用的比對(duì)工具包括BWA、Bowtie、HISAT2等。五、論述題高通量基因篩查技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了遺傳病診斷和精準(zhǔn)醫(yī)療的進(jìn)程。在遺傳病診斷方面，其變革性體現(xiàn)在：首先，檢測通量和覆蓋范圍顯著提升，能夠一次性篩查多種甚至全部單基因遺傳病或進(jìn)行全外顯子組測序，大幅提高了診斷效率和準(zhǔn)確性，尤其對(duì)于原因未明的遺傳綜合征。其次，縮短了診斷周期，加速了從樣本采集到結(jié)果報(bào)告的時(shí)間。再次，促進(jìn)了罕見病基因檢測的發(fā)展，使得更多罕見病患者能夠得到明確診斷。在精準(zhǔn)醫(yī)療方面，高通量基因篩查為腫瘤治療提供了分子分型依據(jù)，通過檢測腫瘤驅(qū)動(dòng)基因突變，指導(dǎo)靶向藥物和免疫療法的使用，顯著提高了治療有效率和患者生存期。此外，在藥物基因組學(xué)、個(gè)性化用藥等方面也展現(xiàn)出巨大潛力。然而，該技術(shù)也面臨諸