2025年大學(xué)《生物科學(xué)》專業(yè)題庫——重大疾病基因診斷技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.基因診斷2.聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）3.實時熒光定量PCR（qPCR）4.Sanger測序5.二代測序（NGS）二、填空題（每空1分，共20分）1.基因診斷主要利用分子生物學(xué)技術(shù)，直接檢測______或其表達產(chǎn)物是否異常，從而對疾病進行診斷、預(yù)后判斷或遺傳咨詢。2.PCR技術(shù)的核心是利用高溫變性、低溫復(fù)性、中溫延伸的循環(huán)過程，使特定DNA片段進行______。3.與傳統(tǒng)Sanger測序相比，二代測序具有高通量、______和測序速度快等優(yōu)點。4.在基因診斷中，探針通常是指帶有標記物的、能與目標核酸序列發(fā)生______的特異性核酸片段。5.數(shù)字PCR（dPCR）技術(shù)通過將樣本DNA隨機分配到多個微反應(yīng)單元，實現(xiàn)對核酸分子的______計數(shù)。6.KRAS基因突變是多種癌癥（如肺癌）的重要驅(qū)動因素，其檢測常用于指導(dǎo)靶向藥物治療。7.基因診斷技術(shù)可應(yīng)用于遺傳病的______、癌癥的早期篩查與診斷、傳染病的快速檢測等多個領(lǐng)域。8.生物信息學(xué)在基因診斷中扮演著重要角色，尤其是在處理和分析______產(chǎn)生的大規(guī)模測序數(shù)據(jù)時。9.在進行基因診斷時，必須嚴格遵守相關(guān)______，保護受檢者的隱私和權(quán)益。10.CRISPR-Cas系統(tǒng)作為一種新興的基因編輯工具，在發(fā)展中的潛在應(yīng)用包括______等。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述PCR技術(shù)的基本原理及其在基因診斷中的主要優(yōu)勢。2.簡述基因芯片技術(shù)在疾病診斷中可能的應(yīng)用方向。3.簡述進行基因診斷實驗時，需要考慮的主要倫理問題有哪些？4.簡述Sanger測序和二代測序技術(shù)的根本區(qū)別。四、論述題（每題10分，共30分）1.試述實時熒光定量PCR（qPCR）技術(shù)的基本原理，并說明其在基因表達分析和病原體定量檢測中的優(yōu)勢。2.選擇一種你熟悉的重大疾病（如遺傳病或癌癥），設(shè)計一個基于基因檢測的診斷策略，簡要說明需要檢測的基因/靶點、選擇的技術(shù)方法以及臨床應(yīng)用價值。3.隨著基因診斷技術(shù)的快速發(fā)展，其在臨床應(yīng)用中面臨哪些挑戰(zhàn)？請結(jié)合實例談?wù)勅绾螒?yīng)對這些挑戰(zhàn)。試卷答案一、名詞解釋1.基因診斷：利用分子生物學(xué)技術(shù)直接檢測個體遺傳物質(zhì)（DNA、RNA）的結(jié)構(gòu)或表達水平是否異常，從而對疾病進行診斷、預(yù)后判斷、遺傳咨詢或篩查的過程。**解析思路：*考察對基因診斷基本定義的理解，關(guān)鍵在于“直接檢測遺傳物質(zhì)”、“結(jié)構(gòu)或表達水平異?！薄ⅰ坝糜诩膊∠嚓P(guān)目的”。2.聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）：一種在體外模擬生物體內(nèi)DNA復(fù)制過程，通過特異性引物enzymatically合成目的DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)。**解析思路：*考察對PCR核心概念“體外模擬DNA復(fù)制”、“特異性引物”、“酶促合成目的片段”的理解。3.實時熒光定量PCR（qPCR）：一種在PCR反應(yīng)體系中加入熒光染料或熒光探針，實時監(jiān)測PCR產(chǎn)物增加過程，并利用標準曲線或相對定量方法確定起始模板濃度的技術(shù)。**解析思路：*考察對qPCR與普通PCR區(qū)別的理解，核心在于“實時監(jiān)測熒光信號”、“定量”。4.Sanger測序：一種基于DNA鏈終止子（dideoxynucleotides,ddNTPs）的鏈終止法測序技術(shù)，通過合成一系列終止于不同堿基的片段，經(jīng)電泳分離后讀取序列。**解析思路：*考察對Sanger測序基本原理“鏈終止子”、“合成終止片段”、“電泳讀取”的理解。5.二代測序（NGS）：一種高通量測序技術(shù)，能夠平行化地測序數(shù)百萬到數(shù)十億條短核酸序列，通常用于基因組、轉(zhuǎn)錄組等大規(guī)模測序。**解析思路：*考察對二代測序核心特征“高通量”、“平行測序”的理解。二、填空題1.基因2.擴增/復(fù)制3.測序通量4.雜交5.絕對/精確6.遺傳/風(fēng)險/篩查7.測序數(shù)據(jù)8.倫理/法律法規(guī)9.基因編輯10.基因治療**解析思路：*填空題主要考察對關(guān)鍵概念、術(shù)語和知識點的準確記憶。需結(jié)合上下文理解詞語的含義。例如，二代測序的關(guān)鍵指標是通量，數(shù)字PCR的核心是精確計數(shù)，基因診斷的對象是基因或其表達產(chǎn)物等。三、簡答題1.簡述PCR技術(shù)的基本原理及其在基因診斷中的主要優(yōu)勢。**原理：*PCR通過高溫變性使DNA雙鏈解開，低溫復(fù)性使引物結(jié)合到目標序列上，中溫延伸由Taq酶合成新的DNA鏈，此過程循環(huán)進行，使目的片段呈指數(shù)級擴增。**優(yōu)勢：*特異性強（通過引物設(shè)計）、靈敏度高（可檢測極微量的模板）、快速、操作相對簡單、可自動化、成本較低，廣泛用于目標基因的擴增、檢測和克隆等。**解析思路：*要求分兩部分作答：首先清晰描述PCR的三個基本步驟及其作用；其次列舉PCR在基因診斷中的核心優(yōu)點，如特異性、靈敏度、速度和便捷性等。2.簡述基因芯片技術(shù)在疾病診斷中可能的應(yīng)用方向。**應(yīng)用方向：*基因表達芯片用于檢測疾病相關(guān)基因表達譜變化；基因診斷芯片可同時檢測多種目標基因突變或病原體核酸；蛋白質(zhì)芯片用于檢測疾病相關(guān)蛋白質(zhì)；細胞芯片用于細胞水平的診斷。**解析思路：*考察對基因芯片多樣化應(yīng)用的認知，需列舉至少1-2種主要類型（表達芯片、診斷芯片）及其具體應(yīng)用場景。3.簡述進行基因診斷實驗時，需要考慮的主要倫理問題有哪些？**倫理問題：*結(jié)果的告知與解釋（如何告知患者可能帶來心理壓力的陽性結(jié)果）；基因隱私與數(shù)據(jù)安全（檢測數(shù)據(jù)如何存儲、使用和保護，防止歧視）；知情同意（確?；颊咴诔浞至私庑畔⒑笞栽竻⑴c）；對基因歧視的擔(dān)憂（保險、就業(yè)等方面）；對親子關(guān)系認定的影響；基因治療的潛在風(fēng)險與公平可及性。**解析思路：*要求列舉基因診斷相關(guān)的核心倫理困境，涵蓋信息告知、隱私保護、知情同意、歧視風(fēng)險等多個方面。4.簡述Sanger測序和二代測序技術(shù)的根本區(qū)別。**根本區(qū)別：*Sanger測序是單鏈、順序、低通量測序技術(shù)，通過鏈終止子合成終止于不同堿基的片段，然后電泳分離讀取序列；二代測序是復(fù)鏈、平行、高通量測序技術(shù)，通過將大量DNA片段隨機化分配到芯片上，同時進行測序，最后合并數(shù)據(jù)讀取序列。**解析思路：*考察對兩種測序技術(shù)最本質(zhì)特征的對比，即Sanger測序的“順序”和“單通道”vs二代測序的“平行”和“高通量”。四、論述題1.試述實時熒光定量PCR（qPCR）技術(shù)的基本原理，并說明其在基因表達分析和病原體定量檢測中的優(yōu)勢。**基本原理：*qPCR在PCR反應(yīng)體系中加入熒光報告分子（如染料或探針）。染料法（如SYBRGreenI）染料能與雙鏈DNA結(jié)合發(fā)出熒光，熒光強度隨產(chǎn)物增加而增強；探針法（如TaqMan探針）探針在延伸時被Taq酶切割，釋放熒光基團，熒光信號也隨產(chǎn)物增加而增加。通過實時監(jiān)測熒光信號變化，在達到設(shè)定的閾值時對應(yīng)的循環(huán)數(shù)（Cq值）與起始模板量呈對數(shù)線性關(guān)系，通過標準曲線或相對定量方法可計算模板濃度。**優(yōu)勢：*基因表達分析：靈敏度高，可檢測極低豐度的mRNA；定量準確；速度快，可在同一反應(yīng)管中完成擴增和檢測；可進行多重檢測；動態(tài)范圍寬。病原體定量檢測：靈敏度高，可檢測和定量痕量病原體；快速，可在數(shù)小時內(nèi)獲得結(jié)果；特異性強，避免血清學(xué)交叉反應(yīng)；可用于病原體載量監(jiān)測、療效評估等。**解析思路：*第一部分詳細闡述qPCR的熒光監(jiān)測機制（染料法或探針法）以及如何通過Cq值進行定量。第二部分重點論述其在基因表達和病原體檢測兩大應(yīng)用中的具體優(yōu)勢，需結(jié)合其原理進行說明。2.選擇一種你熟悉的重大疾?。ㄈ邕z傳病或癌癥），設(shè)計一個基于基因檢測的診斷策略，簡要說明需要檢測的基因/靶點、選擇的技術(shù)方法以及臨床應(yīng)用價值。**示例（遺傳病）：地中海貧血（α-地貧）***檢測基因/靶點：*主要檢測α-地貧基因的常見突變類型，如海地型（--/αα）、泰國型（--/αα）、中國型（αCSαTR/αα）等位基因的頻率和組合。**技術(shù)方法：*可采用基因芯片技術(shù)（檢測多種已知突變）、PCR結(jié)合限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）分析、PCR測序法或數(shù)字PCR（dPCR）技術(shù)（用于定量分析）。**臨床應(yīng)用價值：*可在產(chǎn)前進行胎兒地中海貧血風(fēng)險評估；可對新生兒進行篩查，早期發(fā)現(xiàn)患兒，指導(dǎo)治療（如輸血、脾切除）；可進行遺傳咨詢，評估再生育風(fēng)險。**示例（癌癥）：肺癌（非小細胞肺癌，NSCLC）***檢測基因/靶點：*檢測EGFR、KRAS、ALK、ROS1、BRAF、MET等驅(qū)動基因的突變或重排狀態(tài)。**技術(shù)方法：*可采用基于NGS的液體活檢（檢測血液中的循環(huán)腫瘤DNA，ctDNA）或組織活檢樣本的二代測序（NGS）panels或數(shù)字PCR（dPCR）。**臨床應(yīng)用價值：*液體活檢可用于腫瘤的早期篩查、診斷、治療監(jiān)測和復(fù)發(fā)檢測，尤其適用于無法獲取組織樣本的患者；組織活檢測序指導(dǎo)靶向藥物的選擇，實現(xiàn)精準治療，顯著改善患者預(yù)后。**解析思路：*需要選擇一個具體的疾病，清晰說明要檢測的目標遺傳變異（基因/位點），選擇一種或多種合適的基因檢測技術(shù)，并闡述該策略在臨床上的具體應(yīng)用價值（如風(fēng)險評估、早期診斷、指導(dǎo)治療、預(yù)后判斷等）。3.隨著基因診斷技術(shù)的快速發(fā)展，其在臨床應(yīng)用中面臨哪些挑戰(zhàn)？請結(jié)合實例談?wù)勅绾螒?yīng)對這些挑戰(zhàn)。**挑戰(zhàn)：***技術(shù)挑戰(zhàn)：*檢測通量與深度平衡、不同技術(shù)平臺結(jié)果互認、復(fù)雜變異（如結(jié)構(gòu)變異、拷貝數(shù)變異）的精準檢測與解讀、樣本質(zhì)量與儲存問題、數(shù)據(jù)量巨大帶來的生物信息學(xué)分析瓶頸。**臨床挑戰(zhàn)：*檢測結(jié)果的臨床意義解讀（假陽性、假陰性、意義不明確的變異）、缺乏統(tǒng)一的臨床應(yīng)用指南和規(guī)范、不同地區(qū)經(jīng)濟水平差異導(dǎo)致資源分配不均、臨床醫(yī)生對基因檢測的認知和應(yīng)用能力有待提高。**倫理法規(guī)與社會挑戰(zhàn)：*基因隱私泄露風(fēng)險、基因歧視（保險、就業(yè)）、知情同意的復(fù)雜性、基因檢測的濫用、對公眾的誤導(dǎo)（基因決定論）。**應(yīng)對策略：***技術(shù)層面：*開發(fā)更集成、自動化、高通量的檢測平臺；建立標準化操作規(guī)程（SOP）和質(zhì)量控制體系（如ISO15189）；加強多中心臨床研究，驗證檢測方法臨床有效性；發(fā)展更強大的生物信息學(xué)算法和數(shù)據(jù)庫，提升變異解讀能力；建立完善的樣本管理和保存規(guī)范。**臨床層面：*制定和更新基因檢測的臨床應(yīng)用指南，明確檢測適應(yīng)癥、解讀標準和報告規(guī)范；加強臨床醫(yī)生與遺傳咨詢師、檢驗醫(yī)師的