2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——基因編輯技術(shù)在生物學(xué)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于基因組的組成部分？A.DNAB.RNAC.蛋白質(zhì)D.脂質(zhì)2.限制性內(nèi)切酶主要用于？A.連接DNA片段B.修復(fù)DNA損傷C.切割DNA分子D.轉(zhuǎn)錄DNA序列3.下列哪一項(xiàng)不是ZFN技術(shù)的組成部分？A.DNA鋅指蛋白B.CRISPR結(jié)構(gòu)C.RNA引物D.PAM序列4.CRISPR/Cas9系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)識(shí)別目標(biāo)DNA序列的是？A.Cas9蛋白B.sgRNAC.PAM序列D.DNA連接酶5.基因編輯技術(shù)中，"脫靶效應(yīng)"指的是？A.基因編輯成功B.編輯了非目標(biāo)基因C.編輯效率低D.實(shí)驗(yàn)操作失誤6.下列哪一項(xiàng)不是基因編輯技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域？A.基礎(chǔ)研究B.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域C.農(nóng)業(yè)領(lǐng)域D.社會(huì)學(xué)領(lǐng)域7.基因治療的主要目的是？A.改變基因型B.改變表型C.改變基因表達(dá)D.以上都是8.下列哪一項(xiàng)不是基因編輯技術(shù)的倫理問(wèn)題？A.安全性問(wèn)題B.知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題C.社會(huì)公平問(wèn)題D.環(huán)境影響問(wèn)題9.下列哪一項(xiàng)不是CRISPR/Cas9系統(tǒng)的組成部分？A.Cas12a蛋白B.CRISPR序列C.tracrRNAD.PAM序列10.基因編輯技術(shù)最常用的載體是？A.質(zhì)粒B.病毒載體C.細(xì)胞器D.以上都是二、填空題（每空1分，共15分）1.基因編輯技術(shù)是一種能夠?qū)_________進(jìn)行精確修飾的技術(shù)。2.CRISPR/Cas9系統(tǒng)由__________和__________組成。3.__________是指基因編輯技術(shù)對(duì)非目標(biāo)基因的編輯。4.基因編輯技術(shù)可以用于構(gòu)建__________，研究基因功能。5.__________是一種利用基因編輯技術(shù)將正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，以治療疾病的方法。6.基因編輯技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可以用于培育__________的作物。7.__________是指基因編輯技術(shù)可能帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。8.__________是指基因編輯技術(shù)可能帶來(lái)的社會(huì)公平問(wèn)題。9.__________是指利用基因編輯技術(shù)對(duì)人類生殖細(xì)胞進(jìn)行基因修飾。10.__________是指利用基因編輯技術(shù)對(duì)生物體進(jìn)行功能改造。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述ZFN技術(shù)的基本原理。2.簡(jiǎn)述TALEN技術(shù)的基本原理。3.簡(jiǎn)述CRISPR/Cas9系統(tǒng)的基因敲除過(guò)程。4.簡(jiǎn)述CRISPR/Cas9系統(tǒng)的基因敲入過(guò)程。四、論述題（10分）論述基因編輯技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景和面臨的挑戰(zhàn)。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題（15分）設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，利用CRISPR/Cas9技術(shù)敲除某種基因，并觀察其對(duì)生物體表型的影響。請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟、所需材料和預(yù)期結(jié)果。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.B4.B5.B6.D7.D8.B9.A10.D二、填空題1.基因組2.Cas9蛋白，sgRNA3.脫靶效應(yīng)4.基因功能研究5.基因治療6.抗病、抗逆7.安全性8.社會(huì)公平9.生殖系基因編輯10.生物功能改造三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先說(shuō)明ZFN技術(shù)的核心是DNA鋅指蛋白，其次解釋鋅指蛋白如何識(shí)別特定的DNA序列，最后說(shuō)明DNA鋅指蛋白如何與FokI核酸內(nèi)切酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合，在PAM序列附近切割DNA雙鏈。答案：ZFN技術(shù)的基本原理是利用人工合成的DNA鋅指蛋白識(shí)別特定的DNA序列。DNA鋅指蛋白的鋅指結(jié)構(gòu)域可以像手指一樣識(shí)別并結(jié)合特定的DNA序列，而FokI核酸內(nèi)切酶結(jié)構(gòu)域則負(fù)責(zé)切割DNA雙鏈。當(dāng)兩個(gè)帶有不同DNA鋅指蛋白的ZFN分子同時(shí)結(jié)合到目標(biāo)DNA序列上時(shí)，它們之間的FokI結(jié)構(gòu)域會(huì)靠近并二聚化，從而切割DNA雙鏈，實(shí)現(xiàn)基因編輯。2.解析思路：首先說(shuō)明TALEN技術(shù)的核心是轉(zhuǎn)錄激活因子核酸內(nèi)切酶融合蛋白，其次解釋轉(zhuǎn)錄激活因子如何識(shí)別特定的DNA序列并激活基因表達(dá)，最后說(shuō)明核酸內(nèi)切酶結(jié)構(gòu)域如何切割DNA雙鏈。答案：TALEN技術(shù)的基本原理是利用轉(zhuǎn)錄激活因子核酸內(nèi)切酶融合蛋白識(shí)別特定的DNA序列。轉(zhuǎn)錄激活因子可以識(shí)別并結(jié)合特定的DNA序列，并激活基因表達(dá)。核酸內(nèi)切酶結(jié)構(gòu)域則負(fù)責(zé)切割DNA雙鏈。當(dāng)TALEN分子結(jié)合到目標(biāo)DNA序列上時(shí)，核酸內(nèi)切酶結(jié)構(gòu)域會(huì)切割DNA雙鏈，實(shí)現(xiàn)基因編輯。3.解析思路：首先說(shuō)明CRISPR/Cas9系統(tǒng)如何識(shí)別目標(biāo)DNA序列，其次說(shuō)明Cas9蛋白如何切割DNA雙鏈，最后說(shuō)明細(xì)胞如何修復(fù)切割后的DNA雙鏈，可能導(dǎo)致基因敲除。答案：CRISPR/Cas9系統(tǒng)的基因敲除過(guò)程如下：首先，sgRNA與目標(biāo)DNA序列結(jié)合，引導(dǎo)Cas9蛋白到達(dá)目標(biāo)位點(diǎn)。然后，Cas9蛋白在PAM序列附近切割DNA雙鏈，形成雙鏈斷裂。細(xì)胞會(huì)嘗試修復(fù)這個(gè)雙鏈斷裂，主要途徑有非同源末端連接（NHEJ）和同源定向修復(fù)（HDR）。NHEJ修復(fù)過(guò)程往往伴隨著隨機(jī)插入或刪除，可能導(dǎo)致基因功能失活，從而實(shí)現(xiàn)基因敲除。4.解析思路：首先說(shuō)明CRISPR/Cas9系統(tǒng)如何識(shí)別目標(biāo)DNA序列并切割DNA雙鏈，其次說(shuō)明如何提供供體DNA，最后說(shuō)明細(xì)胞如何利用供體DNA修復(fù)切割后的DNA雙鏈，從而實(shí)現(xiàn)基因敲入。答案：CRISPR/Cas9系統(tǒng)的基因敲入過(guò)程如下：首先，sgRNA與目標(biāo)DNA序列結(jié)合，引導(dǎo)Cas9蛋白到達(dá)目標(biāo)位點(diǎn)并切割DNA雙鏈。然后，提供一個(gè)含有目標(biāo)基因的供體DNA。細(xì)胞會(huì)嘗試?yán)霉wDNA修復(fù)這個(gè)雙鏈斷裂，主要通過(guò)HDR途徑。如果供體DNA與目標(biāo)DNA序列同源，細(xì)胞會(huì)以供體DNA為模板，將目標(biāo)基因替換或插入到目標(biāo)位點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)基因敲入。四、論述題解析思路：首先說(shuō)明基因編輯技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景，例如治療遺傳病、癌癥、感染性疾病等，并舉例說(shuō)明。其次，說(shuō)明基因編輯技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，例如安全性問(wèn)題、倫理問(wèn)題、技術(shù)局限性等，并進(jìn)行詳細(xì)分析。答案：基因編輯技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。例如，可以利用基因編輯技術(shù)治療遺傳病，如囊性纖維化、鐮狀細(xì)胞貧血等；可以利用基因編輯技術(shù)構(gòu)建癌癥模型，研究癌癥發(fā)生機(jī)制并開(kāi)發(fā)新的治療方法；可以利用基因編輯技術(shù)治療感染性疾病，如艾滋病、瘧疾等。然而，基因編輯技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn)。安全性問(wèn)題是其中之一，例如脫靶效應(yīng)可能導(dǎo)致非目標(biāo)基因的編輯，引發(fā)腫瘤等副作用。倫理問(wèn)題也是基因編輯技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn)，例如生殖系基因編輯可能導(dǎo)致基因遺傳給后代，引發(fā)倫理爭(zhēng)議。此外，基因編輯技術(shù)還存在一些技術(shù)局限性，例如編輯效率不高、脫靶效應(yīng)難以避免等。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題解析思路：首先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，即利用CRISPR/Cas9技術(shù)敲除某種基因，并觀察其對(duì)生物體表型的影響。其次，選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料，例如某種模式生物。然后，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，包括構(gòu)建CRISPR/Cas9載體、轉(zhuǎn)染細(xì)胞或生物體、篩選編輯成功的個(gè)體、觀察和分析表型變化等。最后，說(shuō)明所需材料和預(yù)期結(jié)果。答案：實(shí)驗(yàn)方案如下：1.選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料，例如小鼠。2.設(shè)計(jì)針對(duì)目標(biāo)基因的sgRNA，并構(gòu)建CRISPR/Cas9載體。3.將CRISPR/Cas9載體轉(zhuǎn)染到小鼠胚胎干細(xì)胞或受精卵中。4.篩選編輯成功的個(gè)體，例如通過(guò)PCR或測(cè)序檢測(cè)目標(biāo)基因的編輯位點(diǎn)。5.觀察和分析編輯成功的小鼠的表型變化，例如生長(zhǎng)發(fā)育、生理功能等。所需材