2025年大學《化學生物學》專業(yè)題庫——DNA測序技術在基因組學中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪項不是Sanger測序技術的原理？A.DNA鏈延伸B.引物結合C.匹配堿基的摻入D.隨機打斷2.二代測序（NGS）的主要特點是？A.測序通量低B.讀長較長C.覆蓋深度高D.費用較高3.下列哪項不是三代測序技術的優(yōu)勢？A.讀長長B.連續(xù)測序C.覆蓋深度高D.費用低4.DNA測序數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的主要目的是？A.提高測序通量B.提高測序準確率C.降低測序成本D.縮短測序時間5.RNA-Seq技術主要用于研究？A.基因組結構B.基因表達譜C.基因突變D.蛋白質(zhì)功能6.宏基因組測序主要用于研究？A.單個基因B.單個物種C.微生物群落D.真核生物基因組7.下列哪項不是DNA測序技術在疾病研究中的應用？A.檢測病原體B.檢測基因突變C.遺傳病診斷D.藥物研發(fā)8.個性化醫(yī)療的核心理念是？A.個體化治療B.統(tǒng)一治療方案C.預防疾病D.延長壽命9.DNA測序技術的發(fā)展趨勢包括？A.讀長更長B.覆蓋深度更高C.成本更低D.以上都是10.下列哪項不屬于DNA測序技術的倫理問題？A.數(shù)據(jù)隱私B.數(shù)據(jù)安全C.基因歧視D.環(huán)境污染二、填空題1.Sanger測序技術的關鍵試劑包括______、______、______和______。2.二代測序技術的常用平臺有______、______和______。3.DNA測序數(shù)據(jù)處理的主要步驟包括______、______、______和______。4.轉錄組測序可以研究生物體的______。5.宏基因組測序可以研究微生物群落的______和______。三、簡答題1.簡述Sanger測序技術的原理。2.簡述二代測序（NGS）技術的原理及其主要特點。3.簡述DNA測序數(shù)據(jù)組裝的原理。4.簡述DNA測序技術在基因組學研究中的主要應用。四、論述題1.論述DNA測序技術的發(fā)展對生命科學研究和人類健康的影響。五、計算題1.假設一個基因組大小為3億堿基對，測序得到1000萬條長度為100堿基的reads，計算該基因組的平均測序覆蓋度和測序深度。六、實驗設計題1.設計一個利用DNA測序技術研究某基因在腫瘤細胞中表達變化的實驗方案。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.B5.B6.C7.D8.A9.D10.D二、填空題1.脫氧核苷三磷酸（dNTPs）、引物、DNA聚合酶、終止子2.Illumina、IonTorrent、PacBio3.質(zhì)量控制、序列比對、序列組裝、變異檢測4.基因表達譜5.結構、功能三、簡答題1.解析思路：聚焦Sanger測序的核心步驟：引物結合到模板鏈上，DNA聚合酶以dNTP為原料延伸引物，其中一個dNTP的3'-OH被ddNTP取代，導致鏈終止。不同ddNTP終止在模板鏈的不同位置，產(chǎn)生一系列不同長度的片段。通過電泳分離這些片段，根據(jù)片段大小確定序列。答案：Sanger測序技術基于DNA鏈延伸原理。利用特異性引物結合到模板DNA上，DNA聚合酶以其為起點，以dNTP為原料延伸合成互補鏈。在延伸過程中，摻入的dNTP的3'-OH被ddNTP（脫氧三磷酸腺苷）取代，導致鏈終止。由于四種ddNTP（ddATP、ddGTP、ddCTP、ddTTP）隨機摻入，產(chǎn)生一系列不同長度的終止片段。通過電泳將這些片段按長度分離，根據(jù)片段大小和終止堿基確定模板鏈的序列。2.解析思路：提及二代測序的核心特征：高通量、短讀長、高覆蓋深度。選擇三個主流平臺作為例子。答案：二代測序（NGS）技術的主要特點是高通量，能夠一次性測序數(shù)百萬到數(shù)十億個短reads。其讀長通常在100bp左右。由于通量高，可以對基因組進行高覆蓋度的測序，從而提高測序準確率。常用的平臺有Illumina、IonTorrent和PacBio。3.解析思路：聚焦序列組裝的基本流程：將測序得到的短reads與參考基因組進行比對，識別出overlaps，然后通過overlaps將reads連接起來，最終組裝成更長的連續(xù)序列。答案：DNA測序數(shù)據(jù)組裝的原理是將大量的短reads進行拼接，以重建原始的基因組序列。主要步驟包括：首先，將測序reads與一個已有的參考基因組（如果是從頭組裝，則沒有參考基因組）進行比對，識別出reads之間的overlaps。然后，利用這些overlaps將reads連接起來，形成更長的連續(xù)序列。最后，通過迭代優(yōu)化，不斷完善組裝結果，直到達到一個穩(wěn)定的水平。4.解析思路：列舉基因組學研究中應用DNA測序技術的幾個典型方面：獲取基因組序列、研究基因表達、研究微生物群落等。答案：DNA測序技術在基因組學研究中有著廣泛的應用。主要應用包括：獲取生物體的完整基因組序列，從而了解其遺傳信息；通過轉錄組測序（RNA-Seq）技術研究基因在不同條件下的表達譜，了解基因的功能；通過宏基因組測序研究微生物群落的結構和功能；通過檢測基因組中的變異，研究與疾病相關的基因，為疾病診斷和治療提供依據(jù)。四、論述題1.解析思路：從科學探索、醫(yī)學健康、產(chǎn)業(yè)發(fā)展三個層面展開?？茖W探索層面，測序技術推動了基因組學、轉錄組學等學科的發(fā)展，加深了對生命奧秘的理解。醫(yī)學健康層面，測序技術促進了疾病的診斷、治療和預防，推動了個性化醫(yī)療的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)發(fā)展層面，測序技術催生了生物信息學、生物醫(yī)藥等新興產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟價值。答案：DNA測序技術的發(fā)展對生命科學研究和人類健康產(chǎn)生了深遠的影響。在科學探索方面，測序技術推動了基因組學、轉錄組學等學科的發(fā)展，使我們能夠更深入地了解生命的奧秘，例如，人類基因組計劃的完成就是測序技術發(fā)展的里程碑事件。在醫(yī)學健康方面，測序技術促進了疾病的診斷、治療和預防，例如，通過對腫瘤基因組進行測序，可以了解腫瘤的發(fā)病機制，并為其提供精準的治療方案，推動了個性化醫(yī)療的發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，測序技術催生了生物信息學、生物醫(yī)藥等新興產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟價值，并帶動了相關領域的發(fā)展。五、計算題1.解析思路：覆蓋度是指平均每個堿基被測序的次數(shù)。計算方法：將測序reads的總數(shù)乘以每個read的平均長度，然后除以基因組大小。測序深度是指每個堿基被測序reads平均覆蓋的次數(shù)，計算方法：將覆蓋度除以4（因為DNA有四種堿基）。答案：平均測序覆蓋度=(1000萬reads*100bp/read)/3億bp=100/3≈33.33X。測序深度=覆蓋度/4=33.33X/4≈8.33X。六、實驗設計題1.解析思路：設計一個完整的實驗方案，需要包含實驗目的、實驗原理、實驗材料、實驗方法、結果預測與分析等部分。實驗目的要明確，例如研究某基因在腫瘤細胞中的表達變化。實驗原理要基于RNA測序技術。實驗材料包括腫瘤細胞和正常細胞。實驗方法包括RNA提取、文庫構建、高通量測序、生物信息學分析等步驟。結果預測與分析部分，可以預測腫瘤細胞中該基因的表達水平可能升高或降低，并說明如何通過生物信息學分析進行驗證。答案：實驗目的：研究某基因（GeneX）在腫瘤細胞中的表達變化。實驗原理：利用RNA-Seq技術，通過比較腫瘤細胞和正常細胞中GeneX的轉錄本豐度，分析其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用。實驗材料：腫瘤細胞系、正常細胞系、RNA提取試劑盒、反轉錄試劑盒、PCR試劑盒、高通量測序平臺、生物信息學分析軟件。實驗方法：1.RNA提?。悍謩e從腫瘤細胞和正常細胞中提取總RNA。2.文庫構建：將提取的RNA反轉錄成cDNA，然后進行文庫構建，包括片段化、末端修復、加A尾、連接接頭等步驟。3.高通量測序：將構建好的文庫進行高通量測序，獲得GeneX的轉錄本序列。4.生物信息學分析：將