2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——RNA干擾技術(shù)在基因沉默中的應(yīng)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入括號內(nèi)）1.下列哪種RNA分子是RNA干擾的核心效應(yīng)分子？A.mRNAB.miRNAC.tRNAD.5SrRNA2.在RNA干擾的初始步驟中，負責(zé)切割雙鏈RNA（dsRNA）并將其加工成小干擾RNA（siRNA）的關(guān)鍵酶是？A.RISCB.ArgonauteC.DicerD.RNA聚合酶3.小干擾RNA（siRNA）進入細胞質(zhì)后，與其結(jié)合形成具有切割活性的復(fù)合物稱為？A.siRNPB.miRNPC.RISCD.siRNA:TRAP4.RNA干擾主要導(dǎo)致靶標(biāo)mRNA降解，這種基因沉默的現(xiàn)象被稱為？A.轉(zhuǎn)錄后基因沉默（PTGS）B.表觀遺傳沉默C.轉(zhuǎn)錄抑制D.RNA編輯5.下列哪個過程不是RNA干擾的主要機制？A.靶標(biāo)mRNA的切割B.靶標(biāo)mRNA的甲基化C.靶標(biāo)mRNA的翻譯抑制D.RNA聚合酶的活性抑制6.在設(shè)計siRNA時，通常建議選擇靶標(biāo)序列的哪些區(qū)域？A.5'非編碼區(qū)（UTR）B.蛋白質(zhì)結(jié)合位點C.GC含量高且穩(wěn)定的區(qū)域D.mRNA的3'端7.RNA干擾現(xiàn)象最早是在哪種生物中發(fā)現(xiàn)的？A.人B.酵母C.蟲子D.植物8.下列哪種小RNA主要在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控基因表達？A.siRNAB.miRNAC.piRNAD.snRNA9.RNA干擾技術(shù)在基因功能研究中主要被用來？A.增強基因表達B.降低基因表達C.改變基因序列D.引入基因突變10.RNA干擾技術(shù)在疾病治療中面臨的主要挑戰(zhàn)之一是？A.效率太低B.免疫原性C.易產(chǎn)生脫靶效應(yīng)D.以上都是二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填入橫線內(nèi)）1.RNA干擾的發(fā)現(xiàn)源于對______現(xiàn)象的研究。2.雙鏈RNA（dsRNA）在體內(nèi)或體外都可以引發(fā)RNA干擾，但通常需要通過______酶將其加工成siRNA。3.siRNA在進入細胞質(zhì)后，由______蛋白識別并結(jié)合，形成RISC復(fù)合物。4.在RISC復(fù)合物中，具有切割活性的亞基是______蛋白。5.RNA干擾主要通過切割靶標(biāo)mRNA或抑制其______來發(fā)揮基因沉默作用。6.除了siRNA，miRNA也是介導(dǎo)______的重要小RNA分子。7.siRNA的設(shè)計需要考慮靶標(biāo)序列的______、______以及二級結(jié)構(gòu)等因素。8.RNA干擾的特異性主要依賴于______與靶標(biāo)mRNA序列的精確配對。9.“脫靶效應(yīng)”是指siRNA錯誤地切割了______的mRNA，導(dǎo)致非預(yù)期的基因沉默。10.RNA干擾技術(shù)為研究______和開發(fā)新的______策略提供了強大工具。三、名詞解釋（每題3分，共15分。請給出簡潔準(zhǔn)確的定義）1.RNA干擾（RNAi）2.小干擾RNA（siRNA）3.核糖核酸酶III（RnaseIII）4.Argonaute蛋白5.脫靶效應(yīng)四、簡答題（每題5分，共20分。請簡潔明了地回答問題）1.簡述RNA干擾的核心分子機制。2.簡述siRNA設(shè)計時需要考慮的主要原則。3.簡述RNA干擾技術(shù)可能引起的脫靶效應(yīng)及其原因。4.簡述RNA干擾技術(shù)在基因功能研究中的主要應(yīng)用。五、論述題（10分。請結(jié)合所學(xué)知識，進行深入分析和闡述）討論RNA干擾技術(shù)在疾病治療中的應(yīng)用潛力及其面臨的主要挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.A5.B6.C7.C8.B9.B10.D二、填空題1.基因沉默2.Dicer3.Argonaute4.Ago2（或切片酶）5.翻譯6.轉(zhuǎn)錄后基因沉默7.互補性、穩(wěn)定性8.siRNA9.其他（非靶標(biāo)）10.基因功能、疾病治療三、名詞解釋1.RNA干擾（RNAi）：指在真核生物中，由雙鏈RNA（dsRNA）誘導(dǎo)的、通過序列特異性方式抑制基因轉(zhuǎn)錄或翻譯的現(xiàn)象。2.小干擾RNA（siRNA）：由大約21個核苷酸組成的、具有堿基互補性的雙鏈RNA分子，是RNA干擾的核心效應(yīng)分子。3.核糖核酸酶III（RnaseIII）：一類能夠特異性切割雙鏈RNA或雙鏈DNA的酶，Dicer就屬于這種酶。4.Argonaute蛋白：參與RNA干擾的核心蛋白家族成員，負責(zé)識別siRNA并將其整合入RISC復(fù)合物中，同時具有切割靶mRNA或引導(dǎo)RISC進行切割的活性。5.脫靶效應(yīng)：指siRNA錯誤地識別并切割了與靶標(biāo)序列相似但不完全相同的非靶標(biāo)mRNA，導(dǎo)致非預(yù)期的基因沉默現(xiàn)象。四、簡答題1.RNA干擾的核心分子機制：首先，細胞內(nèi)的雙鏈RNA（dsRNA）或長鏈單鏈RNA（如經(jīng)Dicer加工前體）被Dicer（一種RnaseIII酶）識別并切割成具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的短雙鏈RNA（dsRNA），即pre-siRNA。pre-siRNA隨后被出口蛋白運出細胞核。在細胞質(zhì)中，pre-siRNA被出口蛋白復(fù)合體識別并切割成大約21nt的成熟雙鏈siRNA。siRNA隨后被Argonaute蛋白識別并結(jié)合，組裝成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RISC）。在RISC中，siRNA的一個鏈（稱為引導(dǎo)鏈或反義鏈）保持完整，其序列與靶標(biāo)mRNA互補。Argonaute蛋白（特別是其中的Ago2亞基，在哺乳動物中）作為RISC的催化核心，利用其切割活性，在siRNA與靶mRNA的雜交位點附近，特異性地切割靶mRNA。切割后的靶mRNA片段被降解，從而抑制了靶基因的蛋白質(zhì)翻譯，實現(xiàn)了基因沉默。2.siRNA設(shè)計時需要考慮的主要原則：①序列特異性：siRNA序列必須與靶標(biāo)mRNA具有高度互補性，以確保有效的結(jié)合和切割。同時，要避免與基因組中其他基因的非特異性結(jié)合。②GC含量：靶標(biāo)序列的GC含量通常建議在40%-60%之間，以保證siRNA的穩(wěn)定性和活力。③Tm值：兩條鏈的Tm值應(yīng)相近且在15-25℃之間，以確保siRNA在生理條件下能保持雙鏈結(jié)構(gòu)。④靶位點選擇：通常選擇位于基因的編碼區(qū)（CDS），特別是起始密碼子上下游的序列。避免選擇存在于基因3'UTR、內(nèi)含子或啟動子區(qū)域的序列，因為這些區(qū)域可能產(chǎn)生非特異性效應(yīng)或影響切割效率。⑤避免PAM序列：設(shè)計的siRNA序列不應(yīng)包含核酸酶的識別位點（PAM序列），如Dicer或Ago2的切割位點。⑥序列uniqueness：設(shè)計的siRNA序列最好在數(shù)據(jù)庫中是獨一無二的，以減少脫靶效應(yīng)。3.RNA干擾技術(shù)可能引起的脫靶效應(yīng)及其原因：脫靶效應(yīng)是指siRNA錯誤地識別并切割了與靶標(biāo)序列相似但不完全相同的非靶標(biāo)mRNA，導(dǎo)致非預(yù)期的基因沉默現(xiàn)象。其原因主要包括：①序列相似性：siRNA與靶標(biāo)mRNA的序列同源性不是100%，當(dāng)存在一定的序列相似性（通常大于70%）時，siRNA就可能與這些非靶標(biāo)mRNA結(jié)合并引起切割。②二級結(jié)構(gòu)干擾：靶標(biāo)mRNA可能存在復(fù)雜的二級結(jié)構(gòu)，影響siRNA的有效結(jié)合和Argonaute蛋白的識別。③Ago蛋白活性：不同的Argonaute蛋白亞基可能具有不同的序列識別偏好性。④Dicer加工誤差：Dicer在加工前體RNA時可能產(chǎn)生不完全互補或帶有錯配的siRNA。⑤RNA結(jié)合蛋白影響：細胞質(zhì)中存在的其他RNA結(jié)合蛋白可能影響siRNA與靶mRNA的相互作用。4.RNA干擾技術(shù)在基因功能研究中的主要應(yīng)用：RNA干擾技術(shù)是研究基因功能的有力工具，其主要應(yīng)用包括：①基因功能篩選：通過大規(guī)模siRNA文庫篩選，可以鑒定對特定細胞表型或通路至關(guān)重要的基因。②基因功能驗證：針對已知基因，使用siRNA進行敲低實驗，可以驗證其生物學(xué)功能。③研究信號通路：通過分別敲低通路中的上游或下游基因，可以研究信號通路的傳遞和調(diào)控機制。④亞細胞定位研究：利用組織特異性表達載體，可以在特定細胞器或區(qū)域進行基因敲低，研究基因的亞細胞功能。5.討論RNA干擾技術(shù)在疾病治療中的應(yīng)用潛力及其面臨的主要挑戰(zhàn)。RNA干擾技術(shù)在疾病治療中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，尤其是在治療由單基因缺陷引起的遺傳病和癌癥方面。其應(yīng)用潛力主要體現(xiàn)在：①遺傳病治療：對于一些單基因遺傳病（如鐮狀細胞貧血、血友病），可以通過向患者體內(nèi)遞送針對致病基因的siRNA來降低致病蛋白的表達，從而達到治療目的。②癌癥治療：可以通過靶向致癌基因或其上游調(diào)控基因的siRNA來抑制腫瘤細胞的生長和轉(zhuǎn)移。③抗病毒感染：可以設(shè)計針對病毒基因組或關(guān)鍵病毒蛋白的siRNA，干擾病毒的復(fù)制周期。④炎癥性疾?。嚎梢园邢蛞种蒲装Y相關(guān)基因的表達，從而控制炎癥反應(yīng)。然而，RNA干擾技術(shù)在走向臨床應(yīng)用時仍面臨諸多挑戰(zhàn)：①遞送效率低：將siRNA有效且特異性地遞送到靶細胞（尤其是中樞神經(jīng)系統(tǒng)或腫瘤組織）內(nèi)部，并維持足夠長的作用時間，是巨大的技術(shù)難題。②遞送載體安全性：目前常用的遞送載體（如脂質(zhì)體、病毒載體）可能存在免疫原性、細胞毒性或靶向性不