2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——動物基因編輯技術(shù)在動物模型研究中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填入括號內(nèi)）1.下列哪一項不是CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的核心組分？A.向?qū)NA（gRNA）B.CRISPR序列C.Cas9核酸酶D.原始基因組2.在基因編輯過程中，利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)導(dǎo)致DNA雙鏈斷裂后，細胞主要通過哪種途徑進行修復(fù)？A.同源定向修復(fù)（HDR）B.非同源末端連接（NHEJ）C.重組修復(fù)D.以上都是3.與CRISPR-Cas9相比，鋅指核酸酶（ZFN）技術(shù)的關(guān)鍵特點在于其識別目標DNA序列的機制依賴于：A.RNA-DNA雜交B.特異性鋅指蛋白與DNA的識別C.CRISPR序列的重復(fù)結(jié)構(gòu)D.依賴于細菌的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)4.在構(gòu)建人類疾病動物模型時，選擇斑馬魚作為實驗動物的主要優(yōu)勢之一是：A.發(fā)育周期極短B.可視化程度高，便于觀察C.基因組與人類高度相似D.以上都是5.將基因編輯工具（如gRNA和Cas9）導(dǎo)入早期胚胎細胞或受精卵常用的物理方法是：A.病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)B.顯微注射C.電穿孔D.基因槍法6.以下哪種動物模型常被用于研究單基因遺傳??？A.斑馬魚B.果蠅C.猴子D.大鼠7.基于基因編輯技術(shù)，研究人員可以構(gòu)建“敲除”基因的小鼠模型，這意味著該小鼠的：A.基因序列發(fā)生了插入突變B.特定基因被失活或刪除C.基因表達量顯著上調(diào)D.獲得了新的基因功能8.在藥物研發(fā)領(lǐng)域，基因編輯技術(shù)可以用于構(gòu)建攜帶特定基因突變的人類細胞系，這些細胞系可用于：A.篩選針對特定靶點的小分子藥物B.檢測藥物的遺傳毒性C.研究藥物在體內(nèi)的吸收分布D.以上都是9.堿基編輯（BaseEditing）技術(shù)的主要優(yōu)勢在于：A.可以精確地在DNA水平上實現(xiàn)單個堿基的轉(zhuǎn)換B.產(chǎn)生的突變更易于被細胞修復(fù)系統(tǒng)識別和清除C.不需要切割DNA雙鏈即可進行編輯D.編輯效率比CRISPR-Cas9更高10.人類生殖細胞系基因編輯（即對精子、卵子或早期胚胎進行的基因編輯）引發(fā)的倫理爭議主要涉及：A.可能產(chǎn)生不可預(yù)測的脫靶效應(yīng)B.編輯性狀可能遺傳給后代，改變?nèi)祟惢驇霤.研究對象的選擇具有隨意性D.技術(shù)成本過高，難以普及二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填入橫線處）1.CRISPR-Cas9系統(tǒng)中的向?qū)NA（gRNA）通過其______端與目標DNA序列進行互補配對，通過其______端招募Cas9核酸酶到切割位點。2.利用基因編輯技術(shù)構(gòu)建動物模型時，常用的遞送系統(tǒng)包括病毒載體（如______、______）和非病毒載體（如______、______）。3.在動物模型研究中，基因編輯技術(shù)不僅可以用于構(gòu)建疾病模型，還可以用于______模型、______模型以及研究基因功能等。4.基因編輯技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，例如通過編輯______基因提高作物的抗病性，或通過編輯______基因改變農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。5.對基因編輯技術(shù)的倫理審查通常需要考慮其潛在的風(fēng)險，包括______風(fēng)險、______風(fēng)險以及對人類遺傳多樣性的影響。三、名詞解釋（每小題4分，共16分）1.基因編輯（GeneEditing）2.單堿基編輯（BaseEditing）3.基因敲除（GeneKnockout）4.脫靶效應(yīng)（Off-targetEffect）四、簡答題（每小題6分，共18分）1.簡述CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的基本工作原理。2.比較說明利用CRISPR-Cas9技術(shù)構(gòu)建小鼠模型與構(gòu)建斑馬魚模型在技術(shù)選擇和優(yōu)勢上的主要區(qū)別。3.簡述基因編輯技術(shù)在研究基因功能方面的主要應(yīng)用方法。五、論述題（每小題10分，共20分）1.論述基因編輯技術(shù)在構(gòu)建人類疾病動物模型中的重要作用及其面臨的主要挑戰(zhàn)。2.結(jié)合實例，論述基因編輯技術(shù)發(fā)展所引發(fā)的倫理、法規(guī)和社會問題，并談?wù)剬Υ祟悊栴}的看法。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.B4.B5.B6.B7.B8.D9.C10.B二、填空題1.互補配對，招募2.腺相關(guān)病毒（AAV），慢病毒（Lentivirus），電穿孔，脂質(zhì)體3.藥物作用，發(fā)育4.抗病，品質(zhì)5.生物安全，社會三、名詞解釋1.基因編輯：指利用特定的分子工具在基因組特定位點進行精確的修飾，包括插入、刪除、替換或修改DNA序列的技術(shù)。2.單堿基編輯：指在基因組中直接將一種堿基轉(zhuǎn)換為另一種堿基（如A轉(zhuǎn)換為G或T轉(zhuǎn)換為C），無需切割DNA雙鏈，編輯效率高且更精確。3.基因敲除：指通過基因編輯技術(shù)使特定基因的功能失活或完全刪除，通常導(dǎo)致該基因編碼的蛋白質(zhì)無法合成或功能喪失。4.脫靶效應(yīng)：指基因編輯工具（如CRISPR-Cas9系統(tǒng)）錯誤地識別并切割了基因組中與目標序列相似但非完全匹配的位點，導(dǎo)致非預(yù)期的基因修改。四、簡答題1.解析思路：首先說明CRISPR-Cas9系統(tǒng)的兩個主要組分：gRNA和Cas9蛋白。然后描述gRNA如何識別并結(jié)合到基因組中特定靶點DNA序列旁邊的PAM序列。接著說明Cas9蛋白被招募到靶點后，在其RuvC結(jié)構(gòu)和域的作用下，切割DNA雙鏈。最后提及切割產(chǎn)生的DNA雙鏈斷裂（DSB）會通過細胞內(nèi)原有的修復(fù)機制（NHEJ或HDR）進行修復(fù)，這個過程可以被引導(dǎo)以實現(xiàn)基因編輯（如插入外源DNA或修復(fù)引入特定突變）。2.解析思路：從模型動物的特點入手，比較小鼠和斑馬魚。小鼠：是經(jīng)典的模式生物，基因組與人類高度相似，遺傳背景清晰，已建立完善的品系資源，但發(fā)育周期較長，個體較大，操作相對復(fù)雜。斑馬魚：發(fā)育周期極短（數(shù)天），胚胎透明，便于進行活體觀察和成像，是研究發(fā)育生物學(xué)和遺傳學(xué)的良好模型，部分基因功能與人類保守，但基因組相似性相對較低。在技術(shù)選擇上，兩者均可用CRISPR，但斑馬魚顯微注射操作相對簡單。優(yōu)勢上，小鼠適合研究復(fù)雜性狀和需要長期觀察的疾病，斑馬魚適合快速篩選基因功能、進行藥物高通量篩選和實時成像研究。3.解析思路：說明基因編輯技術(shù)可以通過創(chuàng)建基因缺失、插入或點突變等變異來破壞或改變特定基因的表達或功能。通過觀察這些變異對生物體表型（形態(tài)、生理、行為等）產(chǎn)生的影響，可以推斷該基因的功能。常用的方法包括：構(gòu)建基因敲除（KO）或條件性敲除（KO）模型，觀察表型變化；利用堿基編輯或引導(dǎo)編輯引入特定點突變，研究該突變對蛋白質(zhì)功能的影響；結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等技術(shù)分析基因功能缺失或突變后的分子網(wǎng)絡(luò)變化。五、論述題1.解析思路：首先闡述基因編輯技術(shù)（如CRISPR）為何重要，它能精確地在動物基因組中引入特定遺傳修飾（如突變、敲除、替換），從而在活體動物中模擬人類疾病的發(fā)生機制。其次，論述其應(yīng)用：構(gòu)建攜帶人類疾病相關(guān)基因突變（點突變、缺失、插入）的動物模型，用于研究疾病病理過程、藥物篩選與評價、疾病診斷方法開發(fā)等。然后，指出面臨的主要挑戰(zhàn)：一是技術(shù)層面的，如提高編輯效率、降低脫靶效應(yīng)、優(yōu)化遞送系統(tǒng)以獲得高效且安全的體內(nèi)編輯、處理嵌合體現(xiàn)象等；二是生物學(xué)層面的，如某些復(fù)雜疾病涉及多基因和環(huán)境因素，單基因編輯模型可能無法完全模擬其病理生理過程；三是倫理和社會層面的，涉及研究對象的福利、技術(shù)應(yīng)用的安全性和公平性等。2.解析思路：首先列舉實例說明基因編輯技術(shù)的應(yīng)用及其帶來的倫理、法規(guī)和社會問題。例如：利用CRISPR編輯人類胚胎干細胞研究遺傳病治療，引發(fā)了關(guān)于改變?nèi)祟惢驇?、可能產(chǎn)生“設(shè)計嬰兒”的擔(dān)憂；利用基因編輯技術(shù)改良農(nóng)作物（如抗除草劑、營養(yǎng)成分提升），涉及對生物多樣性的潛在影響和食品安全的公眾接受度