2025年生命科學(xué)與生物技術(shù)專業(yè)考核試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.以下關(guān)于CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的描述，錯誤的是（）A.Cas9蛋白通過PAM序列識別靶DNAB.sgRNA由crRNA和tracrRNA融合而成C.編輯結(jié)果僅包括插入/缺失（Indel）突變D.可通過同源重組實現(xiàn)精確基因敲入答案：C解析：CRISPR-Cas9的編輯結(jié)果包括非同源末端連接（NHEJ）導(dǎo)致的Indel突變，以及同源重組修復(fù)（HDR）介導(dǎo)的精確敲入，因此C錯誤。2.蛋白質(zhì)翻譯后修飾中，與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)密切相關(guān)的是（）A.糖基化B.磷酸化C.泛素化D.脂?；鸢福築解析：磷酸化是細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中最常見的可逆修飾，通過蛋白激酶和磷酸酶調(diào)控信號傳遞。3.細(xì)胞周期中，G1期向S期轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵調(diào)控點是（）A.限制點（RestrictionPoint）B.紡錘體組裝檢查點C.DNA損傷檢查點D.分裂中期檢查點答案：A解析：G1期限制點決定細(xì)胞是否進(jìn)入S期，受生長因子和細(xì)胞內(nèi)環(huán)境調(diào)控；其他檢查點分別位于G2/M期（DNA損傷）和M期（紡錘體組裝）。4.以下不屬于二代測序（NGS）技術(shù)特點的是（）A.高通量B.短讀長（50-300bp）C.單分子實時測序D.邊合成邊測序答案：C解析：單分子實時測序（如PacBio）屬于三代測序技術(shù)，二代測序以Illumina為代表，采用邊合成邊測序，讀長較短但通量高。5.合成生物學(xué)中，用于構(gòu)建基因回路的基本元件不包括（）A.啟動子B.核糖體結(jié)合位點（RBS）C.終止子D.內(nèi)含子答案：D解析：合成生物學(xué)元件通常包括啟動子、RBS、編碼區(qū)、終止子等，內(nèi)含子主要存在于真核生物中，非合成回路必需元件。6.原核生物基因表達(dá)調(diào)控的主要環(huán)節(jié)是（）A.轉(zhuǎn)錄起始B.mRNA加工C.翻譯起始D.蛋白質(zhì)降解答案：A解析：原核生物無核膜，轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)，調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄起始階段（如乳糖操縱子模型）。7.以下屬于多能干細(xì)胞（PluripotentStemCell）的是（）A.造血干細(xì)胞B.神經(jīng)干細(xì)胞C.胚胎干細(xì)胞（ESCs）D.間充質(zhì)干細(xì)胞答案：C解析：ESCs具有分化為三個胚層的能力，屬于多能干細(xì)胞；其他選項為成體干細(xì)胞，多為專能或寡能。8.噬菌體展示技術(shù)的核心應(yīng)用是（）A.蛋白質(zhì)相互作用研究B.基因克隆C.抗體篩選D.病毒檢測答案：C解析：噬菌體展示通過將外源蛋白（如抗體片段）展示于噬菌體表面，結(jié)合淘選技術(shù)篩選高親和力抗體。9.生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化中，不屬于生物轉(zhuǎn)化途徑的是（）A.微藻產(chǎn)油B.纖維素酶解產(chǎn)乙醇C.垃圾焚燒發(fā)電D.產(chǎn)甲烷菌發(fā)酵產(chǎn)沼氣答案：C解析：垃圾焚燒屬于熱化學(xué)轉(zhuǎn)化，生物轉(zhuǎn)化依賴微生物或酶的代謝活動。10.以下關(guān)于單倍體育種的描述，正確的是（）A.需通過秋水仙素處理恢復(fù)二倍體B.僅適用于動物育種C.后代基因型雜合度高D.無法縮短育種周期答案：A解析：單倍體植株高度不育，需用秋水仙素處理使染色體加倍，獲得純合二倍體，可顯著縮短育種周期。11.以下不屬于表觀遺傳修飾的是（）A.DNA甲基化B.組蛋白乙酰化C.基因點突變D.非編碼RNA調(diào)控答案：C解析：表觀遺傳修飾不改變DNA序列，包括甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA等；點突變屬于序列改變。12.基因治療中，腺相關(guān)病毒（AAV）載體的主要優(yōu)勢是（）A.高免疫原性B.整合至宿主染色體C.長期穩(wěn)定表達(dá)D.包裝容量大（>10kb）答案：C解析：AAV免疫原性低，通常以附加體形式存在（非整合），可長期表達(dá)；包裝容量約4.7kb，小于慢病毒。13.以下屬于代謝工程核心策略的是（）A.隨機誘變B.敲除競爭代謝途徑C.過表達(dá)無關(guān)基因D.不控制培養(yǎng)條件答案：B解析：代謝工程通過敲除競爭途徑、強化限速酶、引入異源途徑等優(yōu)化代謝流，隨機誘變屬于傳統(tǒng)育種。14.流式細(xì)胞術(shù)（FACS）中，用于檢測細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的關(guān)鍵步驟是（）A.細(xì)胞固定與通透B.直接熒光標(biāo)記C.細(xì)胞濃度調(diào)整D.鞘液壓力調(diào)節(jié)答案：A解析：檢測胞內(nèi)蛋白需先用甲醛固定，再用TritonX-100通透細(xì)胞膜，使抗體進(jìn)入細(xì)胞。15.以下關(guān)于iPS細(xì)胞（誘導(dǎo)多能干細(xì)胞）的描述，錯誤的是（）A.由成體細(xì)胞重編程獲得B.需導(dǎo)入Oct4、Sox2等轉(zhuǎn)錄因子C.與ESCs完全無差異D.可用于疾病模型構(gòu)建答案：C解析：iPS細(xì)胞與ESCs在表觀遺傳、分化潛能等方面存在細(xì)微差異，并非完全相同。二、填空題（每空1分，共20分）1.PCR反應(yīng)的三個基本步驟是______、______、______。答案：變性（95℃解鏈）、退火（引物結(jié)合）、延伸（DNA聚合酶合成）2.限制性內(nèi)切酶EcoRI的命名中，“Eco”代表______，“R”代表______，“I”代表______。答案：大腸桿菌（Escherichiacoli）、菌株RY13、酶的分類序號3.流式細(xì)胞術(shù)檢測的主要參數(shù)包括______、______、______（至少3個）。答案：細(xì)胞大小（前向散射光）、細(xì)胞內(nèi)部復(fù)雜度（側(cè)向散射光）、熒光強度（標(biāo)記蛋白/核酸）4.誘導(dǎo)iPS細(xì)胞的經(jīng)典轉(zhuǎn)錄因子組合是______、______、______、______（Yamanaka因子）。答案：Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc5.單克隆抗體制備的關(guān)鍵步驟包括______、______、______。答案：抗原免疫小鼠、B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合、HAT培養(yǎng)基篩選雜交瘤細(xì)胞6.基因芯片的核心原理是______，主要用于______分析。答案：核酸分子雜交、基因表達(dá)譜/突變/多態(tài)性7.合成生物學(xué)中，“生物磚”（BioBrick）的標(biāo)準(zhǔn)是______，其作用是______。答案：通過EcoRI、XbaI、SpeI、PstI酶切位點標(biāo)準(zhǔn)化組裝、實現(xiàn)不同基因元件的模塊化拼接8.植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是______，常用的植物生長調(diào)節(jié)劑是______和______。答案：細(xì)胞全能性、生長素（如IAA）、細(xì)胞分裂素（如6-BA）三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.端粒酶通過降解端粒DNA維持染色體穩(wěn)定性。（）答案：×解析：端粒酶通過添加端粒重復(fù)序列延長端粒，防止染色體縮短。2.原核生物mRNA通常具有多順反子結(jié)構(gòu)，真核生物多為單順反子。（）答案：√3.DNA損傷的錯配修復(fù)主要發(fā)生在G1期，而同源重組修復(fù)主要發(fā)生在S/G2期。（）答案：√4.單克隆抗體由單個B淋巴細(xì)胞增殖形成的細(xì)胞群分泌，因此僅針對單一抗原表位。（）答案：√5.二代測序技術(shù)可直接讀取RNA序列，無需反轉(zhuǎn)錄為cDNA。（）答案：×解析：RNA需先反轉(zhuǎn)錄為cDNA（如RNA-seq），再進(jìn)行測序。6.合成生物學(xué)中，“最小基因組”研究的目標(biāo)是確定維持生命活動所需的最少基因。（）答案：√7.植物體細(xì)胞雜交需用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體。（）答案：√8.基因治療中，逆轉(zhuǎn)錄病毒載體只能感染分裂期細(xì)胞，而慢病毒載體可感染非分裂期細(xì)胞。（）答案：√9.蛋白質(zhì)工程通過直接改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)來優(yōu)化功能，無需涉及基因操作。（）答案：×解析：蛋白質(zhì)工程需通過改造編碼基因（如定點突變）來實現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。10.生物質(zhì)能是可再生能源，其利用過程不增加大氣中CO?總量（碳中性）。（）答案：√四、簡答題（每題6分，共30分）1.比較原核生物與真核生物基因表達(dá)調(diào)控的主要差異。答案：（1）轉(zhuǎn)錄與翻譯的時空關(guān)系：原核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)（無核膜），真核生物轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，翻譯在胞質(zhì)；（2）轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控：原核依賴σ因子識別啟動子，真核需要轉(zhuǎn)錄因子（如TFIID）與RNA聚合酶II協(xié)同；（3）mRNA加工：原核mRNA無需加工（多順反子），真核需5’加帽、3’加尾、剪接（單順反子）；（4）表觀調(diào)控：真核存在DNA甲基化、組蛋白修飾等表觀遺傳調(diào)控，原核無；（5）翻譯后調(diào)控：真核蛋白質(zhì)修飾（如磷酸化、糖基化）更復(fù)雜，原核以簡單修飾為主。2.簡述CRISPR-Cas9系統(tǒng)的組成及基因編輯原理。答案：組成：Cas9核酸酶（具有HNH和RuvC結(jié)構(gòu)域）、單向?qū)NA（sgRNA，由crRNA和tracrRNA融合而成）。原理：sgRNA通過5’端20nt的spacer與靶DNA互補配對，引導(dǎo)Cas9結(jié)合至PAM（NGG）上游的靶位點；Cas9的HNH結(jié)構(gòu)域切割互補鏈，RuvC結(jié)構(gòu)域切割非互補鏈，形成雙鏈斷裂（DSB）；細(xì)胞通過NHEJ修復(fù)（隨機Indel，敲除基因）或HDR修復(fù)（引入同源模板，精確編輯）。3.單克隆抗體制備的主要流程及關(guān)鍵技術(shù)點。答案：流程：（1）免疫：用抗原免疫小鼠，刺激B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體；（2）細(xì)胞融合：取脾細(xì)胞（含B淋巴細(xì)胞）與骨髓瘤細(xì)胞（無限增殖）用PEG或電融合法融合；（3）篩選：用HAT培養(yǎng)基篩選雜交瘤細(xì)胞（未融合的骨髓瘤細(xì)胞因缺乏HGPRT死亡，未融合的B淋巴細(xì)胞不能無限增殖）；（4）克隆化：通過有限稀釋法或流式分選獲得單克隆雜交瘤細(xì)胞；（5）擴大培養(yǎng)：體外培養(yǎng)或接種小鼠腹腔，收集腹水提取抗體。關(guān)鍵技術(shù)點：抗原純度（影響免疫效果）、細(xì)胞融合效率（需優(yōu)化PEG濃度/電融合參數(shù)）、HAT篩選的時效性（避免雜細(xì)胞污染）、單克隆驗證（ELISA檢測抗體特異性）。4.蛋白質(zhì)組學(xué)常用技術(shù)及其在疾病研究中的應(yīng)用。答案：常用技術(shù)：（1）雙向電泳（2-DE）：分離不同等電點和分子量的蛋白質(zhì)；（2）質(zhì)譜（MS）：包括MALDI-TOF（鑒定蛋白）、LC-MS/MS（定量分析）；（3）蛋白質(zhì)芯片：高通量檢測蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)/藥物相互作用；（4）生物質(zhì)譜成像（MSI）：分析組織中蛋白質(zhì)空間分布。應(yīng)用：（1）疾病標(biāo)志物篩選（如癌癥患者血清中差異表達(dá)的蛋白）；（2）藥物作用靶點鑒定（分析藥物處理后細(xì)胞的蛋白質(zhì)表達(dá)變化）；（3）發(fā)病機制研究（通過蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)解析信號通路異常）；（4）療效監(jiān)測（跟蹤治療過程中特定蛋白的動態(tài)變化）。5.合成生物學(xué)“設(shè)計-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”（DBTL）循環(huán)的具體內(nèi)容。答案：（1）設(shè)計（Design）：基于計算模型（如代謝網(wǎng)絡(luò)模擬）或文獻(xiàn)，設(shè)計目標(biāo)生物系統(tǒng)（如基因回路、代謝途徑）；（2）構(gòu)建（Build）：通過DNA合成、組裝技術(shù)（如GoldenGate、Gibson組裝）構(gòu)建人工生物元件或基因組；（3）測試（Test）：在宿主細(xì)胞（如大腸桿菌、酵母）中驗證設(shè)計系統(tǒng)的功能（如目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量、回路響應(yīng)速度）；（4）學(xué)習(xí)（Learn）：分析測試數(shù)據(jù)，修正設(shè)計模型（如優(yōu)化啟動子強度、調(diào)整基因表達(dá)順序），進(jìn)入下一輪循環(huán)，逐步逼近目標(biāo)性能。五、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合實例論述基因治療的發(fā)展歷程、技術(shù)挑戰(zhàn)及臨床應(yīng)用前景。答案：發(fā)展歷程：（1）1990年，美國NIH首次開展腺苷脫氨酶（ADA）缺陷癥的基因治療，通過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體導(dǎo)入正常ADA基因，標(biāo)志著基因治療進(jìn)入臨床；（2）2000年，X-連鎖重癥聯(lián)合免疫缺陷（SCID-X1）治療中，因逆轉(zhuǎn)錄病毒整合導(dǎo)致白血病，引發(fā)對整合型載體的安全性擔(dān)憂；（3）2012年，歐盟批準(zhǔn)首個基因治療藥物Glybera（腺相關(guān)病毒治療脂蛋白脂酶缺乏癥），推動AAV載體應(yīng)用；（4）2017年至今，F(xiàn)DA批準(zhǔn)多種CAR-T細(xì)胞療法（如Kymriah治療白血病）和體內(nèi)基因編輯療法（如EditasMedicine的CRISPR治療先天性黑蒙癥），進(jìn)入快速發(fā)展期。技術(shù)挑戰(zhàn)：（1）載體安全性：逆轉(zhuǎn)錄病毒可能整合至癌基因附近（插入突變），AAV雖安全性高但包裝容量有限（<5kb）；（2）脫靶效應(yīng)：CRISPR-Cas9等編輯工具可能切割非靶位點，導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定；（3）免疫反應(yīng)：載體（如AAV抗體）或外源蛋白可能引發(fā)宿主免疫清除，影響療效；（4）組織特異性：需提高載體靶向性（如改造AAV衣殼），避免非目標(biāo)組織表達(dá)。臨床應(yīng)用前景：（1）遺傳病治療：如脊髓性肌萎縮癥（SMA）通過AAV9遞送SMN1基因（Zolgensma療法），已顯示顯著療效；（2）癌癥治療：CAR-T細(xì)胞療法在血液腫瘤中突破，未來可能擴展至實體瘤（如通過雙靶點CAR-T減少脫靶）；（3）罕見病突破：全球約7000種罕見病，基因治療為單基因缺陷型（如囊性纖維化、血友?。┨峁└慰赡?；（4）基因編輯與堿基編輯：新型工具（如PrimeEditing）可實現(xiàn)精準(zhǔn)點突變修復(fù)，減少脫靶，推動遺傳病治療從“敲除”向“修復(fù)”升級。2.以微生物生產(chǎn)青蒿素為例，論述代謝工程改造的策略及關(guān)鍵技術(shù)。答案：背景：青蒿素是抗瘧特效藥，傳統(tǒng)提取法產(chǎn)量低、成本高。通過代謝工程改造酵母（如釀酒酵母），重構(gòu)青蒿酸（青蒿素前體）合成途徑，可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。改造策略：（1）強化前體供應(yīng)：青蒿酸由甲羥戊酸（MVA）途徑合成，過表達(dá)MVA途徑限速酶（如HMG-CoA還原酶），同時敲除競爭途徑（如固醇合成途徑的ERG9基因，減少前體消耗）；（2）引入異源途徑：從青蒿中克隆紫穗槐二烯合酶（ADS）和細(xì)胞色素P450單加氧酶（CYP71AV1）及其還原酶（CPR），整合至酵母基因組，催化法尼基焦磷酸（FPP）生成青蒿酸；（3）動態(tài)調(diào)控：利用啟動子工程（如葡萄糖誘導(dǎo)型啟動子）調(diào)控MVA途徑關(guān)鍵酶表達(dá)，平衡細(xì)胞生長與產(chǎn)物合成（避免前體過度消耗導(dǎo)致生長抑制）；（4）底盤細(xì)胞優(yōu)化：通過適應(yīng)性進(jìn)化或基因編輯提高酵母對青蒿酸的耐受性（如過表達(dá)轉(zhuǎn)運蛋白外排產(chǎn)物，減少毒性積累）。關(guān)鍵技術(shù)：（1）途徑組裝：利用GoldenGate或Gibson組裝技術(shù)，將多基因（ADS、CYP71AV1、CPR）與調(diào)控元件（啟動子、終止子）串聯(lián)，構(gòu)建人工操縱子；（2）代謝流分析：通過13C同位素示蹤技術(shù)，量化MVA途徑各中間產(chǎn)物的流量分布，確定新的限速步驟；（3）高通量篩選：結(jié)合流式細(xì)胞術(shù)與熒光報告基因（如將青蒿酸合成與GFP表達(dá)偶聯(lián)），快速篩選高產(chǎn)菌株；（4）發(fā)酵優(yōu)化：優(yōu)化培養(yǎng)基（如添加前體物質(zhì)甲羥戊酸）、控制培養(yǎng)條件（pH、溶氧），提高青蒿酸產(chǎn)量（如Amyris公司改造的酵母菌株產(chǎn)量達(dá)25g/L）。六、案例分析題（20分）某生物制藥公司利用大腸桿菌生產(chǎn)重組人胰島素，近期發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中目標(biāo)蛋白產(chǎn)量僅為預(yù)期的40%，且存在大量包涵體。請結(jié)合基因工程與發(fā)酵工程知識，分析可能原因并提出解決方案。答案：可能原因分析：（1）基因表達(dá)水平低：①啟動子強度不足（如使用弱啟動子T7而非強啟動子）；②密碼子偏好性：人胰島素基因中的稀有密碼子（如大腸桿菌低頻使用的精氨酸密碼子AGA/AGG）導(dǎo)致翻譯效率低；③mRNA穩(wěn)定性差：5’非翻譯區(qū)（UTR）存在二級結(jié)構(gòu)，阻礙核糖體結(jié)合；④轉(zhuǎn)錄終止子效率低，導(dǎo)致通讀或mRNA降解。（2）蛋白折疊異常（包涵體形成）：①表達(dá)速率過快：強啟動子（如T7）導(dǎo)致蛋白過量表達(dá)，超出分子伴侶（如DnaK、GroEL）的折疊能力；②宿主缺乏真核翻譯后修飾：人胰島素需形成二硫鍵（大腸桿菌胞質(zhì)還原環(huán)境不利于二硫鍵形成）；③目標(biāo)蛋白自身性質(zhì)：胰島素前體（如Proinsulin）含有疏水區(qū)域，易聚集。（3）發(fā)酵條件不當(dāng)：①誘導(dǎo)溫度過高（如37℃），促進(jìn)包涵體形成；②誘導(dǎo)劑（如IPTG）濃度過高，導(dǎo)致基因過表達(dá)；③培養(yǎng)基