2025年現(xiàn)代遺傳試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.關(guān)于CRISPR-Cas12a系統(tǒng)的特點(diǎn)，以下描述錯(cuò)誤的是：A.切割DNA后產(chǎn)生黏性末端B.依賴PAM序列為TTTV（V為A/C/G）C.可同時(shí)加工多個(gè)gRNAD.對(duì)單鏈DNA的切割活性低于Cas9答案：D（Cas12a對(duì)單鏈DNA的切割活性高于Cas9，具有“順式切割”和“反式切割”雙重活性）2.表觀遺傳修飾中，5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）主要由哪種酶催化提供？A.DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）B.四氫葉酸還原酶（TET）C.組蛋白去乙?；福℉DAC）D.組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶（HMT）答案：B（TET酶通過氧化5-甲基胞嘧啶提供5hmC，是DNA去甲基化的中間產(chǎn)物）3.在群體遺傳學(xué)中，若某常染色體顯性遺傳病的致病基因頻率為0.01，且外顯率為80%，則人群中該病的表現(xiàn)型頻率約為：A.0.016B.0.008C.0.02D.0.004答案：A（顯性遺傳病表現(xiàn)型頻率≈2pq×外顯率，p≈0.01，q≈0.99，2pq≈0.0198，乘以80%得0.01584≈0.016）4.線粒體DNA（mtDNA）的遺傳特征不包括：A.母系遺傳B.異質(zhì)性C.高突變率D.遵循孟德爾分離定律答案：D（mtDNA為母系遺傳，無同源染色體配對(duì)，不遵循孟德爾定律）5.三代測(cè)序技術(shù)（如PacBioSMRT）的核心優(yōu)勢(shì)是：A.測(cè)序成本低B.讀長(zhǎng)可達(dá)數(shù)十kb甚至Mb級(jí)C.錯(cuò)誤率低于一代測(cè)序D.適合檢測(cè)單核苷酸多態(tài)性（SNP）答案：B（三代測(cè)序讀長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)顯著，單分子實(shí)時(shí)測(cè)序避免PCR擴(kuò)增偏差，但錯(cuò)誤率較高，主要用于復(fù)雜區(qū)域組裝）6.某基因的啟動(dòng)子區(qū)存在CpG島高甲基化，通常會(huì)導(dǎo)致：A.基因轉(zhuǎn)錄激活B.基因轉(zhuǎn)錄抑制C.組蛋白乙?；缴逥.DNA解旋酶活性增強(qiáng)答案：B（啟動(dòng)子區(qū)CpG島高甲基化會(huì)招募甲基結(jié)合蛋白，阻礙轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，抑制基因表達(dá)）7.在連鎖不平衡（LD）分析中，以下哪種情況會(huì)導(dǎo)致LD值降低？A.群體經(jīng)歷瓶頸效應(yīng)B.基因間重組率增加C.選擇壓力維持有利單倍型D.群體有效大?。∟e）減小答案：B（重組會(huì)打破原有單倍型，降低LD；瓶頸效應(yīng)、選擇壓力和小Ne會(huì)維持或增強(qiáng)LD）8.基因編輯中，“堿基編輯”技術(shù)（BaseEditing）與傳統(tǒng)CRISPR-Cas9的主要區(qū)別是：A.無需Cas蛋白參與B.不產(chǎn)生DNA雙鏈斷裂（DSB）C.只能編輯胞嘧啶（C）D.僅適用于原核生物答案：B（堿基編輯通過脫氨酶直接修飾單堿基，無需DSB，減少非同源末端連接（NHEJ）導(dǎo)致的隨機(jī)插入/缺失）9.多基因病的遺傳度（h2）是指：A.環(huán)境因素對(duì)表型變異的貢獻(xiàn)比例B.遺傳因素對(duì)表型變異的貢獻(xiàn)比例C.致病基因的顯性程度D.家系中患者的性別比例答案：B（遺傳度h2=遺傳方差/表型總方差，反映遺傳因素在表型變異中的作用）10.以下哪種技術(shù)可用于檢測(cè)染色體非整倍體（如21三體）？A.熒光原位雜交（FISH）B.實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qPCR）C.染色質(zhì)免疫共沉淀（ChIP）D.酵母雙雜交（Y2H）答案：A（FISH通過特異性探針雜交可直接觀察染色體數(shù)目異常；qPCR可定量但需結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線，ChIP用于蛋白-DNA互作，Y2H用于蛋白互作）二、填空題（每空1分，共20分）1.CRISPR-Cas系統(tǒng)中，______負(fù)責(zé)識(shí)別并結(jié)合PAM序列，______結(jié)構(gòu)域負(fù)責(zé)切割DNA雙鏈。（答案：REC結(jié)構(gòu)域；HNH和RuvC）2.表觀遺傳調(diào)控的主要方式包括DNA甲基化、______、______和非編碼RNA調(diào)控。（答案：組蛋白修飾；染色質(zhì)重塑）3.群體遺傳學(xué)中，哈迪-溫伯格定律的前提條件包括大群體、______、無突變、無遷移和______。（答案：隨機(jī)交配；無自然選擇）4.線粒體病的分子診斷通常需檢測(cè)mtDNA的______（如點(diǎn)突變）和______（如大片段缺失）。（答案：點(diǎn)突變；拷貝數(shù)變異）5.三代測(cè)序中的“環(huán)形一致性測(cè)序（CCS）”通過______技術(shù)降低錯(cuò)誤率，適用于______（如SNP）的準(zhǔn)確檢測(cè)。（答案：多次測(cè)序同一環(huán)狀DNA分子；短讀長(zhǎng)高準(zhǔn)確性需求）6.基因治療中，腺相關(guān)病毒（AAV）載體的優(yōu)點(diǎn)是______和______，但缺點(diǎn)是包裝容量較?。s4.7kb）。（答案：低免疫原性；長(zhǎng)期表達(dá)）7.復(fù)雜性狀的遺傳分析中，全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）的主要統(tǒng)計(jì)方法是______，其核心是尋找______與表型的關(guān)聯(lián)。（答案：卡方檢驗(yàn)或線性回歸；單核苷酸多態(tài)性（SNP））8.植物表觀遺傳中，______（如玉米Ac/Ds轉(zhuǎn)座子）的激活與DNA去甲基化相關(guān)，可導(dǎo)致______（如花色變異）。（答案：轉(zhuǎn)座子；表型不穩(wěn)定）9.遺傳病的產(chǎn)前診斷技術(shù)包括______（如羊水穿刺）和______（如母血游離胎兒DNA檢測(cè)）。（答案：侵入性取樣；非侵入性取樣）10.合成生物學(xué)中，“基因回路”的設(shè)計(jì)需考慮______（如啟動(dòng)子強(qiáng)度）和______（如轉(zhuǎn)錄因子活性）的動(dòng)態(tài)平衡。（答案：元件強(qiáng)度；調(diào)控網(wǎng)絡(luò)）三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述CRISPR-Cas9系統(tǒng)的脫靶效應(yīng)機(jī)制及優(yōu)化策略。答：脫靶效應(yīng)指Cas9/gRNA復(fù)合體切割非目標(biāo)位點(diǎn)的現(xiàn)象，機(jī)制包括：①gRNA與非靶位點(diǎn)部分互補(bǔ)（如前間隔序列鄰近基序（PAM）附近錯(cuò)配容忍度高）；②Cas9蛋白對(duì)gRNA的識(shí)別特異性不足；③細(xì)胞內(nèi)gRNA和Cas9濃度過高，增加非特異性結(jié)合。優(yōu)化策略：①設(shè)計(jì)高特異性gRNA（如使用脫靶預(yù)測(cè)軟件篩選）；②使用截短型gRNA（tru-gRNA）減少錯(cuò)配結(jié)合；③開發(fā)高保真Cas9變體（如eSpCas9、SpCas9-HF1）降低非特異性切割；④控制gRNA和Cas9的表達(dá)量（如使用誘導(dǎo)型啟動(dòng)子）。2.表觀遺傳修飾如何參與癌癥的發(fā)生發(fā)展？請(qǐng)舉例說明。答：表觀遺傳異常是癌癥的重要特征，主要通過以下途徑：①抑癌基因啟動(dòng)子區(qū)CpG島高甲基化（如p53、BRCA1），導(dǎo)致基因沉默，失去對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)控；②組蛋白修飾異常（如組蛋白H3K27三甲基化（H3K27me3）升高抑制抑癌基因，或H3K4me3降低減少原癌基因表達(dá)）；③非編碼RNA（如miRNA-15a/16-1）甲基化導(dǎo)致表達(dá)下調(diào)，無法抑制BCL2等促癌基因。例如，結(jié)直腸癌中MLH1基因啟動(dòng)子甲基化導(dǎo)致DNA錯(cuò)配修復(fù)功能喪失，引發(fā)微衛(wèi)星不穩(wěn)定（MSI），促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。3.比較連鎖分析（LinkageAnalysis）與關(guān)聯(lián)分析（AssociationAnalysis）的異同。答：相同點(diǎn)：均用于定位致病基因或性狀相關(guān)位點(diǎn)；基于遺傳標(biāo)記與目標(biāo)位點(diǎn)的共分離/共關(guān)聯(lián)。不同點(diǎn)：①研究對(duì)象：連鎖分析基于家系（尤其是大的多代家系），關(guān)聯(lián)分析基于無關(guān)個(gè)體（群體）；②分辨率：連鎖分析分辨率低（受限于家系重組事件），關(guān)聯(lián)分析分辨率高（利用群體歷史重組）；③適用性狀：連鎖分析適用于單基因病（孟德爾性狀），關(guān)聯(lián)分析適用于多基因?。◤?fù)雜性狀）；④統(tǒng)計(jì)方法：連鎖分析使用LOD分?jǐn)?shù)（優(yōu)勢(shì)對(duì)數(shù)），關(guān)聯(lián)分析使用卡方檢驗(yàn)或線性混合模型。4.線粒體遺傳病的遺傳特征及診斷要點(diǎn)有哪些？答：遺傳特征：①母系遺傳（mtDNA僅由母親傳遞）；②異質(zhì)性（同一細(xì)胞中野生型和突變型mtDNA共存）；③閾值效應(yīng)（突變型mtDNA比例超過閾值才表現(xiàn)癥狀）；④組織特異性（高能量需求組織如腦、肌肉更易受累）。診斷要點(diǎn)：①臨床表型（如肌病、腦病、視網(wǎng)膜病變）；②家系調(diào)查（母系傳遞模式）；③生化檢測(cè)（線粒體呼吸鏈酶活性降低）；④分子檢測(cè)（mtDNA測(cè)序或拷貝數(shù)分析，檢測(cè)點(diǎn)突變、缺失或重復(fù)）；⑤功能驗(yàn)證（如將患者mtDNA導(dǎo)入ρ0細(xì)胞構(gòu)建胞質(zhì)雜種細(xì)胞，觀察表型恢復(fù)）。5.三代測(cè)序技術(shù)（如PacBioSMRT和OxfordNanopore）在復(fù)雜基因組組裝中的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在哪些方面？答：優(yōu)勢(shì)包括：①超長(zhǎng)讀長(zhǎng)（SMRT可達(dá)數(shù)萬bp，Nanopore可達(dá)Mb級(jí)），可跨越高度重復(fù)序列（如著絲粒、端粒）和高GC/AT區(qū)域，解決一代/二代測(cè)序因短讀長(zhǎng)導(dǎo)致的組裝斷裂問題；②無需PCR擴(kuò)增，避免擴(kuò)增偏好性和錯(cuò)誤引入，更真實(shí)反映基因組原始狀態(tài)；③直接檢測(cè)堿基修飾（如SMRT通過動(dòng)力學(xué)信號(hào)識(shí)別甲基化，Nanopore通過電流變化區(qū)分修飾堿基），可同時(shí)解析表觀基因組；④對(duì)結(jié)構(gòu)變異（如倒位、易位、大片段插入/缺失）的檢測(cè)能力強(qiáng)，短讀長(zhǎng)技術(shù)易遺漏的復(fù)雜變異可被準(zhǔn)確捕獲。四、論述題（每題10分，共20分）1.設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證某新基因（命名為GXY1）在小鼠胚胎發(fā)育中的功能。要求結(jié)合分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和表型分析技術(shù)。答：實(shí)驗(yàn)方案如下：（1）基因表達(dá)模式分析：①通過RT-PCR和qPCR檢測(cè)GXY1在小鼠不同發(fā)育階段（E7.5、E10.5、E13.5等）各組織中的mRNA表達(dá)水平；②利用原位雜交（ISH）確定GXY1在胚胎中的空間表達(dá)定位（如神經(jīng)嵴、肢芽等）；③通過Westernblot或免疫組化（IHC）檢測(cè)GXY1蛋白的表達(dá)時(shí)序和組織分布。（2）基因功能敲減/敲除模型構(gòu)建：①構(gòu)建GXY1條件性敲除小鼠（如利用Cre-LoxP系統(tǒng)，與組織特異性Cre工具鼠交配），或使用CRISPR-Cas9技術(shù)構(gòu)建全身敲除小鼠；②構(gòu)建GXY1過表達(dá)小鼠（如通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)將GXY1cDNA插入Rosa26位點(diǎn)，用泛素啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)）。（3）表型分析：①觀察敲除/過表達(dá)小鼠的存活率、出生率和形態(tài)異常（如腭裂、心臟缺損）；②通過組織學(xué)染色（HE染色）分析胚胎各器官發(fā)育缺陷（如神經(jīng)管閉合不全）；③利用掃描電鏡或Micro-CT觀察細(xì)微結(jié)構(gòu)異常（如骨骼發(fā)育不全）；④檢測(cè)相關(guān)信號(hào)通路標(biāo)志物（如Wnt、Notch通路關(guān)鍵基因的表達(dá)變化，通過RNA-seq或PCR陣列）。（4）功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)：將人源GXY1cDNA導(dǎo)入敲除小鼠胚胎（如通過胚胎注射），觀察表型是否恢復(fù)，驗(yàn)證功能保守性。（5）機(jī)制探討：①通過Co-IP（免疫共沉淀）和質(zhì)譜分析篩選GXY1互作蛋白；②利用ChIP-seq或ATAC-seq分析GXY1是否作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控下游靶基因；③結(jié)合單細(xì)胞RNA-seq分析敲除小鼠胚胎細(xì)胞的分化軌跡，確定GXY1影響的關(guān)鍵細(xì)胞譜系。2.結(jié)合多組學(xué)數(shù)據(jù)（基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀組）解析復(fù)雜性狀（如糖尿病）的遺傳機(jī)制，需考慮哪些關(guān)鍵問題？請(qǐng)?zhí)岢龇治霾呗浴４穑宏P(guān)鍵問題及策略如下：（1）數(shù)據(jù)整合的異質(zhì)性：不同組學(xué)數(shù)據(jù)（如SNP、mRNA表達(dá)、DNA甲基化）的檢測(cè)平臺(tái)、樣本量和標(biāo)準(zhǔn)化方法不同，需統(tǒng)一質(zhì)量控制（如過濾低置信度位點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)量），并使用多組學(xué)整合工具（如MOFA、iCluster）進(jìn)行降維或聯(lián)合建模。（2）因果關(guān)系推斷：需區(qū)分關(guān)聯(lián)信號(hào)的因果性（如SNP→甲基化→表達(dá)→表型的調(diào)控鏈）。策略：①使用孟德爾隨機(jī)化（MR）分析，以SNP為工具變量，推斷表觀修飾或基因表達(dá)對(duì)表型的因果效應(yīng)；②構(gòu)建調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（如通過WGCNA加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析），結(jié)合表達(dá)數(shù)量性狀位點(diǎn)（eQTL）和甲基化數(shù)量性狀位點(diǎn)（meQTL）數(shù)據(jù)，識(shí)別核心調(diào)控節(jié)點(diǎn)。（3）組織特異性：復(fù)雜性狀（如糖尿?。┥婕岸鄠€(gè)組織（胰腺、肝臟、脂肪），需優(yōu)先選擇疾病相關(guān)組織的多組學(xué)數(shù)據(jù)（如胰島β細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組、肝臟的表觀組）。策略：①使用組織特異性eQTL（ts-eQTL）分析，篩選僅在特定組織中起作用的調(diào)控位點(diǎn)；②結(jié)合單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)，解析不同細(xì)胞亞群的異質(zhì)性調(diào)控機(jī)制（如α細(xì)胞與β細(xì)胞的差異表達(dá)基因）。（4）環(huán)境因素交互作用：遺傳效應(yīng)可能受環(huán)境（如飲食、肥胖）影響。策略：①在關(guān)聯(lián)分析中加入環(huán)境變量作為協(xié)變量（如BMI、糖化血紅蛋白）；