2025年大学《化学生物学》专业题库- 生物技术与生物化学的发展

2025年大学《化学生物学》专业题库——生物技术与生物化学的发展考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项前的字母填入括号内）1.PCR技术的核心创新点在于（）。A.发现了DNA聚合酶B.实现了DNA的体外特异性扩增C.首次绘制了DNA双螺旋结构D.发展了基因测序方法2.限制性核酸内切酶在分子克隆中的主要作用是（）。A.合成新的DNA链B.连接不同的DNA片段C.在特定位点切割DNA分子D.复制DNA序列3.下列哪项技术是蛋白质组学研究的重要工具？（）A.PCRB.基因测序C.质谱（MassSpectrometry）D.基因编辑4.基因编辑技术CRISPR-Cas9相比传统基因打孔技术的主要优势之一是（）。A.操作步骤更简单B.不会引入外源DNA序列C.编辑精度更高D.成本更低5.下列哪种方法属于酶工程的应用范畴？（）A.利用抗体进行疾病诊断B.利用酶进行有机合成C.利用基因编辑改造微生物D.利用细胞培养生产药物6.生物传感器通常由哪两部分组成？（）A.生物敏感元件和信号转换元件B.抗体和抗原C.DNA和RNAD.细胞和培养基7.代谢工程的主要目标是（）。A.研究代谢产物的化学性质B.通过改造生物体优化特定代谢途径C.测定生物体内的代谢物浓度D.发现新的酶8.化学生物学区别于传统化学和生物学的核心在于（）。A.研究尺度更小B.强调化学方法解决生物学问题C.研究内容更广泛D.更注重理论推导二、填空题1.1953年，______和______提出了DNA双螺旋结构模型，为分子生物学的发展奠定了基础。2.重组DNA技术通常需要使用______酶和______连接酶。3.蛋白质组学研究的核心技术之一是______。4.利用化学合成方法修饰氨基酸侧链，可以改变______和______等性质。5.______技术是利用抗体特异性识别抗原的原理，在医学诊断和生物研究中得到广泛应用。6.______是第一个被成功克隆的哺乳动物，其诞生标志着体细胞克隆技术的重大突破。7.在化学生物学中，通过设计合成小分子化合物来______生物大分子的功能，是药物发现的重要策略。8.基因治疗旨在通过向靶细胞______或______基因来纠正或治疗遗传性疾病。三、简答题1.简述PCR技术的基本原理及其关键步骤。2.比较基因工程和蛋白质工程的异同点。3.解释什么是代谢工程，并举例说明其在工业生产中的应用。4.简述化学探针在化学生物学研究中的作用。四、论述题1.论述基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）的发展历程及其对生物学研究和医学应用的重大意义。2.结合具体实例，论述化学生物学如何推动生物技术与生物化学领域的交叉融合，并举例说明其在药物研发或疾病诊断中的潜在应用前景。试卷答案一、选择题1.B2.C3.C4.C5.B6.A7.B8.B二、填空题1.詹姆斯·沃森查尔斯·克里克2.限制性核酸内切酶DNA连接酶3.质谱（MassSpectrometry）4.物理化学性质功能特性5.抗体6.多莉7.靶向或调控8.替换缺失三、简答题1.简述PCR技术的基本原理及其关键步骤。解析思路：PCR（聚合酶链式反应）的基本原理是利用DNA聚合酶在体外模拟体内DNA复制过程，特异性地扩增目标DNA片段。关键步骤包括：①变性：加热使双链DNA解旋成单链；②退火：降低温度使引物与单链DNA模板特异性结合；③延伸：在DNA聚合酶作用下，以dNTP为原料合成新的DNA链，从而实现扩增。解析时需清晰阐述变性、退火、延伸三个基本温度循环步骤及其生物学意义。2.比较基因工程和蛋白质工程的异同点。解析思路：同：两者都属于分子水平上的生物技术，都以基因作为操作对象，都旨在改造生物体的遗传特性或改变蛋白质的功能。异：基因工程主要是通过插入、删除或替换基因来改变生物体的遗传组成，产生新的蛋白质或改变原有蛋白质的表达水平；蛋白质工程则是在基因工程的基础上，根据蛋白质的结构与功能关系，设计并合成新的、具有特定功能的蛋白质，其操作层级更高，更侧重于对蛋白质本身的直接设计。解析需突出两者在目标、操作层级和具体手段上的核心差异。3.解释什么是代谢工程，并举例说明其在工业生产中的应用。解析思路：代谢工程定义为通过基因工程技术手段，对生物（通常是微生物）的代谢途径进行修饰或改造，以优化目标产物合成能力或去除有害中间代谢物。目标是提高目标产物的产量、改变产物种类或降低生产成本。例如：利用代谢工程改造大肠杆菌或酵母，使其能够高效生产赖氨酸（一种重要的氨基酸饲料添加剂）；或改造微生物以生产生物燃料（如乙醇）或生物基材料（如乳酸）。解析需准确定义代谢工程，并给出具体的工业应用实例说明其作用。4.简述化学探针在化学生物学研究中的作用。解析思路：化学生物学中的化学探针是指那些能与特定的生物分子（如蛋白质、核酸）相互作用，并产生可检测信号的小分子化合物。其作用在于：①用于研究生物分子的结构、功能和行为（如检测酶活性位点、追踪信号转导通路中的分子变化）；②作为工具药物或诊断试剂（如小分子抑制剂用于研究药物靶点、荧光探针用于细胞成像）；③用于发现新的生物活性物质。解析需说明化学探针的定义，并从研究工具和实际应用两个层面阐述其核心作用。四、论述题1.论述基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）的发展历程及其对生物学研究和医学应用的重大意义。解析思路：发展历程：早期基因操作主要依赖同源重组效率低、操作复杂的基因打孔技术；随后ZFN和TALENs技术出现，实现了定点切割但设计和应用仍较繁琐；CRISPR-Cas9系统于2012年左右被发现并应用于基因编辑，因其原理简单（利用向导RNA靶向Cas9核酸酶切割DNA）、设计方便、效率高、成本低而迅速成为主流技术。意义：生物学研究：极大地简化了基因功能研究（如基因敲除、敲入、激活），推动了表观遗传学等新兴领域的发展，加速了对复杂生命现象的理解。医学应用：为遗传病治疗提供了新途径（如针对镰状细胞贫血、囊性纤维化的基因修正疗法），在疾病模型构建、药物筛选等方面展现出巨大潜力。解析需清晰梳理技术发展脉络，并结合具体实例详细阐述其在科研和临床两大方面的革命性影响。2.结合具体实例，论述化学生物学如何推动生物技术与生物化学领域的交叉融合，并举例说明其在药物研发或疾病诊断中的潜在应用前景。解析思路：化学生物学通过将化学的原理、方法和工具应用于生物学问题的研究，天然地促进了生物技术与生物化学的交叉融合。例如：在药物研发中，化学生物学利用结构生物学知识设计基于靶点（如酶、受体）的小分子抑制剂（结合化学合成与酶学分析）；利用化学探针和蛋白质组学技术筛选药物作用机制和寻找新靶点；通过化学生物学方法改造酶以提高药物合成效率。在疾病诊断中，化学生物学发展了基于抗体、核酸适配体或酶的化学传感器用于高灵敏度检测疾病标志物