2025年大学《生物技术》专业题库- 药物靶标筛选中的生物技术应用

2025年大学《生物技术》专业题库——药物靶标筛选中的生物技术应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.在药物靶标筛选中，cDNA文库的主要优势在于能够代表什么？A.所有基因的表达水平B.特定组织或细胞类型的基因表达C.所有蛋白质的表达D.非编码RNA的序列2.下列哪种技术通常不直接用于高通量筛选（HTS）来识别小分子抑制剂？A.微孔板读取仪B.全基因组测序C.酶联免疫吸附测定（ELISA）D.高通量成像系统3.蛋白质组学技术在药物靶标筛选中的主要价值在于什么？A.直接测序寻找疾病相关基因B.定量分析细胞或组织中的蛋白质表达谱C.克隆特定基因并研究其功能D.设计特异性DNA探针4.报告基因系统在药物靶标筛选中通常用于什么目的？A.直接筛选小分子药物B.检测靶基因的表达变化C.鉴定与特定靶点相互作用的蛋白质D.评估药物的细胞毒性5.CRISPR/Cas9基因编辑技术用于靶标筛选的主要优势是什么？A.可以在体内直接筛选B.能够精确修饰大量基因组位点C.成本极低，适合大规模筛选D.操作简单，无需特殊设备6.药物靶点验证是药物研发的关键环节，其主要目的是什么？A.寻找新的潜在药物靶点B.确认该靶点与疾病发生发展有明确联系，且干预该靶点能有效治疗疾病C.筛选针对该靶点的小分子化合物D.建立靶点筛选的高通量方法7.下列哪项不属于计算生物学在药物靶标筛选中的应用范畴？A.基于已知药物靶点的功能推理B.利用生物信息学数据库进行靶点候选者挖掘C.通过分子动力学模拟预测药物与靶点的结合D.直接进行细胞水平的功能验证实验8.在靶标筛选实验设计中，设置阴性对照的主要目的是什么？A.提高实验的灵敏度B.检测样本本身是否具有活性C.排除非特异性反应或背景信号的干扰D.增加实验的重复次数9.蛋白质相互作用（Protein-ProteinInteraction,PPI）筛选技术在靶标发现中的独特之处在于什么？A.直接筛选小分子抑制剂B.能够发现与疾病相关蛋白直接相互作用的蛋白或小分子C.只能检测基因表达变化D.主要用于基因组测序10.随着技术发展，现代药物靶标筛选越来越强调什么？A.单一技术的极致应用B.多种技术的整合与互补C.仅关注基因组学方法D.降低实验成本二、填空题（每空1分，共10分）1.药物靶标通常是指参与______发生、发展并可作为药物作用对象的______。2.高通量筛选（HTS）通常采用______格式进行，以实现对大量化合物或化合物库的快速检测。3.蛋白质组学技术的核心在于研究生物样品中______的整体情况。4.利用报告基因系统筛选靶标时，通常将报告基因置于______的调控下。5.CRISPR/Cas9技术中的______负责识别和切割目标DNA序列。6.药物靶标筛选是药物发现流程中的______阶段，位于______之后。7.计算生物学方法在靶标筛选中可以用于______和______。8.常用的靶标筛选模型包括______细胞模型、______细胞模型和______模型。9.靶标验证过程中，除了功能验证，还需要进行______和______等方面的研究。10.生物信息学分析在靶标筛选中对于处理和解读海量的______和______数据至关重要。三、名词解释（每题3分，共12分）1.药物靶标2.高通量筛选（HTS）3.报告基因系统4.蛋白质相互作用（PPI）筛选四、简答题（每题5分，共20分）1.简述利用cDNA文库进行药物靶标筛选的基本原理和步骤。2.与传统方法相比，高通量筛选（HTS）在药物靶标发现方面有哪些优势？3.解释什么是蛋白质组学，并说明其在药物靶标筛选中的应用价值。4.在设计一个药物靶标筛选实验时，需要考虑哪些关键因素？五、论述题（每题10分，共20分）1.详细论述基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）在药物靶标筛选和验证中的应用潜力和优势。2.结合具体实例，论述计算生物学方法如何在药物靶标筛选过程中发挥重要作用。---试卷答案一、选择题1.B2.B3.B4.B5.B6.B7.D8.C9.B10.B二、填空题1.疾病，分子（或基因、蛋白质）2.96孔3.蛋白质4.靶基因（或启动子）5.Cas96.早期，先导化合物发现7.靶点预测，虚拟筛选8.细胞，组织，动物9.机制研究，成药性研究10.实验数据，生物信息学数据三、名词解释1.药物靶标：指参与疾病发生、发展过程，并且能够被药物选择性地识别和结合，从而产生治疗效果的分子，通常是蛋白质或核酸。2.高通量筛选（HTS）：指利用自动化技术，对大型化合物库或生物分子库进行快速、并行、高通量的筛选，以发现具有特定生物活性的先导化合物或靶点分子的实验方法。3.报告基因系统：指将一个与特定信号通路或基因表达调控相关的基因（报告基因，如荧光素酶基因、β-半乳糖苷酶基因）置于一个潜在的靶点调控元件（如启动子）的控制下，通过检测报告基因的表达变化来间接反映靶点活性或药物作用效果的一种筛选系统。4.蛋白质相互作用（PPI）筛选：指利用各种技术手段（如酵母双杂交、表面等离子共振、蛋白质芯片等）来筛选与目标蛋白质直接相互作用的其他蛋白质或小分子化合物，从而发现新的药物靶点或先导化合物的方法。四、简答题1.简述利用cDNA文库进行药物靶标筛选的基本原理和步骤。解析思路：首先明确cDNA文库的定义（包含特定组织中所有或部分mRNA转录成的cDNA序列的文库）。核心原理是利用药物作用于表达特定蛋白质（靶标）的细胞或组织，通过筛选与药物作用相关的cDNA克隆来找到编码该靶标的cDNA。步骤包括：①构建目标细胞或组织的cDNA文库；②将文库转染到敏感宿主细胞中；③用待测药物处理细胞，诱导特定的生物学效应；④筛选在药物处理后出现特定表型变化（如细胞死亡、分化、报告基因激活等）的阳性克隆；⑤鉴定阳性克隆所对应的cDNA序列，进而获得靶标基因信息。2.与传统方法相比，高通量筛选（HTS）在药物靶标发现方面有哪些优势？解析思路：传统方法通常依赖于生物学知识推理或有限的实验试探，效率低，覆盖面窄。HTS的优势在于其系统性、高效性和广度。系统性体现在流程标准化、自动化；高效性体现在能在短时间内测试成千上万甚至数百万个化合物或分子；广度体现在能大规模覆盖化合物库或生物分子库，大大增加了发现新靶点或先导化合物的概率。此外，HTS通常能提供大量的初筛数据，为进一步的优化和验证提供了基础。3.解释什么是蛋白质组学，并说明其在药物靶标筛选中的应用价值。解析思路：蛋白质组学是研究生物样品（如细胞、组织、体液）中全部蛋白质（蛋白质组）的表达谱、结构、功能及其动态变化规律的科学领域。应用价值在于：①提供了研究生命活动直接执行者的全面视角，弥补了基因组信息的不足（基因不等于蛋白，蛋白功能更直接）；②可以通过比较疾病与正常状态下蛋白质表达谱的差异，直接发现疾病相关蛋白作为潜在靶点；③可以鉴定与已知靶点相互作用的关键蛋白，揭示信号通路和网络，发现新的下游或上游靶点；④可以通过蛋白质修饰、相互作用等研究，更深入地理解靶点功能和药物作用机制。4.在设计一个药物靶标筛选实验时，需要考虑哪些关键因素？解析思路：设计实验需周全考虑以保证其有效性、特异性和可重复性。关键因素包括：①明确筛选目标：要发现的靶点类型（酶、受体、离子通道等）、预期生物学效应、针对的疾病。②选择合适的筛选模型：应能准确反映靶点功能及药物作用，具有高灵敏度、特异性和良好的重复性，可以是细胞模型、组织模型或动物模型。③确定筛选方法/技术：根据靶点特性选择合适的技术（如放射性同位素结合、荧光检测、酶活性测定、报告基因系统、高通量筛选平台等）。④设计实验方案：包括样品处理、药物浓度梯度、对照设置（空白对照、阴性对照、阳性对照）等。⑤建立评价体系：明确阳性结果的判断标准。⑥考虑可行性：包括技术难度、成本、所需时间等。五、论述题1.详细论述基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）在药物靶标筛选和验证中的应用潜力和优势。解析思路：首先阐述CRISPR/Cas9技术的核心原理（向导RNA引导Cas9酶切割特定DNA位点）。在靶标筛选中，其潜力体现在：①快速精确修饰靶基因：可以直接在基因组水平上敲除、敲入或激活特定基因，构建包含不同基因修饰的细胞系或模型，直接评估基因功能与疾病表型或药物响应的关系，从而高效筛选靶点。②构建条件性基因修饰模型：可以设计在特定条件下才激活的基因编辑系统，用于研究特定时空的基因功能。优势在于：高效性（单细胞水平操作，转染效率高）、精确性（可精确靶向基因组任何位置）、灵活性（多种编辑模式可选，如敲除、插入、激活、抑制等）、成本效益（相对于早期的大规模基因打靶）。在靶标验证中，潜力体现在：①直接验证基因功能：通过编辑特定基因，直接观察其对细胞表型、疾病模型的影响，确认其作为靶点的有效性。②研究药物作用机制：通过编辑靶基因或相关信号通路基因，研究药物的作用机制。③构建疾病模型：精确构建特定基因突变引起的疾病模型，用于更深入地研究疾病发生机制和测试药物效果。优势在于：功能确认直接、机制研究深入、模型构建精准。2.结合具体实例，论述计算生物学方法如何在药物靶标筛选过程中发挥重要作用。解析思路：首先说明计算生物学方法在靶标筛选中的角色是提供计算和数据分析工具，弥补实验方法的不足，提高效率和成功率。具体实例和作用：①靶点预测与候选者挖掘：利用生物信息学数据库（如基因组、转录组、蛋白质组、通路数据库）和算法，结合已知靶点信息、疾病关联基因、药物作用靶点等，预测新的潜在药物靶点。例如，通过分析癌症基因组测序数据，发现突变频率高且参与关键信号通路的基因作为候选靶点。②药物-靶点相互作用预测：利用分子对接、定量构效关系（QSAR）等方法，预测小分子化合物与潜在靶点蛋白的结合能力和亲和力，进行虚拟筛选，缩小需要实验验证的化合物范围。例如，预测某类kinase抑制剂与特定激酶突变体的结合情况。③生物通路分析与网络构建：分析靶点在生物通路中的位置，识别通路的关键节点或相互作用网络，有助于理解疾病机制，发现协同作用靶点或抑制关键通路。例如，分析靶点在肿瘤细胞增殖通路中的位置