2025年大学《化学生物学》专业题库- 生物化学实验技术探究

2025年大学《化学生物学》专业题库——生物化学实验技术探究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填入括号内）1.在进行PCR反应时，下列哪一项通常不是必需的？（）A.模板DNAB.特异性引物C.限制性内切酶D.DNA聚合酶E.dNTPs2.用于分离纯化蛋白质时，离子交换层析的分离原理主要依赖于？（）A.蛋白质分子的大小差异B.蛋白质分子与填料之间电荷的相互作用C.蛋白质分子与填料之间疏水相互作用的强弱D.蛋白质分子的溶解度差异E.蛋白质分子对紫外光的吸收能力3.在SDS电泳中，蛋白质条带主要依据什么进行分离？（）A.蛋白质分子所带净电荷B.蛋白质分子的大小（分子量）C.蛋白质分子的等电点D.蛋白质分子的溶解度E.蛋白质分子与凝胶基质的亲和力4.WesternBlot技术主要用于？（）A.检测核酸序列B.定量检测特定蛋白质在样品中的相对含量C.克隆特定基因D.构建基因表达载体E.测定酶的动力学常数5.下列哪种技术通常用于对细胞群体进行分选，以获取特定类型的细胞？（）A.琼脂糖凝胶电泳B.蛋白质印迹C.流式细胞术D.液体闪烁计数E.质谱分析6.在测定酶活性时，通常会监测哪个参数随时间的变化？（）A.底物浓度B.产物浓度C.酶浓度D.pH值E.温度7.紫外-可见吸收光谱法主要用于什么的定量分析？（）A.脱氧核糖核酸（DNA）B.核糖核苷酸（RNA）C.蛋白质D.糖类E.脂类8.在蛋白质结晶过程中，选择合适的溶剂体系通常需要考虑哪些因素？（）A.蛋白质的溶解度B.蛋白质的等电点C.溶剂介电常数D.成核条件和晶体生长速率E.以上都是9.以下哪项不属于分子杂交技术的基本原理？（）A.单链核酸分子具有碱基互补配对的能力B.杂交分子的稳定性受温度和离子强度影响C.双链核酸分子解开成单链后才能进行杂交D.特异性杂交依赖于核酸链间序列的匹配E.杂交后可以通过特定方法检测杂交分子10.进行细胞培养时，维持无菌条件最为关键的操作环节是？（）A.细胞计数B.培养基配制C.使用超净工作台或生物安全柜D.温箱培养E.pH调节二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填写在横线上）1.核酸凝胶电泳是分离______和______的主要技术手段，其分离原理是基于分子大小和电荷。2.在蛋白质层析中，凝胶过滤（GelFiltration）又称______，主要根据蛋白质分子的大小进行分离。3.酶动力学研究通常在______条件下进行，以避免酶失活或抑制。4.荧光光谱法利用物质的______特性来进行检测和分析。5.构建基因表达载体时，通常需要将外源基因插入到载体的______序列和______序列之间。6.流式细胞术可以同时测量细胞______和______多个参数。7.为了提高蛋白质印迹（WesternBlot）的检测灵敏度，常使用______技术增强信号。三、名词解释（每题3分，共15分）1.PCR（聚合酶链式反应）2.亲和层析3.等电点4.生物传感器5.基因克隆四、简答题（每题5分，共20分）1.简述凝胶过滤层析（GelFiltrationChromatography）的基本原理及其在蛋白质纯化中的应用。2.简述进行酶活性测定时，需要控制哪些关键实验条件？并说明控制原因。3.简述SouthernBlot和NorthernBlot技术的核心区别。4.在设计一个蛋白质纯化方案时，通常需要考虑哪些因素？五、论述题（每题10分，共20分）1.论述PCR技术在现代生物学研究中至少三个不同的应用方面。2.结合你所学的实验技术，论述在生物化学实验研究中，选择和应用实验技术时应遵循的基本原则。六、实验设计/分析题（10分）假设你需要从一个含有多种蛋白质的粗提物中分离纯化一种特定的酶（该酶的分子量约为60kDa，等电点为pH5.0）。请设计一个初步的蛋白质纯化方案，至少包含两个层析步骤，并简述每步的原理和预期效果。试卷答案一、选择题1.C2.B3.B4.B5.C6.B7.A,B,C(注：紫外-可见吸收光谱法可用于检测DNA、RNA和蛋白质，此处选择A、B、C涵盖主要生物大分子)8.E9.C10.C二、填空题1.DNA,RNA2.体积排阻层析/凝胶渗透层析3.缓冲4.吸收或发射5.启动子,终止子6.物理特性(如大小、颗粒数),化学特性(如荧光强度、表达量)7.化学发光三、名词解释1.PCR（聚合酶链式反应）：一种在体外快速、特异性地扩增特定DNA片段的分子生物学技术，利用DNA聚合酶、特异引物和dNTPs，在变性、退火、延伸三个温度循环下实现DNA的指数级扩增。2.亲和层析：一种基于分子间高度特异亲和力（如抗原-抗体、酶-底物或辅因子）的层析技术，利用包被有特异性配体的填料，选择性结合目标分子，从而达到分离纯化的目的。3.等电点：氨基酸或蛋白质分子所带净电荷为零时的pH值。在此pH下，蛋白质的溶解度通常最低。4.生物传感器：一种能将生物信息（如酶、抗体、核酸、细胞等）转化为可定量检测的电信号或其他信号的分析工具，用于检测生物分子或分析生物样品。5.基因克隆：将外源DNA片段插入到载体（如质粒）中，再导入宿主细胞（如细菌），使外源DNA能在宿主细胞中稳定维持、复制和传代的过程，从而获得大量相同DNA片段的技术。四、简答题1.凝胶过滤层析的基本原理是利用含有交联网络的多孔凝胶珠作为固定相。当蛋白质溶液通过凝胶时，分子较小的蛋白质能够进入凝胶孔内，其迁移路径较长；而分子较大的蛋白质则无法进入孔内，只能沿着凝胶颗粒间的孔隙移动，路径较短。因此，不同大小的蛋白质随洗脱液移动的速度不同，从而实现按分子大小进行分离。在蛋白质纯化中，常将其用于初步分离、去除杂蛋白或进行缓冲液更换，因为其对蛋白质活性影响较小。2.进行酶活性测定时，需要控制的关键实验条件包括：①底物浓度，应确保底物浓度远高于酶的Km值，以保证反应速率主要受酶浓度限制；②pH值，应维持在酶的最适pH范围内；③温度，应维持在酶的最适温度范围内；④测定时间，应选择在酶反应呈线性期的时间段；⑤抑制剂和激活剂，应避免未预料到的抑制或激活效应。控制这些条件是为了确保测得的酶活性值准确反映酶本身的催化能力，避免其他因素干扰。3.SouthernBlot技术主要用于检测DNA分子，其核心步骤包括：DNA片段经凝胶电泳分离后，转移到固相支持物（如尼龙膜），然后用标记的探针（通常是放射性同位素或荧光标记的特异性DNA片段）进行杂交，最后通过显影（放射性）或化学发光（荧光）检测杂交信号。NorthernBlot技术则用于检测RNA分子，其原理与SouthernBlot类似，但操作上需注意RNA的稳定性较差，需在变性条件下电泳和转移，且杂交和检测条件可能需要根据RNA特性进行优化。核心区别在于检测的分子类型（DNAvsRNA）以及可能因分子性质不同而引起的技术细节差异。4.设计蛋白质纯化方案时，通常需要考虑：①目标蛋白质的性质：如分子量、等电点、净电荷、疏水性、是否为酶、是否存在特定结构域等；②粗提物的复杂性：杂蛋白的种类、含量及与目标蛋白的性质差异；③可用的层析技术：根据目标蛋白性质选择合适的层析方式（如离子交换、亲和、凝胶过滤等）；④纯化和产率的需求：纯化步骤要能有效去除杂蛋白，同时尽量提高目标蛋白的回收率；⑤实验条件和成本：考虑缓冲液、温度、pH等条件的兼容性以及试剂和设备的成本。5.①PCR技术在基因克隆中用于扩增目的基因片段；在基因检测中用于诊断遗传病、传染病等；在序列分析中用于获取足够量的模板DNA进行测序；在分子进化和系统发育研究中用于比较不同物种或个体的DNA序列差异。6.选择和应用实验技术时应遵循的基本原则包括：①目的性：所选技术必须能有效地解决研究问题或达到预期目标；②特异性：对于检测或分离目标分子，技术应具有足够的特异性，减少干扰；③可重复性：实验条件和结果应能在不同时间或不同实验室重复获得；④灵敏度和动态范围：技术应能检测到低浓度的目标分子，并能在一定浓度范围内准确测定；⑤实用性和可行性：考虑实验条件的复杂性、成本、所需设备以及操作人员的技能水平，选择切实可行的技术方案；⑥安全性：操作过程应符合生物安全规范，避免对实验人员、环境和样品造成危害。五、论述题1.①分子克隆：将PCR扩增的目的基因片段插入到载体（如质粒）中，转化到宿主细胞（如大肠杆菌），通过筛选和扩增获得大量相同的DNA分子，是基因功能研究、蛋白质表达和基因图谱绘制的基础。②基因诊断与检测：利用PCR技术（如PCR-ELISA、基因芯片、数字PCR）检测样本中特定DNA序列的存在、拷贝数或突变情况，广泛应用于遗传病筛查、传染病诊断、亲子鉴定等领域。③序列分析：PCR是获取目标DNA片段进行测序最常用的方法之一，为基因测序、基因组学、转录组学等研究提供了必要的模板。④基因治疗：虽然仍处于发展阶段，但PCR技术可用于检测基因治疗中载体导入效率和基因表达水平。⑤系统发育与进化研究：通过比较不同物种或个体间通过PCR扩增的DNA片段序列差异，构建系统发育树，研究生物进化关系。2.①明确研究目的：首先需要清晰地定义研究问题，确定需要分离、检测或分析的特定目标。②选择合适的技术：根据目标分子的性质（大小、电荷、疏水性、生物学功能等）和样品的复杂性，选择具有高度特异性和适用性的技术。例如，分离蛋白质时，可根据分子量选凝胶过滤，根据电荷选离子交换，根据特定结合选亲和层析。③考虑技术的优缺点：每种技术都有其优点（如特异性高、灵敏度高）和局限性（如操作复杂、通量低、可能影响生物活性）。需要权衡利弊，选择最适合当前研究需求的技术。④注重可重复性：实验方案设计应详细、规范，确保实验条件（如温度、pH、缓冲液成分）可控，结果具有良好的可重复性。⑤评估成本与可行性：考虑实验所需的时间、人力、设备、试剂成本，以及操作人员的技能水平，选择在现有条件下可行且经济的技术。⑥安全性考量：选择符合生物安全规范的技术，避免使用具有高风险的试剂或操作，保护实验人员和环境安全。⑦参考文献与预实验：查阅相关文献，了解该技术的最新进展和应用实例，必要时进行小规模的预实验，优化条件，验证技术的有效性。六、实验设计/分析题一个初步的蛋白质纯化方案如下：第一步：离子交换层析（IonExchangeChromatography,IEX）原理：利用蛋白质分子与离子交换填料上的带电基团之间的静电相互作用进行分离。通过改变洗脱液pH值或离子强度，可以调节蛋白质与填料的结合力，实现分离。操作：将粗提蛋白溶液上样到带负电荷的离子交换柱（如Q柱）上，用低盐缓冲液（pH5.0-6.0，接近目标酶等电点，使其带正电荷）进行平衡。目标酶会结合到柱子上。然后用逐渐增加盐浓度的洗脱液（如0.1M-1.0MNaCl，在pH5.0-6.0缓冲液中）进行梯度洗脱，不同电荷状态或电荷差异的蛋白质会随盐浓度升高而依次洗脱下来。预期效果：初步分离目标酶与大量杂蛋白，由于目标酶等电点为pH5.0，在此pH下其净正电荷较多，可能在较低盐浓度下被洗脱，而等电点更远或疏水性差异大的杂蛋白可能在更高盐浓度下洗脱或仍滞留柱上。第二步：凝胶过滤层析（GelFiltrationChromatography,alsoknownasSizeExclusionChromatography,SEC）原理：利用含有交联