2025年大学《生物科学》专业题库- 生物科学技术的应用前景

2025年大学《生物科学》专业题库——生物科学技术的应用前景考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题3分，共15分）1.基因编辑2.合成生物学3.生物信息学4.精准医疗5.伦理、法律与社会问题（ELSI）二、简答题（每题5分，共25分）1.简述CRISPR-Cas9技术在基因治疗和农业育种中的至少两种应用。2.概述生物信息学在解析复杂基因组结构和功能方面发挥的关键作用。3.阐述生物燃料替代传统化石燃料可能带来的环境效益。4.简述转基因作物技术引发的主要社会争议及其核心观点。5.说明在评估一项新兴生物技术（如某种新型诊断试剂）的临床应用前景时，需要考虑哪些关键因素。三、论述题（每题10分，共30分）1.论述人工智能（AI）技术如何正在重塑生物科学研究的范式，并举例说明其在药物发现或疾病诊断领域的应用前景。2.结合具体实例，深入探讨发展再生医学技术面临的主要科学挑战以及潜在的伦理困境。3.分析生物安全（Biosecurity）与生物安保（Biosafety）在全球生物技术发展背景下的重要性，并提出至少三条维护生物安全的策略建议。试卷答案一、名词解释1.基因编辑：指利用分子生物学技术，在基因组特定位点进行精准的插入、删除、替换等修饰，从而改变生物体遗传信息的技术。常用工具如CRISPR-Cas9系统。**解析思路：*考察对核心技术的定义和理解。答案需包含核心操作（修饰遗传信息）和常用工具（如CRISPR）。2.合成生物学：是一门通过工程学的原理和方法，结合生物学知识，对生物系统（如细胞、基因、代谢通路）进行设计、构建、改造或重新设计新生物系统的学科。**解析思路：*考察对合成生物学概念的掌握，强调其工程学方法和设计构建的核心理念。3.生物信息学：是一门交叉学科，综合运用计算机科学、统计学和生物学知识，开发和应用软件工具及数据库，以获取、存储、分析和管理生物数据（尤其是基因组、蛋白质组等高通量数据），从而揭示生命活动规律。**解析思路：*考察对生物信息学定义和交叉学科性质的理解，需提及核心工具（计算机、统计）和数据类型（基因组等）。4.精准医疗：基于个体基因组、蛋白质组等分子信息，结合临床数据和环境因素，为患者量身定制个性化疾病预防、诊断和治疗方案的战略性医疗模式。**解析思路：*考察对精准医疗核心特征的把握，强调其个性化、个体化信息和数据整合的特点。5.伦理、法律与社会问题（ELSI）：指生物技术的发展和应用（特别是基因技术、人工智能医疗等）所引发的一系列伦理道德、法律法规和社会适应性的挑战和问题。**解析思路：*考察对ELSI概念的理解，需要指出其是生物技术发展伴随的挑战类别，并提及“伦理、法律、社会”三个维度。二、简答题1.CRISPR-Cas9技术在基因治疗中的应用包括：修正遗传缺陷（如血友病、镰状细胞贫血症），通过编辑致病基因来治疗遗传性疾病；在癌症治疗中，用于修饰T细胞（CAR-T疗法）或直接编辑癌细胞基因。在农业育种中的应用包括：提高作物产量和抗逆性（如抗旱、抗病、抗虫）；改善营养价值（如富硒水稻）；去除不良性状；快速培育新品种。**解析思路：*要求列举至少两种应用，并分别针对基因治疗和农业育种展开说明。答案需体现技术的核心作用（修正、修饰基因）及其在不同领域的具体目标（治疗疾病、改良作物）。2.生物信息学通过构建基因组数据库和开发分析算法，能够高效存储和检索海量的基因组序列数据。利用比对工具，可以将未知序列与已知数据库中的序列进行比对，以预测基因功能、寻找保守区域。通过进化分析，可以推断物种间的亲缘关系和基因组进化历程。通过基因表达谱分析，可以研究不同条件下基因的活动状态，揭示调控网络和生物学过程。这些功能共同帮助科学家解析复杂基因组的结构、组成和潜在功能。**解析思路：*要求概述生物信息学在解析基因组结构和功能中的作用。答案应涵盖数据管理、序列分析、进化推断、功能注释等方面，体现其作为强大分析工具的特点。3.生物燃料替代传统化石燃料可能带来的环境效益包括：减少温室气体排放，特别是二氧化碳，有助于缓解全球气候变化；降低对有限化石资源的依赖，促进能源可持续利用；减少空气污染物（如硫氧化物、氮氧化物、颗粒物）的排放，改善局部空气质量，减少酸雨的发生；生物燃料的生产过程（如种植能源作物）可能有助于土壤固碳和改善土地生态。**解析思路：*要求列举环境效益。答案应从气候变化（CO2减排）、资源可持续性、空气质量和酸雨、土壤碳汇等多个环境维度进行阐述。4.转基因作物技术引发的主要社会争议包括：食品安全问题，担忧转基因食品可能对人体健康产生长期未知的影响，或引发过敏反应。环境生态风险，如转基因作物可能对非目标生物造成影响、产生抗性杂草、威胁生物多样性（如影响花粉传播）。经济与农业问题，涉及种子垄断、农民权益、对传统农业的冲击等。伦理问题，部分人认为干预自然基因构成是不道德的。这些争议的核心观点往往围绕着潜在风险与收益的权衡、监管是否到位、信息公开与消费者选择权等。**解析思路：*要求概述争议点并简述核心观点。答案需涵盖食品安全、环境生态、经济农业、伦理四个主要方面，并点出每个方面的核心担忧或争论焦点。5.评估一项新兴生物技术临床应用前景时，需要考虑的关键因素包括：技术的有效性（治愈率、成功率、效果持久性等）和安全性（副作用、不良反应的发生率和严重程度）；临床需求的迫切性；技术的成本效益分析（研发成本、生产成本、治疗费用）；法规审批的进程和标准；医疗机构和医生对该技术的接受程度和操作能力；患者的接受度和依从性；潜在的市场规模和商业化前景；以及相关的伦理和法律问题。**解析思路：*要求列举评估关键因素。答案应从技术本身（有效性与安全性）、市场与需求（临床需求、成本效益）、监管与实施（审批、接受度）、社会层面（伦理法律）等多个维度进行考虑。三、论述题1.人工智能正在通过多种方式重塑生物科学研究范式。在药物发现领域，AI算法能够快速筛选海量化合物库，预测药物靶点与化合物的相互作用，设计新的分子结构，显著加速新药研发进程并降低成本。在基因组学研究中，AI用于解析复杂的非编码DNA序列，预测基因表达调控网络，理解癌症等复杂疾病的分子机制。在疾病诊断方面，基于深度学习的图像识别技术（如分析医学影像）和自然语言处理技术（如分析电子病历）提高了疾病诊断的准确性和效率，并辅助医生决策。AI还能整合多组学数据，构建预测模型，实现精准医疗。总体而言，AI增强了生物研究的能力，推动了数据驱动的发现模式。**解析思路：*要求论述AI如何重塑范式，需结合具体应用领域（药物发现、基因组学、诊断）进行阐述，强调AI带来的效率提升、能力增强和模式变革（如数据驱动发现）。2.发展再生医学技术面临的主要科学挑战包括：如何精确控制细胞的分化命运，使其完全符合组织器官的特定结构和功能需求；如何构建具有足够血液供应和营养支持的复杂三维组织结构，以支持细胞存活和功能；如何解决免疫排斥问题，特别是对于异体移植；如何确保再生组织的长期稳定性和功能整合，避免肿瘤化等不良事件；如何标准化和可重复生产高质量的组织工程产品。潜在的伦理困境则主要集中在：使用胚胎干细胞或诱导多能干细胞（iPSCs）进行研究和治疗引发的伦理争议；组织或器官再生技术的可及性问题，可能加剧医疗资源不平等；对“完美”身体或寿命延长的过度追求可能带来的社会问题；以及在进行人体试验时如何平衡探索精神与患者安全。**解析思路：*要求分别论述科学挑战和伦理困境。科学挑战需围绕细胞控制、结构构建、免疫、长期稳定性和生产标准化等关键技术难题展开。伦理困境需涉及干细胞使用、公平性、社会影响和临床试验伦理等方面。3.生物安全（防止有害生物因子意外泄露或扩散）与生物安保（防止生物恐怖主义或生物武器攻击）在全球生物技术发展背景下至关重要。生物安全旨在建立严格的实验室规程、安全设施和管理制度，例如实验室生物安全等级（BSL）划分、废弃物处理、人员培训、访问控制等，以保护实验室人员、环境和公众免受病原微生物等生物因子的危害。生物安保则侧重于防范恶意使用生物技术制造生物威胁，需要加强生物材料（特别是危险病原体和毒素）的跨境监管和追踪、建立快速应急响应机制、提升生物威胁检测和识别能力、加强情报共享和国际合作、制定和完善相关法律法规。维护生物安全的策略建议包括：加强全球生物安全基础设施建设和技术培训；推动生物安全信息共享和最佳实践交流；制定更