2025年大学《生物技术》专业题库- 基因编辑技术在遗传疾病防治中的应用

2025年大学《生物技术》专业题库——基因编辑技术在遗传疾病防治中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种DNA修复途径是基因编辑工具（如CRISPR/Cas9）产生双链断裂（DSB）后，通过非同源末端连接（NHEJ）主要依赖的修复方式？A.Homology-directedrepair(HDR)B.Baseexcisionrepair(BER)C.Nucleotideexcisionrepair(NER)D.Non-homologousendjoining(NHEJ)2.CRISPR/Cas9系统中，识别并结合目标DNA序列的关键分子是？A.Cas9蛋白B.gRNA（向导RNA）C.PAM序列D.DNA连接酶3.在基因编辑的脱靶效应中，Cas9蛋白错误识别并切割了非目标DNA序列，这主要是由于？A.gRNA序列的特异性不足B.PAM序列的识别错误C.Cas9蛋白的结构异常D.DNA修复机制出错4.将基因编辑工具递送到细胞内的方法中，属于非病毒载体的是？A.病毒载体（如腺相关病毒AAV）B.脂质体介导C.电穿孔D.慢病毒载体5.以下哪种遗传疾病常被研究作为基因编辑治疗的靶点，其致病基因可通过体外编辑造血干细胞进行潜在治疗？A.囊性纤维化B.亨廷顿病C.脊髓性肌萎缩症（SMA）D.帕金森病6.基于CRISPR/Cas9技术的碱基编辑（BaseEditing）主要优势在于？A.能够进行单碱基的精确替换，而无需产生双链断裂B.编辑效率极高C.能够广泛进行基因组扫描D.可用于生殖系编辑7.“设计婴儿”概念主要涉及基因编辑技术的哪个应用方向？A.治疗已发生的遗传性疾病B.预防遗传性疾病的发生C.改善非医疗相关的性状（如智力、外貌）D.研究基因功能8.基因编辑技术用于治疗镰状细胞贫血症的原理主要是？A.完全删除β-珠蛋白基因B.纠正β-珠蛋白基因的点突变C.插入一个新的β-珠蛋白基因D.抑制血红蛋白的合成9.以下哪项是基因编辑技术在临床应用中面临的主要安全挑战？A.gRNA的脱靶切割B.病毒载体的免疫原性C.编辑细胞的长期植入稳定性D.以上都是10.基因编辑技术的伦理争议主要集中体现在？A.技术本身的科学有效性B.技术可能带来的歧视和社会不公C.技术的成本和可及性问题D.技术对环境的影响二、填空题（每空1分，共15分）1.CRISPR/Cas9系统中的Cas9蛋白在识别目标DNA后，通常会切割DNA双链，产生一种称为______的末端。2.基于RNA干扰（RNAi）的基因沉默技术，如siRNA和miRNA，也被视为一种广义上的______技术。3.基因编辑的“编辑窗口”是指Cas9蛋白结合DNA后，允许外来DNA片段进行交换的特定核苷酸区域，也称为______。4.通过基因编辑技术，研究人员可以创建携带特定致病基因的______，用于研究疾病机制和测试治疗方法。5.基于CRISPR/Cas9的碱基编辑器，如ABE（adeninebaseeditor）和CBE（cytosinebaseeditor），能够实现______的精确修改。6.将基因编辑细胞（如T细胞）回输患者体内以治疗疾病的方法，被称为______。7.在讨论基因编辑伦理时，“可及性”问题指的是技术是否能够______地惠及所有需要的人，而非仅限于富裕阶层。8.目前，基因编辑技术在人体临床试验中的应用，主要集中在治疗一些______的遗传性疾病。9.基因编辑工具的设计不仅需要考虑目标序列的特异性，还需要确保其包含一个合适的______序列，以便Cas9蛋白能够识别和切割。10.除了脱靶效应，基因编辑技术还可能引发______效应，即在非目标位点产生异常的基因表达变化。三、名词解释（每题3分，共15分）1.基因编辑（GeneEditing）2.PAM序列（ProtospacerAdjacentMotif）3.单碱基编辑（BaseEditing）4.细胞治疗（CellTherapy）5.伦理可及性（EthicalAccessibility）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述CRISPR/Cas9系统识别和切割目标DNA分子的基本过程。2.与传统的基因敲除或敲入技术相比，基因编辑技术（特别是CRISPR/Cas9）具有哪些显著优势？3.简述利用基因编辑技术治疗遗传性疾病（以体外编辑为例）的主要步骤和流程。4.简述基因编辑技术可能引发的主要伦理争议有哪些？五、论述题（10分）结合当前的研究进展，论述基因编辑技术在治疗遗传性血液疾病（如镰状细胞贫血症、β-地中海贫血）方面的应用潜力、面临的挑战以及相关的伦理考量。---试卷答案一、选择题1.D2.B3.A4.B5.C6.A7.C8.B9.D10.B二、填空题1.双链断裂（或DSB）2.基因编辑3.割裂位点（或切割位点、PAM位点的邻近区域）4.模型生物5.DNA碱基6.基因治疗7.公平8.严重/罕见/单基因遗传9.PAM（或原间隔序列邻近基序）10.表观遗传三、名词解释1.基因编辑：指利用特定的分子工具（如CRISPR/Cas9系统）在基因组特定位点进行精确的修饰，包括插入、删除、替换或修改DNA序列的技术。2.PAM序列：指位于CRISPR向导RNA（gRNA）识别的目标DNA序列下游，邻近切割位点的特定短核苷酸序列（通常2-6个碱基），是Cas9蛋白识别和切割DNA所必需的序列元件。3.单碱基编辑：指利用专门设计的酶（如碱基编辑器），直接在DNA分子上实现单个碱基（A、T、C、G）的精确转换或替换，而无需像传统基因编辑那样首先产生双链断裂，因而具有更高的精确性和更低的脱靶风险。4.细胞治疗：指采集患者的特定细胞（如血细胞、免疫细胞），在体外利用基因编辑等技术对其进行修饰或扩增，然后重新回输到患者体内，以纠正或治疗疾病的一种治疗策略。5.伦理可及性：指基因编辑等先进技术应该以公平、合理的方式被社会成员所获取和使用，避免因经济、社会地位等因素导致不同人群在享受技术带来的益处方面存在巨大差距。四、简答题1.解析思路：描述CRISPR/Cas9系统识别目标DNA的过程。首先，向导RNA（gRNA）通过其N端complementarybasepairing区域与目标DNA序列结合。接着，gRNA-Cas9复合物识别并结合位于gRNA末端下游的PAM序列。PAM序列的识别是Cas9蛋白切割活性的关键诱导因素。一旦gRNA与目标DNA和PAM序列正确结合，Cas9蛋白的RuvC和HDD域就会在目标DNA的两个链（5'到3'方向）的对应位置切割磷酸二酯键，形成双链断裂。2.解析思路：比较CRISPR/Cas9与其他基因操作技术的优势。可以从以下几个方面回答：①高效性：CRISPR/Cas9系统通常具有很高的编辑效率和转化效率。②便捷性：设计新的gRNA相对容易且成本较低，操作流程相对简化。③精确性：虽然存在脱靶问题，但相比早期技术已有显著提高，且可以通过优化gRNA和改进系统来进一步提升。④多targeting：可以同时编辑多个基因位点。⑤可及性：技术门槛相对较低，易于在不同实验室和研究领域推广。3.解析思路：描述体外基因编辑治疗遗传疾病的基本流程。首先，从患者体内采集需要编辑的细胞类型（例如造血干细胞）。然后，将这些细胞在体外培养体系中，利用CRISPR/Cas9等工具进行基因编辑，以纠正致病基因的缺陷或引入治疗性基因。编辑后的细胞需要经过筛选，去除未编辑或错误编辑的细胞，并可能进行扩增。最后，将经过验证的编辑好的细胞回输到患者体内，期望这些细胞能够迁移到病变部位并发挥治疗作用。4.解析思路：列举基因编辑技术的主要伦理争议点。可以从以下几个方面展开：①安全性：脱靶效应可能导致非预期基因改变，引发癌症或其他不可预测的副作用。②可及性与公平性：基因编辑技术的研发和应用成本高昂，可能导致只有富裕人群才能负担得起，加剧社会不平等。③生殖系编辑：对精子、卵子或胚胎进行编辑，可能将遗传改变遗传给后代，引发对“设计婴儿”和人类基因库长期影响的担忧。④身份认同与自然性：对人类基因组进行修改是否改变了“人性”？是否存在“增强”而非“治疗”的意图？⑤知情同意：对于无法给出知情同意的个体（如胚胎），如何处理编辑行为？五、论述题解析思路：围绕基因编辑治疗遗传性血液疾病展开论述。*潜力：首先阐述基因编辑技术（尤其是CRISPR/Cas9）在治疗镰状细胞贫血症和β-地中海贫血等单基因遗传性血液疾病方面的巨大潜力。例如，可以通过体外编辑患者造血干细胞，纠正导致异常血红蛋白生成的致病基因（如HBB基因的点突变），然后将健康的细胞回输体内，使其替代病态细胞，从而根治疾病。可以结合SMA治疗（如Zolgensma）的例子说明其成功前景。*挑战：接着分析面临的挑战。技术层面包括提高编辑效率、降低脱靶效应、优化递送系统（特别是将编辑后的细胞安全有效地输送