2025年上学期高三生物基因编辑技术（如CRISPR）原理与应用试题

2025年上学期高三生物基因编辑技术（如CRISPR）原理与应用试题一、选择题（每题3分，共30分）CRISPR-Cas9系统中，负责识别并切割特定DNA序列的关键组分是（）A.crRNA与tracrRNA的复合体B.Cas9蛋白与sgRNA的复合体C.双链DNA断裂修复酶D.逆转录酶与向导RNA的结合物2025年哈佛-麻省理工博德研究所开发的PrimeEditing3.0系统实现了98.7%的编辑效率，其核心改进在于（）A.消除了所有脱靶效应B.无需PAM序列即可识别靶位点C.将脱靶风险降至百万分之一D.可同时编辑线粒体DNA和核DNA中国科学家开发的CRISPR-Cas12a变体“基因手术刀”的显著特点是（）A.仅能在原核生物中发挥作用B.首次实现灵长类动物多器官同步编辑C.依赖腺病毒载体进行递送D.编辑效率低于传统Cas9系统伦敦大学学院通过表观基因组编辑技术治疗亨廷顿舞蹈症的原理是（）A.修复突变的HTT基因序列B.敲除致病基因的启动子区域C.在不改变DNA序列的情况下关闭致病基因表达D.引入外源正常基因替代突变基因2025年全球CRISPR治疗镰刀型贫血症Ⅲ期临床试验显示，82%受试者实现完全缓解，其治疗费用较2019年降低的主要原因是（）A.病毒载体生产成本下降B.单碱基编辑技术减少了对供体造血干细胞的依赖C.脂质纳米颗粒（LNP）递送效率提升D.自动化基因编辑设备普及斯坦福大学开发的“基因防火墙”系统通过编辑呼吸道细胞实现抗病毒防御，其作用机制类似于（）A.接种灭活疫苗诱导抗体产生B.干扰病毒RNA的逆转录过程C.在宿主基因组中插入抗病毒基因表达单元D.增强干扰素信号通路的天然免疫反应中美联合团队开发的“基因驱动型纳米机器人”治疗乳腺癌的关键步骤是（）A.精准识别癌细胞表观遗传标记并进行局部编辑B.递送化疗药物至肿瘤微环境C.激活免疫系统识别肿瘤抗原D.阻断肿瘤血管生成目前限制CRISPR技术临床应用的首要瓶颈是（）A.编辑效率不足B.脱靶效应无法控制C.体细胞递送系统靶向性有限D.伦理审查流程过长某生物科技公司秘密进行胚胎编辑事件引发争议，哈佛伦理委员会提出的“可遗传编辑三原则”不包括（）A.仅用于治疗致命疾病B.无替代治疗方案C.编辑效果需通过动物实验验证D.接受严格的政府监管2025年《全球基因医疗公平性报告》显示，92%的CRISPR临床试验集中在北美和东亚，造成这一现象的主要原因是（）A.发展中国家缺乏基因编辑技术人才B.专利壁垒导致技术转让受限C.伦理法规差异限制跨国合作D.高收入国家医疗支付能力更强二、非选择题（共70分）（一）填空题（每空2分，共20分）CRISPR系统的天然功能是细菌抵御__________入侵的适应性免疫机制，其中Cas蛋白的作用类似于“分子剪刀”，而__________则负责精准定位靶DNA序列。2025年清华大学团队揭示CRISPR系统起源的关键分子机制，发现其核心组分Cas1-Cas2复合物通过__________方式获取外源DNA片段并整合到细菌基因组中。北京大学王杰研究团队提出整合ACE-tRNA与CRISPR/Cas9技术清除HBV感染的策略，其原理是利用ACE-tRNA修复病毒基因组的__________，同时Cas9切割宿主细胞内的__________。美国西北大学设计的新型“基因快递车”相比传统病毒载体的优势是__________和__________。β地中海贫血的CRISPR治疗中，原材料成本已降至8000美元，但综合治疗费用仍高达48万美元，主要成本来源于__________和__________。（二）简答题（每题10分，共30分）简述CRISPR-Cas9技术与PrimeEditing3.0在编辑机制上的核心区别，并分析后者在临床应用中的优势。2025年科学家实现对线粒体DNA的精准编辑，这一突破解决了传统基因编辑技术的哪些局限？可能为哪些疾病的治疗带来新希望？结合2025年CAR-T细胞编辑的最新进展，说明CRISPR技术如何提升肿瘤免疫治疗的效果。（三）分析题（20分）阅读以下材料，回答问题：材料1：2025年6月，某公司宣布其AI驱动的CRISPR设计平台可将基因编辑方案的研发周期从6个月缩短至2周，且脱靶预测准确率达99.2%。材料2：世界卫生组织调查显示，目前全球仅有12%的国家建立了基因编辑临床应用监管框架，发展中国家患者获得基因治疗的平均等待时间是发达国家的5.3倍。（1）材料1中AI技术如何提升CRISPR系统的研发效率？（6分）（2）结合材料1和材料2，分析基因编辑技术普及过程中面临的技术伦理与全球公平性挑战，并提出解决思路。（14分）参考答案及评分标准（部分）一、选择题B2.C3.B4.C5.B6.C7.A8.C9.C10.B二、非选择题噬菌体；sgRNA（向导RNA）位点特异性整合复制起点；cccDNA（共价闭合环状DNA）降低免疫原性；提高货物装载量临床级细胞培养；长期安全性监测答案要点：CRISPR-Cas9通过Cas9切割靶DNA产生双链断裂，依赖细胞同源重组（HDR）或非同源末端连接（NHEJ）修复实现编辑，易产生插入缺失突变；PrimeEditing3.0通过逆转录酶与pegRNA结合，直接合成目标序列并替换靶位点，无需双链断裂，编辑精度更高（5分）。优势：脱靶效应极低（百万分之一）、可实现任意碱基替换、无需供体DNA模板、对分裂期和非分裂期细胞均有效（5分）。答案要点：传统局限：线粒体DNA位于细胞质，核基因编辑工具难以靶向；线粒体基因组拷贝数多，编辑需实现多拷贝同步修正（4分）。应用前景：Leber遗传性视神经病变（LHON）、线粒体脑肌病（MELAS）、母系遗传性耳聋等线粒体遗传病（6分）。答案要点：敲除CAR-T细胞的PD-1基因，解除肿瘤微环境的免疫抑制（3分）；编辑T细胞受体（TCR）基因，降低移植物抗宿主病（GVHD）风险（3分）；插入细胞因子基因（如IL-12），增强CAR-T细胞在实体瘤中的存活和增殖能力（4分）。答案要点：（1）AI通过深度学习分析海量基因组数据，优化sgRNA设计（2分）；模拟编辑后基因组折叠和蛋白质互作，预测脱靶风险（2分）；自动化筛选最优递送系统和编辑策略（2分）。（2）挑战：①技术垄断加剧医疗资源分配不均；②AI设计可能导致“设计婴儿”伦