2026年生物医学研究考试题基因编辑技术CRISPR的原理与应用

2026年生物医学研究考试题：基因编辑技术CRISPR的原理与应用一、单选题（共10题，每题2分，计20分）1.CRISPR-Cas9系统中，识别和切割目标DNA的分子是？A.gRNAB.Cas9蛋白C.tracrRNAD.CRISPR阵列2.以下哪个不是CRISPR-Cas9系统的基本组成部分？A.拓扑异构酶B.原核免疫重复序列C.间隔序列D.Cas9核酸酶3.CRISPR-Cas9系统最初发现于哪种微生物？A.真菌B.古菌C.原生动物D.后生动物4.在基因编辑中，使用gRNA而非天然tracrRNA的主要原因是什么？A.提高编辑效率B.降低脱靶效应C.增强靶向特异性D.简化设计流程5.CRISPR-Cas9系统在植物基因编辑中，最常使用的载体是？A.病毒载体B.转座子载体C.染色体外DNA（如Ti质粒）D.合成RNA载体6.以下哪个技术不属于CRISPR-Cas9的衍生应用？A.基因敲除B.基因敲入C.基因激活D.表观遗传修饰7.CRISPR-Cas9系统中的“脱靶效应”主要指什么？A.编辑效率降低B.靶向非预期位点C.gRNA稳定性下降D.Cas9蛋白失活8.在单细胞测序中，CRISPR测序（如CITE-seq）主要用于分析什么？A.DNA甲基化B.mRNA表达C.蛋白质修饰D.脱靶突变9.中国科学家在CRISPR技术中，首次实现高效基因编辑的模型是？A.小鼠B.水稻C.拟南芥D.斑马鱼10.CRISPR-Cas12a系统相较于Cas9，其优势在于？A.更高的特异性B.更广的靶向范围C.更低的脱靶率D.更简单的操作流程二、多选题（共5题，每题3分，计15分）1.CRISPR-Cas9系统的基本工作机制包括哪些步骤？A.gRNA识别目标DNAB.Cas9蛋白结合PAM序列C.DNA双链断裂D.修复酶修复断裂位点E.脱靶效应发生2.在农业领域，CRISPR-Cas9可用于改良哪些性状？A.抗病性B.营养成分C.生长周期D.抗逆性E.抗除草剂3.CRISPR-Cas9系统的脱靶效应可能由哪些因素导致？A.gRNA序列不精确B.Cas9蛋白活性过高C.PAM序列识别错误D.DNA修复机制异常E.细胞类型差异4.在临床研究中，CRISPR-Cas9可用于治疗哪些遗传病？A.β-地中海贫血B.病毒感染C.染色体异常D.免疫缺陷E.癌症5.CRISPR-Cas9系统的衍生技术包括哪些？A.碱基编辑（BaseEditing）B.引导编辑（PrimeEditing）C.碱基替换（BaseSubstitution）D.嵌合编辑（Meganucleases）E.多重编辑（Multi-gRNAEditing）三、填空题（共10题，每题1分，计10分）1.CRISPR-Cas9系统中的gRNA由__tracrRNA__和__crRNA__拼接而成。2.PAM序列是Cas9蛋白识别__目标DNA__的必需序列。3.CRISPR-Cas9系统最初在__古菌__中被发现。4.在基因敲除实验中，常用的sgRNA设计原则是__完全匹配目标序列__。5.CRISPR-Cas9系统在动物模型中最常用于__基因功能研究__。6.脱靶效应是指Cas9在__非目标位点__进行切割。7.中国科学家在CRISPR技术中，首次实现高效编辑的作物是__水稻__。8.CRISPR-Cas12a系统对__单链DNA__具有特异性。9.在单细胞测序中，CITE-seq结合CRISPR技术用于__表观遗传分析__。10.CRISPR-Cas9系统的碱基编辑技术可实现对__单个碱基__的精准替换。四、简答题（共5题，每题5分，计25分）1.简述CRISPR-Cas9系统的基本工作原理。2.解释gRNA在CRISPR-Cas9系统中的作用及其设计要点。3.CRISPR-Cas9系统在农业中的应用有哪些实例？4.如何减少CRISPR-Cas9系统的脱靶效应？5.CRISPR-Cas9系统的衍生技术在临床研究中的优势是什么？五、论述题（共2题，每题10分，计20分）1.结合中国科研进展，论述CRISPR-Cas9系统在遗传病治疗中的潜力与挑战。2.比较CRISPR-Cas9、Cas12a和Cas12b系统的异同，并分析其在不同领域的应用前景。答案与解析一、单选题答案与解析1.B-Cas9蛋白是CRISPR-Cas9系统中的核酸酶，负责切割目标DNA。gRNA负责识别靶向序列，但切割功能由Cas9执行。2.A-CRISPR-Cas9系统的基本组成部分包括CRISPR阵列（重复序列和间隔序列）、gRNA和Cas9蛋白。拓扑异构酶不参与该系统。3.B-CRISPR-Cas9系统最初在古菌中进化，用于抵御病毒感染。4.C-使用gRNA（tracrRNA和crRNA拼接体）而非天然tracrRNA可降低脱靶效应，提高靶向特异性。5.C-植物基因编辑中常用Ti质粒（如农杆菌介导）或农杆菌转化系统。6.D-CRISPR-Cas9系统主要用于基因敲除、敲入、激活等，表观遗传修饰需结合其他技术（如DNMT抑制剂）。7.B-脱靶效应指Cas9在非目标位点进行切割，导致意外突变。8.B-CITE-seq结合CRISPR技术可原位检测mRNA表达和表观遗传标记。9.B-中国科学家在水稻中首次实现高效CRISPR编辑，发表于《NatureBiotechnology》。10.A-Cas12a（Cpf1）对gRNA序列要求更低，特异性更高。二、多选题答案与解析1.A、B、C、D、E-全部是CRISPR-Cas9的工作步骤：gRNA识别目标DNA、Cas9结合PAM序列、DNA双链断裂、修复酶修复、脱靶效应可能发生。2.A、B、C、D、E-CRISPR可用于改良作物抗病性、营养成分、生长周期、抗逆性和抗除草剂等。3.A、B、C、D、E-脱靶效应由gRNA不精确、Cas9活性高、PAM识别错误、DNA修复机制异常或细胞类型差异导致。4.A、C、D、E-CRISPR可用于治疗β-地中海贫血、染色体异常、免疫缺陷和癌症，但病毒感染需结合其他抗病毒策略。5.A、B、C、E-碱基编辑、引导编辑、多重编辑是CRISPR衍生技术；嵌合酶（Meganucleases）不属于CRISPR系统。三、填空题答案与解析1.tracrRNA和crRNA-gRNA由tracrRNA和crRNA拼接而成，通过PAM序列引导Cas9识别目标DNA。2.目标DNA-PAM序列是Cas9识别目标DNA的必需序列，位于靶向序列3'端。3.古菌-CRISPR-Cas9系统最初在古菌中发现，后应用于真核生物。4.完全匹配目标序列-sgRNA设计需与目标序列高度匹配，避免脱靶。5.基因功能研究-CRISPR在动物模型中主要用于基因功能筛选和验证。6.非目标位点-脱靶效应指Cas9在非目标位点切割DNA，导致意外突变。7.水稻-中国科学家在《NatureBiotechnology》报道水稻高效CRISPR编辑。8.单链DNA-Cas12a对单链DNA具有特异性，而Cas9对双链DNA切割。9.表观遗传分析-CITE-seq结合CRISPR可原位检测表观遗传标记。10.单个碱基-碱基编辑技术可精准替换单个碱基，无需双链断裂。四、简答题答案与解析1.CRISPR-Cas9系统的工作原理-gRNA识别目标DNA序列，Cas9蛋白结合PAM序列后切割DNA双链，细胞通过NHEJ或HDR修复断裂位点，实现基因编辑。2.gRNA的作用及设计要点-gRNA负责识别靶向序列，其设计与目标序列的完全匹配性、避免PAM邻近序列不匹配是关键。3.CRISPR在农业中的应用实例-水稻抗病改良、玉米抗除草剂、小麦营养成分提升等。4.减少脱靶效应的方法-优化gRNA设计、筛选低脱靶Cas变体、结合表观遗传修饰抑制脱靶等。5.衍生技术的临床优势-碱基编辑和引导编辑可实现无双链断裂的精准编辑，降低脱靶风险。五、论述题答案与解析1.CRIS