2026年生物竞赛培训资料高阶题解析与实战模拟

2026年生物竞赛培训资料：高阶题解析与实战模拟一、选择题（每题3分，共15题）（注：本题考查分子生物学与遗传学前沿技术，结合我国基因编辑研究进展。）1.下列关于CRISPR-Cas9技术的叙述，正确的是A.Cas9蛋白识别靶位点时依赖RNA引物B.当gRNA序列与靶位点不匹配时，Cas9仍可切割DNAC.CRISPR-Cas9系统最初发现于古菌的免疫系统D.基于CRISPR-Cas9的基因敲除实验无需构建基因靶点图谱2.在果蝇中，红眼（R）对白眼（r）为显性。若用PCR技术检测某个体是否为纯合子，以下哪种引物设计最为合理？A.仅使用R基因的保守序列引物B.同时设计R基因和r基因的引物，通过产物长度区分C.仅使用r基因的保守序列引物，因隐性纯合子无表达D.设计跨外显子-内含子边界的引物，利用酶切区分杂合子3.某研究团队利用RNA干扰技术沉默了拟南芥中的某个基因，发现植株抗病性增强。该基因最可能的功能是A.甲基转移酶，参与DNA复制调控B.信号转导蛋白，介导病原菌感知C.激素合成酶，调控植物生长发育D.解旋酶，参与RNA转录过程4.人类基因组计划完成后，二代测序技术（NGS）的主要突破在于A.大幅降低了测序成本，但仍需大量生物信息学分析B.实现了单碱基分辨率测序，但无法检测结构变异C.基于荧光探针技术，适用于小片段基因组测序D.直接读取蛋白质序列，无需基因转录步骤5.在动物细胞培养中，使用siRNA抑制某基因表达后，发现细胞周期阻滞于G1期。该基因可能参与A.DNA修复过程，因突变积累导致细胞凋亡B.细胞周期蛋白（Cyclin）的合成，调控CDK活性C.细胞凋亡信号通路，因抑癌基因失活D.激素分泌，因转录因子表达下调6.某课题组通过全基因组关联分析（GWAS）发现某SNP位点与作物抗倒伏性相关。为验证其作用机制，最合适的实验是A.构建纯合子突变体，观察表型差异B.直接测定该SNP对蛋白质结构的影响C.使用CRISPR技术敲除该基因，检测表型变化D.通过荧光定量PCR检测相关基因表达水平7.线粒体DNA（mtDNA）突变会导致人类遗传病，如Leber遗传性视神经病（LHON）。以下哪项解释最合理？A.mtDNA编码的tRNA缺失导致氨基酸合成障碍B.mtDNA复制依赖核基因编码的酶，突变影响其修复C.LHON患者存在特定的SNP，破坏了氧化磷酸化功能D.mtDNA母系遗传，突变在男性中表现更严重8.在植物中，光敏色素（Phytochrome）的主要功能是A.直接调控基因表达，无需磷酸化修饰B.通过G蛋白偶联受体介导信号转导C.参与叶绿体发育，因与类胡萝卜素结合D.在黑暗中降解，通过可逆氧化还原循环感知光周期9.某实验发现，敲除秀丽隐杆线虫中的Hedgehog（Hh）基因后，胚胎发育异常。Hh信号通路在动物中的保守功能是A.调控神经嵴细胞分化，如黑素细胞形成B.介导细胞粘附，因其编码钙粘蛋白受体C.参与DNA复制调控，因其与PCNA相互作用D.促进血管生成，因其激活VEGF表达10.在微生物中，朊病毒（Prion）致病机制的关键特征是A.通过逆转录整合到宿主基因组B.诱导细胞凋亡，因其产生毒性蛋白C.变性正常的蛋白质（PrP）形成错误折叠体D.直接破坏核糖体，导致蛋白质合成终止11.某研究团队发现，过表达WRKY转录因子可增强水稻抗旱性。WRKY蛋白的典型结构特征是A.含有锌指结构域，直接结合DNA保守序列B.具有激酶活性，通过磷酸化调控下游基因C.包含跨膜结构域，介导膜蛋白相互作用D.含有核定位信号，因其在细胞质中合成12.在人类基因组中，长链非编码RNA（lncRNA）的主要功能是A.直接编码蛋白质，因其具有开放阅读框B.调控染色质结构，如组蛋白修饰C.介导mRNA降解，因其与靶mRNA结合D.参与翻译起始，因其与核糖体结合13.某基因编辑实验中，使用TALEN技术成功敲除小鼠的某个基因。TALEN技术的优势在于A.可在体外高效转录，无需体外转录（IVT）B.通过FokI酶双链断裂，提高靶向精度C.直接修复基因突变，因其含修复模板D.适用于所有真核生物，因其结构高度保守14.在生态遗传学中，中性突变理论认为某些基因变异的频率变化主要受A.自然选择压力，因其影响生存适应性B.遗传漂变，因其无功能效应C.水平基因转移，因其在物种间传播D.基因流，因其通过个体迁徙扩散15.某研究团队发现，特定RNA干扰（RNAi）可抑制流感病毒复制。RNAi的分子机制涉及A.siRNA依赖RISC复合体切割mRNAB.miRNA通过mRNA翻译抑制发挥作用C.长链非编码RNA干扰病毒包装过程D.反义寡核苷酸直接阻断病毒转录二、简答题（每题10分，共5题）（注：本题考查我国重要经济作物（如小麦、水稻）的遗传改良与分子育种。）1.简述分子标记辅助选择（MAS）在作物育种中的原理及其局限性。（要求：说明MAS如何通过多基因/QTL定位提高育种效率，并分析其无法完全替代全基因组选择的原因。）2.解释基因编辑技术在抗除草剂作物开发中的应用，并讨论其可能引发的伦理争议。（要求：描述CRISPR-Cas9如何靶向修饰抗除草剂基因（如EPSPS），并列举公众对基因编辑作物的担忧。）3.比较RNA干扰与CRISPR-Cas9技术在病原菌防治中的优缺点。（要求：分析RNAi对植物抗病性的瞬时性特点，对比Cas9的不可逆性优势。）4.在人类遗传病研究中，全外显子组测序（WES）如何帮助解析复杂疾病遗传机制？（要求：说明WES如何通过捕获蛋白质编码区变异，结合生物信息学方法筛选候选基因。）5.论述表观遗传修饰（如DNA甲基化、组蛋白修饰）在环境适应中的动态调控作用。（要求：举例说明表观遗传如何介导植物对盐胁迫的响应，并解释其可遗传性。）三、实验设计题（每题15分，共2题）（注：本题考查实验设计能力，结合我国农业生物技术产业布局。）1.背景：某研究团队发现，小麦中某个基因（暂称Wdx）的过表达可增强抗旱性。请设计实验验证Wdx是否通过调控渗透调节物质（如脯氨酸）合成发挥功能。（要求：提供实验方案，包括突变体构建、表型分析、代谢产物检测及数据统计分析。）2.背景：蓝莓在我国北方种植易受霜冻害。请设计实验探究低温胁迫下，蓝莓中沉默RNA干扰沉默复合体（RISC）的调控机制。（要求：说明实验流程，如低温处理、RISC活性检测、下游基因表达验证，并解释实验结果的意义。）四、论述题（20分）（注：本题考查遗传学与生物技术的交叉应用，结合我国生物制药产业发展。）题目：论述基因治疗在治疗遗传性肝病的应用前景与面临的科学挑战，并分析我国在相关领域的技术优势与政策支持方向。（要求：结合当前AAV载体技术、细胞编辑技术进展，讨论体内基因修复的可行性，并指出临床转化中的伦理与法规问题。）答案与解析一、选择题答案与解析1.C-解析：CRISPR-Cas9系统源于古菌的适应性免疫系统，通过CRISPR序列记录病原体信息。gRNA需与靶位点完全匹配，否则Cas9无法切割；PCR检测需设计基因靶点特异性引物。2.B-解析：杂合子（Rr）PCR产物可能存在酶切差异，但仅使用单一基因引物无法区分纯合子。跨外显子引物可通过酶切或长度分析判断基因型。3.B-解析：病原菌感知通常依赖细胞表面受体，沉默信号转导蛋白可阻断早期感染。甲基转移酶与表观遗传相关，激素合成酶调控生长，解旋酶参与转录，均与题干矛盾。4.A-解析：NGS大幅降低测序成本，但仍需生物信息学处理（如组装、变异检测）。单碱基分辨率依赖三代测序，结构变异检测依赖捕获测序或重测序。5.B-解析：细胞周期调控依赖Cyclin-CDK复合体，siRNA抑制Cyclin表达将阻滞G1期。DNA修复、细胞凋亡、激素分泌均与题干表型不符。6.C-解析：验证GWAS结果需敲除候选基因，直接观察表型变化可排除假阳性。其他选项或无法验证基因功能，或存在间接性。7.C-解析：LHON与mtDNA特定SNP（如G11778A）导致复合体I功能缺失，影响ATP合成。其他选项或描述错误，或与LHON无关。8.D-解析：光敏色素通过可逆氧化还原循环感知红/远红光，黑暗中Pr（暗）转化为P（红），参与光周期调控。其他选项或机制错误，或功能不符。9.A-解析：Hh信号通路调控神经嵴细胞分化（如黑素细胞、神经节）。其他选项或描述错误，或功能与题干矛盾。10.C-解析：朊病毒致病机制在于异常PrP（PrPSc）诱导正常PrP（PrPC）聚集。其他选项或机制错误，或与朊病毒无关。11.A-解析：WRKY转录因子典型结构为锌指域，识别TATA盒或CACGTG盒。激酶活性、膜结构、核定位均与WRKY无关。12.B-解析：lncRNA主要通过染色质修饰调控基因表达，如H3K27me3抑制。其他选项或描述错误，或功能与题干矛盾。13.B-解析：TALEN通过FokI酶双链断裂提高靶向精度，因其结构依赖FokI二聚化。其他选项或描述错误，或技术优势不符。14.B-解析：中性突变理论认为无功能效应的基因变异受遗传漂变影响，如中性SNP频率波动。其他选项或机制错误，或与中性理论矛盾。15.A-解析：RNAi通过siRNA切割mRNA抑制病毒复制，RISC是关键复合体。其他选项或机制错误，或与RNAi作用方式不符。二、简答题答案与解析1.答案：-原理：MAS利用与目标性状连锁的分子标记，通过PCR检测标记遗传，间接筛选携带优良基因的个体，加速育种进程。-局限性：①多基因/QTL效应难以完全解析；②标记与性状连锁可能随世代分离；③无法检测非孟德尔遗传的基因互作。2.答案：-应用：CRISPR-Cas9可定点修饰抗除草剂基因（如EPSPS），如将草甘膦抗性位点突变，提高作物耐受性。-伦理争议：①基因编辑作物可能产生非预期毒性；②对非靶基因的影响；③生态风险（如竞争性增强）。3.答案：-RNAi：瞬时性、需内源RNAi通路，但作用持久；缺点是脱靶效应、难以靶向密码子。-CRISPR-Cas9：不可逆性、可靶向任何位点；缺点是技术门槛高、可能引发脱靶突变。4.答案：-机制：WES捕获外显子组，覆盖约85%蛋白编码基因，通过生物信息学筛选SNP、indel、CNV等变异，结合家族遗传或功能实验验证。5.答案：-机制：盐胁迫下，表观遗传修饰（如DNA甲基化）可动态调控渗透调节基因表达（如脯氨酸合成酶），且可通过生殖细胞传递适应性状。三、实验设计题答案与解析1.答案：-实验方案：①突变体构建：使用CRISPR-Cas9敲除Wdx基因，获得纯合突变体（WdxKO）。②表型分析：对比野生型与突变体在干旱条件下的存活率、叶绿素含量、萎蔫率。③代谢检测：提取叶片脯氨酸，通过HPLC或GC-MS检测含量差异。④数据分析：统计表型差异，结合代谢数据验证Wdx对脯氨酸合成的影响。2.答案：-实验流程：①低温处理：将蓝莓植株置于4℃处理24h，提取RNA检测RISC活性（如荧光定量PCR检测siRNA）。②下游基因验证：通过qPCR检测RISC调控的靶基因表达变化。③结果分析：低温诱导RISC活性，验证其参与胁迫响应，解释RNAi沉默机制。四、论述题答