合成生物学基因回路设计辅助技师考试试卷及答案

合成生物学基因回路设计辅助技师考试试卷及答案一、填空题（共10题，每题1分）1.基因回路中，RNA聚合酶结合启动转录的元件是______。2.CRISPR系统中引导Cas蛋白靶向DNA的小RNA是______。3.原核生物翻译起始的关键序列是______（与16SrRNA互补）。4.质粒自主复制的核心元件是______。5.终止转录的DNA元件是______。6.合成生物学“生物正交”系统的核心是元件不干扰______功能。7.原核常用组成型启动子如______（举1例）。8.基因表达调控的两个主要层次是转录调控和______调控。9.过表达代谢途径限速酶可______目标产物合成。10.基因回路动力学模型预测元件______的变化。二、单项选择题（共10题，每题2分）1.以下属于诱导型启动子的是？A.PlacB.PT7C.PrrnBD.以上都不是2.RBS序列位于基因的哪个区域？A.编码区上游B.编码区内部C.终止子下游D.启动子下游、编码区上游3.dCas9蛋白的功能是？A.切割DNAB.结合DNA但不切割C.降解RNAD.促进转录4.决定质粒拷贝数的元件是？A.启动子B.复制起点C.终止子D.抗性基因5.不需要ρ因子的终止子是？A.内在终止子B.依赖ρ的终止子C.所有终止子D.无6.基因回路正交性的核心目标是？A.高效表达B.不干扰宿主C.结构简单D.产量高7.最常用的荧光报告基因是？A.GFPB.RFPC.YFPD.BFP8.不属于基因编辑工具的是？A.CRISPR/Cas9B.TALENC.ZFND.GFP9.代谢流调控的关键是？A.过表达所有酶B.调控限速步骤C.敲除所有竞争途径D.增加底物10.合成生物学回路设计软件是？A.SnapGeneB.MATLABC.ExcelD.Word三、多项选择题（共10题，每题2分）1.基因回路核心元件包括？A.启动子B.RBSC.编码区D.终止子2.诱导型启动子的诱导物有？A.IPTGB.阿拉伯糖C.四环素D.葡萄糖3.CRISPR/dCas9可用于？A.转录激活B.转录抑制C.碱基编辑D.基因敲除4.回路正交性设计原则包括？A.元件非宿主来源B.无交叉反应C.表达量可控D.产物无毒5.合成生物学常用软件有？A.iGEMRegistryB.BenchlingC.SnapGeneD.COBRAToolbox6.代谢流调控策略有？A.过表达限速酶B.敲除竞争途径C.引入异源酶D.调控底物转运7.基因表达调控元件包括？A.启动子B.增强子C.绝缘子D.终止子8.生物传感器类型有？A.转录型B.翻译型C.代谢物传感器D.光传感器9.质粒载体选择需考虑？A.复制起点B.抗性标记C.多克隆位点D.宿主兼容性10.回路稳定性影响因素有？A.元件交叉干扰B.宿主代谢负担C.元件突变D.环境变化四、判断题（共10题，每题2分）1.启动子仅存在于原核生物中。（）2.RBS是原核翻译起始的必需元件。（）3.所有终止子都需要ρ因子。（）4.CRISPR/Cas9仅用于基因敲除。（）5.质粒必须有复制起点才能复制。（）6.正交性指元件不干扰宿主代谢。（）7.荧光蛋白仅能作为报告基因。（）8.代谢流调控仅改变酶表达量。（）9.回路设计无需考虑宿主代谢。（）10.dCas9无切割活性但可结合DNA。（）五、简答题（共4题，每题5分）1.简述启动子的功能及分类。2.说明RBS在翻译起始中的作用。3.简述CRISPR/dCas9在回路调控中的应用。4.简述回路正交性设计的基本原则。六、讨论题（共2题，每题5分）1.如何平衡回路元件表达强度与宿主代谢负担？2.举例说明生物传感器在基因回路中的应用。---答案部分一、填空题答案1.启动子2.sgRNA（单导RNA）3.RBS（核糖体结合位点）4.复制起点（ori）5.终止子6.宿主细胞7.PT7（或Plac组成型突变型）8.翻译9.增强10.表达量二、单项选择题答案1.A2.D3.B4.B5.A6.B7.A8.D9.B10.A三、多项选择题答案1.ABCD2.ABC3.ABC4.ABCD5.ABCD6.ABCD7.ABCD8.ABCD9.ABCD10.ABCD四、判断题答案1.×2.√3.×4.×5.√6.√7.×8.×9.×10.√五、简答题答案1.启动子功能及分类：启动子是RNA聚合酶结合并启动转录的DNA序列，调控基因表达强度。按表达特性分三类：①组成型启动子：持续转录（如原核PT7、真核CMV）；②诱导型启动子：需诱导物（IPTG诱导Plac、阿拉伯糖诱导Pbad）激活；③阻遏型启动子：受阻遏物（如葡萄糖）抑制。不同强度启动子是回路调控的核心工具。2.RBS的翻译起始作用：RBS（Shine-Dalgarno序列）位于原核mRNA编码区上游，与16SrRNA3'端互补结合，引导核糖体小亚基准确结合到起始密码子（AUG），启动翻译。RBS的互补性和空间结构决定核糖体结合效率，进而调控蛋白表达量——设计时可通过调整互补程度精准控制元件表达强度。3.CRISPR/dCas9的回路调控应用：dCas9无DNA切割活性，可结合特定DNA序列，用于：①转录激活：与VP64等激活因子融合，靶向启动子增强表达；②转录抑制：与KRAB等阻遏因子融合，阻碍RNA聚合酶结合；③碱基编辑：与脱氨酶融合，实现单碱基替换；④多基因调控：同时靶向多个基因，构建复杂回路。特异性高、可编辑性强。4.回路正交性设计原则：正交性指元件不干扰宿主且无交叉反应，原则包括：①异源元件优先：选用宿主无的元件（如噬菌体元件用于真核）；②无交叉反应：启动子仅被设计调控因子激活，RBS仅被设计核糖体结合；③表达量可控：通过启动子/RBS调整表达量，避免代谢负担；④产物无毒：回路产物不损伤宿主，保证长期稳定。六、讨论题答案1.平衡元件表达与宿主负担的方法：①元件强度优化：选用弱启动子（如Plac弱突变型）、调整RBS互补性，精准控制每个元件表达量；②代谢监测：用GFP报告基因实时监测宿主生长，若抑制则降低表达；③宿主改造：敲除竞争途径（如副产物合成），引入代谢分流酶；④诱导型调控：用诱导型启动子控制关键元件，仅在需要时激活（如发酵后期诱导限速酶）。例如，IPTG诱导Plac驱动GFP，既实现表达又减少持续负担。2.生物传感器在回路中的应用举例：生物传感器将环境信号转化为基因表达信号，如：①阿拉伯糖传感器：大肠杆菌araC