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2025年大学生物（基因编辑实验）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 以下哪种基因编辑技术是通过核酸酶对特定基因位点进行切割从而实现基因编辑的？
A. CRISPR/Cas9
B. RNA干扰
C. 锌指核酸酶
D. 以上都是
2. 在基因编辑实验中，用于构建基因载体的工具酶通常不包括以下哪种？
A. 限制性内切酶
B. DNA连接酶
C. 逆转录酶
D. Taq酶
3. 关于CRISPR/Cas9系统中sgRNA的作用，正确的是？
A. 识别并结合目标基因
B. 引导Cas9蛋白到目标位点
C. 参与DNA切割
D. 以上都不对
4. 基因编辑实验中，检测基因编辑效率常用的方法不包括？
A. 测序
B. Western blot
C. 流式细胞术
D. T7E1酶切检测
5. 以下哪种细胞类型相对更适合进行基因编辑实验？
A. 原代细胞
B. 永生化细胞系
C. 干细胞
D. 以上都可以
6. 基因编辑实验中，如何验证新编辑基因的功能？
A. 过表达实验
B. 敲低实验
C. 基因敲除互补实验
D. 以上都是
7. 对于CRISPR/Cas9系统，脱靶效应可能会导致以下哪种结果？
A. 目标基因未被编辑
B. 非目标基因被错误编辑
C. 实验无法进行
D. 不影响实验结果
8. 基因编辑实验中，选择合适的启动子对于基因表达调控至关重要，以下哪种启动子通常具有较强的活性？
A. 组成型启动子
B. 诱导型启动子
C. 组织特异性启动子
D. 以上都一样
9. 在进行基因编辑动物模型构建时，常用的模式动物不包括？
A. 小鼠
B. 大鼠
C. 果蝇
D. 斑马鱼
10. 基因编辑实验中，如何保证实验的安全性？
A. 严格遵守实验室操作规程
B. 对实验材料进行风险评估
C. 采取适当的防护措施
D. 以上都是

第II卷（非选择题 共70分）

（一）填空题（共15分）
答题要求：请在每题的空格中填上正确答案。每空1分。

1. 基因编辑技术主要包括基于核酸酶的技术和基于______的技术。
2. CRISPR/Cas9系统中的Cas9蛋白本质上是一种______酶。
3. 构建基因载体时，常用的载体类型有质粒载体、______载体和病毒载体等。
4. 在基因编辑实验中，为了提高基因编辑效率，可以对sgRNA进行______优化。
5. 检测基因编辑后的细胞克隆，常用的方法有______筛选和______鉴定。

（二）简答题（共20分）
答题要求：简要回答问题，每题10分。

1. 简述CRISPR/Cas9基因编辑技术的基本原理。
2. 说明基因编辑实验中如何设计sgRNA以提高编辑特异性。

（三）实验设计题（共15分）
答题要求：请根据所给的实验目的，设计一个合理的基因编辑实验方案。

实验目的：利用CRISPR/Cas9技术对某细胞系中的特定基因进行敲除，并验证敲除效果。

（四）材料分析题（共10分）
材料：在一项基因编辑实验中，研究人员利用CRISPR/Cas9技术对小鼠肝脏中的基因A进行编辑。实验过程中，他们设计了sgRNA并构建了表达载体，通过尾静脉注射将载体导入小鼠体内。一段时间后，提取小鼠肝脏组织DNA进行测序分析。测序结果显示，部分小鼠的基因A发生了编辑，但同时发现部分小鼠出现了非目标基因的突变。

问题：请分析出现非目标基因突变的可能原因，并提出改进措施。（每题5分）

（五）论述题（共20分）
答题要求：论述基因编辑技术在未来生物医学领域的应用前景及可能面临的挑战。

答案：
第I卷选择题答案：1.C 2.D 3.B 4.B 5.D 6.D 7.B 8.A 9.C 10.D
第II卷填空题答案：1.核酸碱基编辑 2.核酸内切 3.噬菌体 4.序列 5.抗性；测序
第II卷简答题答案：1.CRISPR/Cas9基因编辑技术的基本原理是：sgRNA与目标基因序列互补配对，引导Cas9蛋白结合到目标位点，Cas9蛋白发挥核酸酶活性切割DNA双链，造成DNA双链断裂。细胞自身的DNA修复机制会对断裂处进行修复，在此过程中可实现基因敲除、基因插入等编辑操作。2.设计sgRNA提高编辑特异性可从以下方面着手：首先，选择目标基因上特异性高的区域作为靶点，避免与其他基因有高度同源性。其次，对sgRNA的序列进行优化，减少脱靶可能性。可通过生物信息学工具预测潜在脱靶位点并优化sgRNA序列，还可设计多个sgRNA进行验证，选择脱靶率低且编辑效率高的sgRNA。
第II卷实验设计题答案：实验方案如下：首先，根据目标基因序列设计特异性的sgRNA，并构建CRISPR/Cas9表达载体。然后，将构建好的载体转染到目标细胞系中，可以采用脂质体转染等方法。转染后，通过嘌呤霉素等抗性筛选获得可能发生基因编辑的细胞克隆。接着，提取阳性克隆的基因组DNA，进行PCR扩增目标基因区域，再通过测序分析确定基因编辑情况，如是否发生敲除及敲除类型等。最后，通过Western blot等方法检测目标基因蛋白表达水平，进一步验证敲除效果。
第II卷材料分析题答案：出现非目标基因突变的可能原因：一是sgRNA设计存在缺陷，与非目标基因有一定程度的同源性，导致Cas9蛋白错误结合并切割；二是Cas9蛋白的特异性不足，可能会对一些与目标基因相似的序列进行切割。改进措施：重新设计sgRNA，利用更精确的设计工具和算法，提高其特异性，避免与非目标基因的同源性。对Cas9蛋白进行优化或选择特异性更高的Cas9变体。在实验前进行全面的脱靶效应预测和评估，选择合适的细胞系和实验条件，降低脱靶风险。
第II卷论述题答案：基因编辑技术在未来生物医学领域具有广阔的应用前景。在疾病治疗方面，可用于纠正遗传缺陷，如治疗遗传性单基因病；还能对肿瘤相关基因进行编辑，为癌症治疗提供新策略例如精准敲除致癌基因或编辑免疫细胞增强抗肿瘤能力。在药物研发中，可构建更精准的疾病模型，加速药物筛选和研发进程。然而，该技术也面临诸多挑战。如脱靶效应可能导致不可预测的后果，影响实验安全性和有效性；伦理问题引发广泛关注，如人类生殖细胞基因编辑可能改变人类遗传基因库；技术的准确性和效率还有待进一步提高，以满足大规模临床应用的需求。