第一章 合成生物学介绍

第一章 单元测验

1、合成生物学的研究内容包括:
    A、生物大分子的合成与模块化
    B、生物基因组的合成、简化与重构
    C、合成代谢网络
    D、基因线路的设计与构建
    E、细胞群体系统及多细胞体系统研究

2、合成生物学的主要特点是:
    A、工程化的特点
    B、广泛使用数学模拟工具
    C、标准化零件的特点
    D、贡献共享的特点
    E、网络分析是其核心内容之一

3、与基因工程相比较,合成生物学的特点包括:
    A、工程化的特点
    B、广泛使用数学模拟工具
    C、标准化零件的特点
    D、学科交叉的特点
    E、网络分析是其核心内容之一

4、合成生物学在生物医药领域里的应用体现在哪些方面:
    A、开发天然药物
    B、免疫细胞设计
    C、研制诊断试剂盒
    D、开发生产疫苗
    E、个体化医疗

5、生物安全包括哪些方面?
    A、合成生物的泄露对研究人员造成的伤害
    B、合成生物的泄露对公共环境造成的伤害
    C、运用合成生物技术合成致命性的病原体,并用于恐怖袭击
    D、用合成生物技术发动生化战争
    E、用合成生物技术合成新的或已经灭绝的物种以增加生物多样性

6、美国总统生命伦理委员会对发展合成生物学提出的原则包括:
    A、公共受益原则
    B、责任管理原则
    C、学术自由和责任原则
    D、民主评议原则
    E、公平公正原则

7、现代生命科学的发展历史上,所经历的3次革命是:
    A、分子生物学革命
    B、遗传工程革命
    C、基因组学革命
    D、蛋白质组学革命
    E、合成生物学革命

8、2000年,合成生物学作为一项新的研究领域正式诞生的标志是:
    A、人工合成脊髓灰质炎病毒
    B、构建双稳态基因调控开关
    C、在大肠杆菌中成功建立合成青蒿素的网络
    D、构建生物振荡器
    E、人工合成了噬菌体φX174的基因组

9、合成生物学在哪些领域具有较大的应用前景?
    A、生物医药领域
    B、新能源生产领域
    C、新材料领域
    D、环境领域
    E、农业生产领域

10、按照功能,遗传线路可以分为逻辑遗传线路和功能遗传线路。

11、合成生物学就是从头设计和构建自然界中不存在的生物系统,也包括改造现有的生物系统。

12、合成生物学是汇聚研究范式的典型。

13、汇聚技术是生物医学领域的新手段。

14、合成生物学存在巨大潜在危险,如制造病毒等生化武器,因此人类不应该去发展合成生物学。

15、一旦合成生物学知识被别有用心的人滥用,如果这不是科学家的意愿,科学家就可以不负任何责任。

16、从核心技术角度出发,可以认为,合成生物学是按照一定的规律和已有的知识,设计和建造新的生物部件、装置和系统;或者重新设计已有的天然生物系统,从而为人类的特殊目的服务。

17、合成生物学打破了“生命”与“非生命”的界限,可以从头合成人工的生命。

第一章 单元作业

1、请以3个问题为线索,写一篇不少于500字的短文来回答这3个问题。本次作业成绩,占最后总成绩的10%。 Q1:如果真的有恐怖分子用生物武器进行袭击,你认为可能的袭击方式有哪些?每种袭击方式该如何应对? Q2:通常哪些场所是恐怖分子袭击的主要目标?针对这些目标,我们应该如何加强防御? Q3:打击/约束可能的生物恐怖袭击者的法宝是什么?我们将如何遏制和粉碎生物恐怖活动的威胁?

第二章 标准化的生物合成系统

第二章 单元测验

1、组成性启动子,通常启动哪些基因的表达:
    A、报告基因
    B、奢侈基因
    C、管家基因
    D、抗性基因
    E、应激蛋白基因

2、能与阻遏蛋白相结合的调控序列,叫做
    A、RBS
    B、Operon
    C、Promoter
    D、Operator
    E、SD序列

3、关于核糖体结合位点的叙述,错误的是:
    A、核糖体结合位点缩写为RBS,是能与核糖体结合的RNA序列。
    B、原核生物的核糖体结合位点又称为SD序列。
    C、原核生物核糖体结合位点富含嘌呤结构,能与富含嘧啶的16SrRNA3'端结合。
    D、RBS与核糖体结合的强度,取决于其自身的结构及其与AUG之间的距离。
    E、核糖体结合位点可以启动基因的转录。

4、关于“系统”的描述,错误的是:
    A、是多个装置组成的更加复杂的级联线路,或者调控网络。
    B、不同装置之间可通过串联、并联、前馈、反馈等连接,形成系统。
    C、转录水平的调控网络,是常见的系统。
    D、基因振荡器、脉冲发生器、反馈环路都属于系统。
    E、若干个生物模块,可以组成系统。

5、关于生物模块(biological module)叙述错误的是:
    A、是一组细胞内区域化的生物装置。
    B、生物模块会执行特定的复杂功能。
    C、生物模块在细胞内,是与Part、Device和System并列的一个层次结构。
    D、是为了降低合成生物系统的复杂程度而提出来的概念,强调“功能独立”。
    E、细胞内的生物模块,往往是具有特定功能的途径,如代谢途径、信号转导途径等。

6、RIPS是用于衡量哪一个水平的标准化量值?
    A、转录水平
    B、翻译水平
    C、代谢水平
    D、复制水平
    E、信号传递水平

7、生物系统的标准化包括:
    A、装配零部件的物理标准化
    B、生物功能的定量分析标准化
    C、标准零部件的注册登记
    D、解耦方法的标准化
    E、系统操作标准化

8、合成生物学工程化的研究策略中涉及的概念有:
    A、标准化
    B、层次化
    C、解耦
    D、连接
    E、抽提

9、相比于基因工程,合成生物学又拓展出的一些工具包括:
    A、同尾酶
    B、PCR
    C、DNA的从头合成
    D、标准化
    E、抽提

10、合成生物系统的层次包括:
    A、Module
    B、Part
    C、System
    D、BioBrick
    E、Device

11、下列哪些可以成为生物砖?
    A、报告基因
    B、复制子
    C、酶切位点
    D、选择标记
    E、引物序列

12、常见Device的种类有:
    A、蛋白质生成装置
    B、转换器
    C、基因开关
    D、接收器
    E、逻辑门

13、关于生物积块(Biobuilder)的描述,正确的是:
    A、也叫生物砖,是标准化的生物元件。
    B、生物积块有大有小,Part、Device和System都可能成为生物积块。
    C、生物积块都具有标准的酶切位点。
    D、是合成生物系统的基本单元,彼此之间可以互相连接。
    E、生物模块也可以成为生物积块。

14、下列哪些是组合型Part (composite part) ?
    A、蛋白质生成装置
    B、转换器
    C、RBS
    D、启动子
    E、增强子

15、一个标准的生物砖BioBrick,它的前缀和后缀中含有哪些限制性内切酶的酶切位点?
    A、PstI
    B、XhoI
    C、EcoRI
    D、XbaI
    E、SpeI

16、常见的报告基因包括:
    A、GFP
    B、LacZ
    C、LacY
    D、LacA
    E、荧光素酶

17、标准量化系统包括哪些要素?
    A、标准的前后缀
    B、技术进步
    C、报告基因
    D、PoPS
    E、RIPS

18、β-半乳糖苷酶是最常用、最成熟的一种报告基因。其主要用途包括:
    A、用于研究启动子的效率和启动子不同位点突变对表达效率的影响。
    B、用于研究表达系统中RBS、增强序列等调控序列的功能。
    C、用来衡量载体的表达特性和外源物质对表达调控的影响。
    D、以融合基因的形式用于研究外源基因的表达及其规律。
    E、用于研究蛋白质在细胞内的表达位置。

19、对于一个底盘生物体来讲,其固有“噪声”包括:
    A、细胞周期不同
    B、细胞大小不同
    C、细胞营养状况不同
    D、细胞遗传背景的不同
    E、转录或翻译的随机性

20、关于PoPS,叙述正确的是:
    A、是衡量基因转录水平的一个量值,是转录水平的通用信号载体。
    B、在基因线路中,PoPS相当于电路中的电流。
    C、指RNA聚合酶每秒钟通过DNA分子上某一点的数量。
    D、也称为PAR,指每秒钟到达某一特定DNA位点的RNA聚合酶的数量。
    E、PoPS的概念可以规范人们对基因线路进行表征。

21、自下而上的研究策略主要用于分析阶段。

22、解耦和抽提是分析阶段的研究方法。

23、标准化贯穿合成生物学研究的始终。

24、解耦是把复杂问题简单化的过程,即把复杂问题分解成简单问题,把复杂系统分解成简单要素的过程。

25、抽提包括建立装置和模块的层次,允许不同层次间的分离和有限的信息交换、开发重设计的和简化的装置/模块、构建具有统一接口的部件库等等。

26、合成生物系统的标准化,包括对生物功能进行定义及特征描述,建立识别生物部件的方法,生物部件的测量,以及标准生物部件的注册登记等等。

27、标准化是所有工程学科的关键部分。

28、与启动基因表达有关的DNA序列,叫做启动子。

29、启动子可以分为组成性启动子和可调控的启动子。

30、Operator就是指原核生物基因表达调控的操纵子。

31、终止子能完全终止转录,RNA聚合酶到这里都会从DNA上脱落下来。

32、转录终止子包括UAA、UAG、UGA。

33、Part是指具有一定功能的DNA序列,是最基本的生物积块。

34、生物装置Device,也可以认为是组合型part。

35、生物砖(BioBrick)就是标准的生物零件,像其他行业的标准零件一样,生物砖彼此之间可以相互组合连接,也可以拆卸后再同其他零件重新组合。

36、一个标准的生物砖(BioBrick),其前后缀之间不能含有EcoRI酶切位点。

37、GFP是一种常见指示蛋白,可以在蓝光的激发下,呈现出绿色荧光。通过不同位点的氨基酸突变,可以使其呈现蓝、黄、红等不同的颜色。

38、在一个基因线路中,启动子相当于电池,可以产生RIPS流。

39、发展标准化测量系统,有助于对生物积块进行规范化表征。

40、报告基因不仅可以用来指示基因表达的数量,还可指示表达蛋白的位置。

第三章 合成生物系统的逻辑结构

第三章 单元测验

1、关于单输入SIM的叙述,错误的是:
    A、是主模块的输出,作为下层分模块的输入的一种逻辑结构。
    B、一般只有一个主模块,但下层分模块通常有多个。
    C、可以实现一组基因的共同表达。
    D、可以实现一组基因的时序表达。
    E、主模块的表达产物,只能是激活因子,不可以是阻遏子。

2、关于多输入MIM结构的叙述,错误的是:
    A、多输入模块也是串联的结构。
    B、MIM表示一组调控因子共同调控一组基因。
    C、MIM相当于一个逻辑门阵列,多路输入进行组合运算以后控制下游模块。
    D、多个调控因子对下游基因的调控必需是一致的,否则会造成资源浪费。
    E、MIM结构在转录水平和神经网络中都非常常见。

3、关于遗传线路中的前馈,描述错误的是:
    A、前馈是表示上游基因可通过直接和间接途径,调控下游基因的控制结构。
    B、前馈结构包括一致性前馈和非一致性前馈。
    C、在一致性前馈中,两条途径对输出模块的调控作用是相同的。
    D、一致性前馈中又包括“与”门前馈和“或”门前馈。
    E、与反馈类似,前馈也是当模块的输出量出现偏差之后采取的一种调控形式。

4、乳糖操纵子的调控序列包括:
    A、启动子
    B、操纵序列/操纵基元
    C、LacZ
    D、LacI
    E、CAP结合位点

5、从功能上讲,基因的逻辑拓扑结构包括:
    A、前馈
    B、反馈
    C、串联
    D、并联
    E、逻辑门

6、下列叙述中正确的是:
    A、“与”门逻辑的C1-FF结构,可以看作是一个“信号敏感性延迟”单元。
    B、“或”门逻辑的C1-FF结构,可以看作是一个“持续性检测”单元。
    C、非一致性前馈I1-FF可以看作是一个脉冲发生器。
    D、非一致性前馈I1-FF可以看作是一个响应加速器。
    E、反馈抑制和非一致性前馈I1-FF都具有加速响应功能。

7、关于反馈的叙述,正确的是:
    A、反馈又叫做反馈回路。
    B、反馈分为正反馈和负反馈。
    C、正反馈比负反馈的系统更稳定。
    D、反馈结构会使基因线路的调控更精确。
    E、基因的表达和代谢途径都存在反馈调节。

8、关于前馈和反馈的关系,叙述正确的是:
    A、一个系统内可以同时存在前馈和反馈。
    B、前馈是在系统出现偏差前就控制,而反馈是系统出现偏差后才控制。
    C、前馈和反馈都能形成回路,所以分别又叫做前馈回路和反馈回路。
    D、前馈和正反馈的作用相同,都能使终产物的输出量增加的一种调节方式。
    E、反馈和非一致性前馈I1-FF都具有加速响应功能。

9、计算机系统和生物系统的相似之处有:
    A、都具有逻辑门结构。
    B、都具有终极载体,分别是0、1的二进制编码和ATCG四种碱基。
    C、都具有正负反馈调控。
    D、都具有鲜明的层次结构。
    E、都可以进行组装。

10、有关合成生物系统的逻辑门结构,叙述正确的是:
    A、在“与”门逻辑结构中,所有的条件必须都到满足,才能打开基因的开关。
    B、激活因子和诱导物可以形成“与”门结构的遗传线路。
    C、阿拉伯糖的启动子,是由AraC蛋白和阿拉伯糖形成的“与”门结构。
    D、在“或”门的遗传线路中,只要满足一个调节,就能打开基因的开关。
    E、“非”门只需要采用一个信号,即可改变输出信号,因此“非”门又叫做转换器。

11、乳糖操纵子的组成,包括LacZ等结构序列和LacI等调控序列。

12、遗传线路的连接方式与电路是一样的,都有串联和并联结构。

13、单输入和多输入都是串联结构。

14、单输入SIM的特点是,子模块表达的顺序与其功能相吻合。

15、SIM结构既可以实现基因的共同表达,也可以实现基因的时序表达。

16、前馈与反馈的重要区别是,前馈是在偏差出现之前就采取控制措施;而反馈是在偏差出现之后才采取的纠正措施。

17、在基因线路中,“前馈”是表示上游基因通过两条不同途径(直接和间接),影响下游基因的控制结构。

18、“与”门逻辑的一致性前馈C1-FF结构,对于上升刺激的影响没有延迟响应,但对下降刺激的影响则具有延迟反应。

19、“或”门逻辑的一致性前馈C1-FF结构,对于上升刺激的影响具有延迟效应,但对下降刺激的影响,则没有延迟效应。

20、当细胞对某种物质的需求量较高时,通常采用前馈的调节方式。

21、合成代谢的终产物,常会通过负反馈调节自身的产量。

22、分解代谢的中间产物,经常对代谢途径具有正反馈作用。

23、一般正反馈有利于物质的分解代谢;负反馈有利于物质的合成代谢。

第四章 基础遗传线路的设计

第四章 单元测验

1、色氨酸操纵子的负控阻遏开关,属于哪种类型的开关?
    A、双稳态开关
    B、双向开关
    C、核糖核酸开关
    D、转换开关
    E、短链RNA调控开关

2、以下具有记忆功能的开关是:
    A、双稳态开关
    B、双向开关
    C、核糖核酸开关
    D、转换开关
    E、变构核糖核酸开关

3、在细胞群体信号感应系统中,作为信号分子的是:
    A、LuxI
    B、LuxR
    C、AHL
    D、aTc
    E、IPTG

4、脉冲发生器的遗传线路,是利用了哪种逻辑结构?
    A、正反馈
    B、负反馈
    C、非一致性前馈
    D、一致性前馈
    E、“与”门

5、利用遗传线路的空间响应而构建的系统是:
    A、细胞群体数量控制系统
    B、基因振荡器
    C、边界检测器
    D、细胞群体图案系统
    E、脉冲发生器

6、在细胞群体感应系统中,起转录激活因子作用的是:
    A、LuxI
    B、LuxR
    C、AHL
    D、aTc
    E、IPTG

7、利用遗传线路的时间响应特性而构建的系统是:
    A、细胞群体数量控制系统
    B、基因振荡器
    C、边界检测器
    D、细胞群体图案系统
    E、脉冲发生器

8、关于工程化支架蛋白的叙述,错误的是:(B)
    A、诱捕拉链儿和支架蛋白都可以和调控蛋白相结合。
    B、与支架蛋白相比,诱捕拉链儿与调控蛋白的结合能力弱一些。
    C、支架蛋白上可以结合正调控蛋白,也可以结合负调控蛋白。
    D、通过改变调节蛋白的募集强度,即改变募集亲和力可以调节反馈增益。
    E、通过改变负调节蛋白启动子的强度,可以调节反馈增益。

9、通过合成正、负调控蛋白,以及诱捕拉链,以工程化的支架蛋白为平台,可以实现哪些功能:
    A、脉冲发生器
    B、加速器
    C、边界检测器
    D、延迟器
    E、超敏感开关

10、边界检测器遗传线路用到的逻辑门有:
    A、“或”门‍
    B、“非”门‍
    C、“与”门‍
    D、“与“门和“非”门的混合
    E、“或”门和“非”门的混合

11、基于细胞群体感应机制而设计的遗传线路有:
    A、细胞群体数量控制系统
    B、基因振荡器
    C、边界检测器
    D、细胞群体图案系统
    E、脉冲发生器

12、转录水平的基因表达调控开关有:
    A、双稳态开关
    B、双向开关
    C、核糖核酸开关
    D、转换开关
    E、短链RNA调控开关

13、关于双稳态开关的特性,包括:
    A、也称拨动开关
    B、具有“记忆”功能
    C、包含两套启动子和阻遏子
    D、属于转换开关
    E、具有鲁棒性

14、几个转换器的串联结构可以实现基因振荡器的功能?
    A、1个
    B、2个
    C、3个
    D、4个
    E、5个

15、关于基因振荡器和脉冲发生器的叙述,正确的是:
    A、都是基因表达的调控方式。
    B、都利用了细胞群体感应机制。
    C、脉冲发生器需要外加信号控制。
    D、振荡器可以实现自我有规律的基因表达的震荡。
    E、脉冲发生器包括“信号发生细胞”和“脉冲发生细胞“,而基因振荡器在一个细胞内即可实现基因表达的震荡。

16、影响基因脉冲式表达的因素有:
    A、阻遏蛋白的翻译效率。
    B、阻遏蛋白与操纵序列的亲和力。
    C、RBS的强度。
    D、AHL信号的浓度和输入速率。
    E、信号发生细胞与脉冲发生细胞之间的距离。

17、边界检测器的特征包括:
    A、是一种光感信号处理器。
    B、包含光控的启动子。
    C、包含逻辑门结构。
    D、基于细胞群体感应机制。
    E、亮区中的细胞都能接收暗区中的细胞产生的信号。

18、核糖核酸开关和短链RNA开关,都利用了RNA空间构象的改变,以实现开关功能。

19、有效应物存在时,变构核糖核酸开关即可打开,基因开始表达。

20、taRNA可以打开核糖核酸开关,使基因开始表达。

21、基因振荡器是一种基因调控机制,指基因的表达呈现出周期性的振荡特性。

22、一阶转录级联线路比三阶级联线路的响应曲线,更接近阶跃响应,对信号的输入更敏感。

23、转换开关,因输出是输入的转换函数而得名,即输入为低时,输出为高;反之亦然。

24、转换开关比核糖核酸开关调控基因表达的速度更快。

25、cI蛋白对cI基因自身的转录,既有正调控作用,又有负调控作用,即“双相开关”。

26、用高拷贝数的载体作为报告基因的载体,可以把基因振荡器的状态放大表征出来。

27、在脉冲发生器中,转录因子LuxR既可以直接激活GFP表达,也可以间接激活GFP的表达。

28、在细胞群体图案系统中,信号分子浓度高时,LacI抑制GFP表达;信号分子浓度低时,LacIM1抑制GFP表达。