2025年大學《分子科學與工程》專業(yè)題庫——分子科學與工程專業(yè)學科特色考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題后括號內(nèi)）1.下列哪一項不是分子科學與工程學科所強調(diào)的核心研究尺度？A.原子尺度B.分子尺度C.細胞尺度D.宏觀尺度2.分子科學與工程作為一門交叉學科，其知識體系主要建立在哪幾大學科的基礎(chǔ)之上？（多選）A.化學B.生物學C.材料科學D.數(shù)學E.地理學3.以下哪個研究領(lǐng)域不屬于典型的分子科學與工程范疇？A.基因編輯與合成生物學B.納米材料的分子設(shè)計與制備C.藥物的分子靶向設(shè)計與遞送D.大氣環(huán)流模型構(gòu)建4.分子模擬技術(shù)在分子科學與工程中主要應(yīng)用于哪些方面？（多選）A.預(yù)測分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)B.模擬化學反應(yīng)機理C.設(shè)計新材料性能D.直接進行物理實驗操作5.“分子工程”這一概念的核心思想是？A.研究分子的基本運動規(guī)律B.探索宏觀物質(zhì)的物理性質(zhì)C.在原子和分子水平上設(shè)計、構(gòu)建具有特定功能的新物質(zhì)、材料和器件D.研究生命體內(nèi)的分子相互作用6.分子束外延（MBE）技術(shù)主要應(yīng)用于哪個領(lǐng)域，體現(xiàn)了分子尺度精確控制的特色？A.生物大分子結(jié)構(gòu)解析B.構(gòu)建單原子/分子水平的納米器件C.大規(guī)模分子的合成D.分子水平的診斷檢測7.分子科學與工程學科的發(fā)展對現(xiàn)代醫(yī)藥健康領(lǐng)域產(chǎn)生了哪些重要影響？（多選）A.推動了新藥分子設(shè)計與發(fā)現(xiàn)B.促進了靶向藥物和納米藥物的研發(fā)C.改進了疾病的分子診斷技術(shù)D.替代了傳統(tǒng)醫(yī)學的治療方法8.納米科技作為分子科學與工程的一個重要分支，其研究對象的尺寸通常在？A.微米級B.納米級（1-100nm）C.毫米級D.皮米級9.分子印跡技術(shù)是分子科學與工程中一種重要的分子識別技術(shù)，其主要原理是？A.利用分子間非特異性相互作用B.利用抗體-抗原特異性識別C.利用特定分子與功能單體交聯(lián)形成識別位點D.利用酶的催化活性10.分子科學與工程學科的發(fā)展面臨著哪些挑戰(zhàn)？（多選）A.基礎(chǔ)理論與計算模擬方法的深化B.新型實驗技術(shù)的開發(fā)與集成C.多學科交叉融合的機制建設(shè)D.知識產(chǎn)權(quán)保護與倫理規(guī)范二、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.分子識別2.自組裝3.計算化學4.生物材料5.藥物分子設(shè)計三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述分子科學與工程學科區(qū)別于傳統(tǒng)化學、生物學的主要特點。2.分子科學與工程學科在能源領(lǐng)域有哪些潛在的應(yīng)用方向？3.解釋什么是交叉學科，并說明分子科學與工程學科為何具有顯著的交叉學科特性。4.列舉三個分子科學與工程學科發(fā)展帶來的重要社會效益。四、論述題（每小題10分，共30分）1.論述分子尺度精確控制對于發(fā)展新材料和新技術(shù)的重要性。2.結(jié)合實例，論述分子科學與工程學科與其他學科（如醫(yī)學、環(huán)境科學）交叉融合的重要意義。3.展望未來，你認為分子科學與工程學科將朝著哪些方向發(fā)展，并可能對人類社會產(chǎn)生哪些深遠影響？試卷答案一、選擇題1.D2.A,B,C3.D4.A,B,C5.C6.B7.A,B,C8.B9.C10.A,B,C,D二、名詞解釋1.分子識別：指分子（或離子、原子等）與具有特定識別位點（如孔穴、溝槽、界面等）的另一分子（或體系）相互接近時，通過分子間作用力（包括特異性相互作用和非特異性相互作用）選擇性地結(jié)合并形成穩(wěn)定或動態(tài)絡(luò)合物的過程，具有高選擇性、高靈敏度的特點。2.自組裝：指在較低層次上（如原子、分子）的組分，在外力場或自身分子間相互作用驅(qū)動下，無需人為干預(yù)，自發(fā)地、可逆地形成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有序或無序聚集體（超分子結(jié)構(gòu)）的過程。3.計算化學：運用計算機從事化學理論研究的方法的總稱，通過建立化學問題的數(shù)學模型，并利用計算機進行求解和模擬，以揭示化學體系的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應(yīng)機理等，是分子科學與工程中進行分子設(shè)計與預(yù)測的重要工具。4.生物材料：指用于診斷、治療或替換人體組織、器官或增進其功能的材料，通常具有生物相容性、生物安全性、適宜的力學性能和功能特性，分子科學與工程為生物材料的分子設(shè)計、制備和應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。5.藥物分子設(shè)計：基于對藥物作用靶點（如酶、受體）的分子結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究，運用化學、生物學和計算化學等方法，有目的地設(shè)計和構(gòu)建具有特定藥理活性的新分子結(jié)構(gòu)的過程，旨在提高藥物的療效、選擇性和安全性。三、簡答題1.分子科學與工程區(qū)別于傳統(tǒng)化學、生物學的主要特點在于：更強調(diào)在原子和分子尺度上對物質(zhì)進行設(shè)計、制備、表征和應(yīng)用；高度注重學科交叉融合，整合化學、生物學、材料科學、物理學、信息科學等多學科知識；研究目標不僅包括認識物質(zhì)的微觀本質(zhì)，更強調(diào)實現(xiàn)特定的宏觀功能；發(fā)展迅速，前沿性強，緊密聯(lián)系高新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。2.分子科學與工程學科在能源領(lǐng)域的潛在應(yīng)用方向包括：開發(fā)高效、穩(wěn)定的光伏材料與器件用于太陽能利用；設(shè)計新型催化劑用于燃料電池、小分子（如H?、CO?）轉(zhuǎn)化與利用；構(gòu)建智能儲能材料與器件用于電池、超級電容器等；利用納米技術(shù)提升傳統(tǒng)能源設(shè)備的效率與環(huán)保性能。3.交叉學科是指以某個學科為基礎(chǔ)，吸收、融合其他相關(guān)學科的理論、方法和技術(shù)，形成新的研究領(lǐng)域或知識體系的學科。分子科學與工程具有顯著的交叉學科特性，因為它以分子為研究對象，涉及化學的分子合成與反應(yīng)、生物學的分子識別與功能、材料科學的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料性能、物理學的分子相互作用與運動規(guī)律等，需要多學科知識協(xié)同攻關(guān)才能解決其面臨的問題。4.分子科學與工程學科發(fā)展帶來的重要社會效益：例如，在醫(yī)療健康領(lǐng)域，推動了新藥研發(fā)和精準醫(yī)療；在環(huán)境保護領(lǐng)域，發(fā)展了高效的污染物檢測與治理技術(shù)；在信息技術(shù)領(lǐng)域，促進了新型存儲和顯示材料的開發(fā)；在食品工業(yè)領(lǐng)域，改善了食品添加劑和保鮮技術(shù)；提升了材料的性能，推動了制造業(yè)的升級。5.分子尺度精確控制對于發(fā)展新材料和新技術(shù)至關(guān)重要，因為它允許科學家和工程師在原子或分子層面設(shè)計和構(gòu)建材料，從而精確調(diào)控其微觀結(jié)構(gòu)，進而獲得前所未有的宏觀性能，例如，通過精確控制納米材料的尺寸、形貌和組成，可以獲得超高強度、超輕重量、優(yōu)異導(dǎo)電導(dǎo)熱性或特殊光學/磁學性質(zhì)的材料，這些都是宏觀尺度傳統(tǒng)制備方法難以實現(xiàn)的，為信息技術(shù)、能源、生物醫(yī)學等領(lǐng)域帶來了革命性的突破。四、論述題1.分子尺度精確控制是現(xiàn)代科技發(fā)展的核心驅(qū)動力之一，對于發(fā)展新材料和新技術(shù)具有極其重要的意義。首先，它使得我們能夠在原子或分子水平上“組裝”或“構(gòu)建”具有特定結(jié)構(gòu)和功能的材料，從而實現(xiàn)對材料性能的精準設(shè)計和調(diào)控。例如，通過精確控制碳原子的排列方式，可以制備出具有超高性能的石墨烯；通過分子自組裝，可以構(gòu)建具有特定孔道結(jié)構(gòu)的分子篩材料。其次，精確控制有助于揭示物質(zhì)在微觀層面的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系，為發(fā)現(xiàn)新材料、新效應(yīng)和新原理提供基礎(chǔ)。再次，分子尺度的精確操控是實現(xiàn)納米技術(shù)、量子信息、生物醫(yī)藥等前沿科技的關(guān)鍵，例如，精確操縱單個分子可以制造出分子尺度的開關(guān)和邏輯門，利用分子靶向技術(shù)可以實現(xiàn)精準藥物遞送。因此，發(fā)展分子尺度精確控制的技術(shù)和方法，是推動材料科學和相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)革命性進步的根本途徑。2.分子科學與工程學科與其他學科（如醫(yī)學、環(huán)境科學）的交叉融合具有重要意義。在醫(yī)學領(lǐng)域，交叉融合推動了精準醫(yī)療的發(fā)展，例如，結(jié)合分子生物學和材料科學，開發(fā)了基因測序芯片和生物傳感器用于疾病早期診斷；結(jié)合藥物化學和納米技術(shù)，設(shè)計了靶向藥物遞送系統(tǒng)，提高療效并降低副作用；結(jié)合組織工程和仿生學，構(gòu)建了人工組織和器官。在環(huán)境科學領(lǐng)域，交叉融合促進了環(huán)境問題的解決，例如，結(jié)合化學和環(huán)境科學，開發(fā)高效的光催化劑用于降解水體和大氣污染物；結(jié)合材料科學和生物學，構(gòu)建了生物膜反應(yīng)器用于廢水處理和資源回收；結(jié)合分子模擬和環(huán)境科學，預(yù)測和評估新型化學物質(zhì)的環(huán)境風險。這種交叉融合不僅拓展了分子科學與工程的應(yīng)用范圍，也為其帶來了新的研究問題和挑戰(zhàn)，促進了學科自身的創(chuàng)新和發(fā)展，最終服務(wù)于人類健康和社會可持續(xù)發(fā)展。3.分子科學與工程學科未來可能朝著以下幾個方向發(fā)展，并可能對人類社會產(chǎn)生深遠影響：首先，向更深層次、更精微的尺度進軍，探索原子、分子甚至亞原子層面的相互作用規(guī)律，為量子科技、基礎(chǔ)物理研究提供支撐。其次，計算模擬與實驗驗證將更加緊密結(jié)合，發(fā)展更強大的計算化學和人工智能方法，實現(xiàn)對復(fù)雜分子系統(tǒng)的高效預(yù)測和理性設(shè)計。再次，更加注重綠色化