2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——生物功能分子在材料設(shè)計中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.下列哪一種生物分子通常用于識別特定的化學(xué)基團(tuán)或分子？A.蛋白質(zhì)B.糖類C.核酸D.抗體2.生物功能分子固定化的一種常用方法是：A.共價鍵合B.物理吸附C.范德華力D.以上都是3.在生物傳感器中，生物功能分子通常起到的作用是：A.信號放大B.信號轉(zhuǎn)換C.信號傳導(dǎo)D.以上都是4.下列哪一種材料通常被用作藥物載體？A.聚合物B.金屬C.陶瓷D.以上都是5.組織工程的目標(biāo)是：A.制造人工器官B.修復(fù)受損組織C.替換受損組織D.以上都是6.仿生學(xué)在材料設(shè)計中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：A.模仿生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)B.模仿生物系統(tǒng)的功能C.模仿生物系統(tǒng)的材料D.以上都是7.自組裝在材料設(shè)計中的優(yōu)勢包括：A.簡便易行B.成本低廉C.可以構(gòu)建復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D.以上都是8.生物材料與信息技術(shù)的結(jié)合可以：A.提高生物材料的性能B.擴(kuò)大生物材料的應(yīng)用范圍C.促進(jìn)生物材料的研究發(fā)展D.以上都是9.酶作為生物催化劑的主要特點(diǎn)是：A.高效性B.高選擇性C.常溫常壓下即可催化反應(yīng)D.以上都是10.抗體在生物材料設(shè)計中的應(yīng)用包括：A.制造生物傳感器B.制造藥物載體C.制造組織工程支架D.以上都是二、填空題（每空1分，共20分）1.生物功能分子通常具有__________和__________的特點(diǎn)。2.材料的功能化是指通過引入__________，賦予材料特定的功能。3.材料的表面修飾可以改變材料的__________，提高其生物相容性。4.生物傳感器通常由__________和__________兩部分組成。5.藥物載體可以提高藥物的__________和__________。6.組織工程需要設(shè)計具有特定__________和__________的人工組織。7.仿生學(xué)在材料設(shè)計中的應(yīng)用可以__________材料的研發(fā)周期。8.自組裝技術(shù)可以構(gòu)建具有特定__________和__________的納米材料。9.生物材料與信息技術(shù)的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)__________和__________。10.酶固定化可以提高酶的__________和__________。三、簡答題（每小題5分，共30分）1.簡述酶固定化的方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。2.簡述生物傳感器的工作原理。3.簡述藥物載體在藥物遞送中的作用。4.簡述組織工程的基本原理。5.簡述仿生學(xué)在材料設(shè)計中的應(yīng)用實(shí)例。6.簡述自組裝技術(shù)在材料設(shè)計中的應(yīng)用實(shí)例。四、論述題（每小題10分，共20分）1.論述生物功能分子在材料設(shè)計中的重要性。2.論述生物材料與信息技術(shù)結(jié)合的前景和挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.D2.D3.B4.A5.D6.D7.D8.D9.D10.D解析1.抗體具有高度特異性，能夠識別特定的抗原（化學(xué)基團(tuán)或分子）。雖然蛋白質(zhì)、糖類和核酸也具有識別功能，但抗體是最典型的代表。2.生物功能分子固定化方法包括共價鍵合、物理吸附和范德華力等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體選擇取決于應(yīng)用需求。3.生物傳感器的工作原理是將待測物質(zhì)與生物功能分子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生可測量的信號。生物功能分子主要起到識別待測物質(zhì)的作用，即將非電信號轉(zhuǎn)換為電信號或其他可測信號。4.聚合物材料具有良好的生物相容性和可加工性，常被用作藥物載體。金屬和陶瓷材料雖然也具有某些藥物載體的應(yīng)用，但聚合物材料更為常用。5.組織工程的目標(biāo)是利用生物材料和技術(shù)構(gòu)建人工組織或器官，以修復(fù)或替換受損組織。這包括制造人工器官、修復(fù)受損組織和替換受損組織等多個方面。6.仿生學(xué)在材料設(shè)計中的應(yīng)用體現(xiàn)在模仿生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和材料等方面。通過模仿生物系統(tǒng)，可以設(shè)計出具有類似功能的材料。7.自組裝技術(shù)在材料設(shè)計中的優(yōu)勢在于簡便易行、成本低廉，并且可以構(gòu)建復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。自組裝是指分子或納米粒子自發(fā)地聚集形成有序結(jié)構(gòu)的過程。8.生物材料與信息技術(shù)的結(jié)合可以提高生物材料的性能，擴(kuò)大生物材料的應(yīng)用范圍，并促進(jìn)生物材料的研究發(fā)展。例如，利用信息技術(shù)可以設(shè)計具有特定功能的生物材料。9.酶作為生物催化劑具有高效性、高選擇性和常溫常壓下即可催化反應(yīng)等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得酶在生物催化中具有廣泛的應(yīng)用。10.抗體在生物材料設(shè)計中的應(yīng)用包括制造生物傳感器、藥物載體和組織工程支架等?？贵w具有良好的特異性，可以用于識別和結(jié)合特定的目標(biāo)分子。二、填空題1.特異性；催化性2.生物功能分子3.表面性質(zhì)4.生物功能分子；轉(zhuǎn)換元件5.靶向性；生物利用度6.結(jié)構(gòu)；功能7.縮短8.形狀；尺寸9.定量分析；定性分析10.穩(wěn)定性；重復(fù)使用性三、簡答題1.酶固定化的方法包括吸附法、包埋法、共價鍵合法和交聯(lián)法等。吸附法簡單易行，但酶易脫落；包埋法可以保護(hù)酶，但酶的擴(kuò)散受限；共價鍵合法可以牢固固定酶，但可能導(dǎo)致酶失活；交聯(lián)法可以增強(qiáng)固定化酶的穩(wěn)定性，但需要使用交聯(lián)劑。2.生物傳感器的工作原理是利用生物功能分子識別待測物質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化為可測量的信號。生物功能分子與待測物質(zhì)發(fā)生特異性相互作用后，引起傳感器信號的變化，通過測量信號的變化可以檢測待測物質(zhì)的濃度。3.藥物載體可以提高藥物的靶向性和生物利用度。藥物載體可以將藥物輸送到特定的靶部位，減少藥物在非靶部位的分布，提高藥物的治療效果。同時，藥物載體可以保護(hù)藥物免受降解，提高藥物的穩(wěn)定性，并控制藥物的釋放速率。4.組織工程的基本原理是利用生物材料和技術(shù)構(gòu)建人工組織或器官，以修復(fù)或替換受損組織。這包括種子細(xì)胞的選擇和培養(yǎng)、生物材料的design和制備、細(xì)胞與材料的相互作用以及組織構(gòu)建和移植等步驟。5.仿生學(xué)在材料設(shè)計中的應(yīng)用實(shí)例包括模仿荷葉表面的超疏水性和自清潔性能制備防污涂層，模仿蜂巢結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和輕量化制備高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，模仿生物礦化過程制備仿生陶瓷材料等。6.自組裝技術(shù)在材料設(shè)計中的應(yīng)用實(shí)例包括利用DNA鏈置換反應(yīng)構(gòu)建具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的DNA納米器件，利用膠體粒子自組裝制備具有周期性結(jié)構(gòu)的納米材料，利用蛋白質(zhì)自組裝制備具有特定功能的生物材料等。四、論述題1.生物功能分子具有特異性、催化性和信號識別等特性，這些特性使得它們在材料設(shè)計中具有重要的作用。利用生物功能分子可以設(shè)計出具有特定功能的材料，例如生物傳感器、藥物載體、組織工程支架等。生物功能分子可以賦予材料識別、催化、傳感等功能，拓展材料的應(yīng)用范圍。2.生物材料與信息技術(shù)結(jié)合的前景廣闊，可以促進(jìn)