2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——生物技術(shù)對(duì)分子材料的改性考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種生物分子常被用作表面接枝或固定，以增強(qiáng)材料的生物識(shí)別功能？A.脂質(zhì)體B.核酸適配體C.磁性納米粒子D.合成聚合物鏈2.在生物材料改性中，利用酶作為催化劑進(jìn)行表面化學(xué)反應(yīng)，其主要優(yōu)勢(shì)之一是？A.反應(yīng)條件溫和，環(huán)境友好B.可以實(shí)現(xiàn)多步串聯(lián)反應(yīng)C.改性層厚度可以精確控制到納米級(jí)D.酶的成本通常非常低廉3.將酶固定在載體上使用的主要目的是？A.降低酶的生產(chǎn)成本B.提高酶的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性C.增加酶的溶解度D.改變酶的底物特異性4.下列哪項(xiàng)技術(shù)不屬于典型的“酶固定化”方法？A.包埋法B.共價(jià)偶聯(lián)法C.交聯(lián)法D.整體酶反應(yīng)器法5.生物醫(yī)用材料需要進(jìn)行表面改性，以獲得良好的生物相容性，這通常意味著需要？A.提高材料的機(jī)械強(qiáng)度B.增大材料的體積C.修飾表面以減少蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞毒性D.增加材料的導(dǎo)電性6.利用基因工程改造微生物生產(chǎn)特殊蛋白質(zhì)用于材料改性，這種方法的核心優(yōu)勢(shì)在于？A.可以獲得高純度的目標(biāo)蛋白質(zhì)B.生產(chǎn)過程受環(huán)境影響較小C.可以大規(guī)模、低成本地生產(chǎn)D.改性的具體位置可以精確控制7.下列哪種材料改性方法更傾向于利用生物分子的特異性識(shí)別能力？A.化學(xué)接枝B.物理吸附C.抗體固定D.酶催化交聯(lián)8.可生物降解高分子材料在環(huán)境材料領(lǐng)域的重要性體現(xiàn)在？A.可以無限期地使用B.使用后不會(huì)造成環(huán)境污染C.通常比傳統(tǒng)材料更便宜D.不需要任何回收處理9.在構(gòu)建組織工程支架時(shí)，生物技術(shù)的主要貢獻(xiàn)在于？A.提供高強(qiáng)度的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)B.誘導(dǎo)細(xì)胞快速增殖C.設(shè)計(jì)具有特定力學(xué)和降解行為以及生物相容性表面的材料D.直接提供種子細(xì)胞10.下列哪項(xiàng)是生物技術(shù)改性材料面臨的主要挑戰(zhàn)之一？A.生物分子與材料的結(jié)合過于牢固，難以去除B.改性后的材料成本過高C.難以實(shí)現(xiàn)生物分子在材料表面的均勻分布D.改性過程完全不可逆二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在橫線上）1.利用固定化酶或細(xì)胞作為催化劑的催化材料通常被稱為________。2.通過基因工程技術(shù)改造生物體，使其能夠生產(chǎn)特定的________分子，并將其用于材料改性。3.在生物傳感器中，常常利用生物分子（如酶、抗體、適配體）與目標(biāo)分析物特異性結(jié)合引起的________變化來檢測(cè)目標(biāo)物。4.將生物分子（如蛋白質(zhì)）通過共價(jià)鍵的方式連接到材料表面的一種常用方法是________法。5.“仿生材料”的設(shè)計(jì)思想常常借鑒生物系統(tǒng)（如細(xì)胞膜）的________結(jié)構(gòu)或功能。6.為了提高固定化酶的穩(wěn)定性，可以采用交聯(lián)劑（如戊二醛）使酶分子或酶聚集體形成________結(jié)構(gòu)。7.某些生物材料改性技術(shù)旨在賦予材料特定的________功能，如光響應(yīng)、電響應(yīng)等。8.基于多糖（如殼聚糖、海藻酸鹽）的生物材料因其良好的生物相容性和________而受到關(guān)注。9.“綠色生物制造”理念要求生物材料改性過程應(yīng)盡可能減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，例如使用________催化劑和溶劑。10.細(xì)胞工程在生物材料改性中的應(yīng)用，例如通過基因編輯技術(shù)改造細(xì)胞，使其分泌特定的________用于材料功能化。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述酶固定化方法中“包埋法”的基本原理及其主要優(yōu)點(diǎn)。2.請(qǐng)列舉至少三種生物技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)高分子材料進(jìn)行改性的具體方法。3.簡(jiǎn)述生物相容性對(duì)于生物醫(yī)用材料改性的重要性。4.生物降解材料在環(huán)境治理中具有潛在應(yīng)用價(jià)值，請(qǐng)簡(jiǎn)述其優(yōu)勢(shì)。四、論述題（每小題10分，共30分）1.論述利用生物分子（如抗體）進(jìn)行材料表面改性的原理、應(yīng)用及其面臨的挑戰(zhàn)。2.比較酶固定化和化學(xué)接枝兩種材料改性方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。3.結(jié)合具體實(shí)例，論述生物技術(shù)與材料科學(xué)交叉融合對(duì)開發(fā)新型智能材料的重要意義。結(jié)束試卷答案一、選擇題1.B2.A3.B4.D5.C6.C7.C8.B9.C10.C二、填空題1.生物催化劑2.信號(hào)3.信號(hào)4.共價(jià)偶聯(lián)5.仿生6.網(wǎng)絡(luò)（或網(wǎng)狀）7.智能化8.可生物降解性9.生物催化（或生物）10.生物材料（或蛋白質(zhì)）三、簡(jiǎn)答題1.包埋法原理：將酶或細(xì)胞包埋在惰性或可生物降解的載體（如聚合物凝膠、多孔材料）中，通過物理屏障將酶與外部環(huán)境隔開。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、成本較低、可處理大量酶、對(duì)酶的化學(xué)性質(zhì)影響較小。2.生物技術(shù)改性方法：（1）酶工程：利用固定化酶或酶催化進(jìn)行表面接枝、交聯(lián)或功能化修飾。（2）基因工程：改造微生物或細(xì)胞以生產(chǎn)特定蛋白質(zhì)（如多肽、抗體）進(jìn)行材料表面涂覆或共價(jià)連接。（3）細(xì)胞工程：利用細(xì)胞（如干細(xì)胞）作為“工廠”或構(gòu)建體進(jìn)行材料功能化，或利用細(xì)胞分泌的基質(zhì)材料進(jìn)行改性。（4）生物合成：利用重組微生物或細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)具有特定結(jié)構(gòu)或功能的生物高分子材料。3.生物相容性重要性：生物醫(yī)用材料需與人體組織、細(xì)胞和諧共存，避免產(chǎn)生免疫排斥、毒性反應(yīng)或炎癥。良好的生物相容性意味著材料表面性質(zhì)（如親疏水性、電荷、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）能夠減少蛋白質(zhì)非特異性吸附，促進(jìn)細(xì)胞附著、增殖和分化，是實(shí)現(xiàn)組織整合、藥物緩釋和有效診斷功能的基礎(chǔ)。4.生物降解材料優(yōu)勢(shì)：（1）環(huán)境友好：可在特定條件下（如體內(nèi)、堆肥）被微生物分解為小分子，減少白色污染。（2）可生物處理：易于通過自然生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)和清除。（3）組織整合：某些可生物降解材料（如水凝膠）可作為臨時(shí)支架，隨組織再生而逐漸降解消失，避免永久性植入物。（4）功能梯度設(shè)計(jì)：降解速率可控，可用于制備具有功能梯度特性的材料。四、論述題1.原理與應(yīng)用：抗體具有高度特異性，能識(shí)別并結(jié)合特定的抗原。通過將抗體固定在材料表面，可以構(gòu)建出具有高度選擇性的生物傳感器（檢測(cè)特定分子）或生物隔離層（阻止特定分子附著）。應(yīng)用：傳感器、生物分離膜、靶向藥物遞送載體。挑戰(zhàn)：抗體穩(wěn)定性（易失活）、固定化方法可能導(dǎo)致活性位點(diǎn)失活、抗體的成本、抗體與材料的結(jié)合強(qiáng)度控制、非特異性結(jié)合的干擾。2.比較：酶固定化：原理是利用物理或化學(xué)方法將酶束縛在載體上。優(yōu)點(diǎn)：提高酶的穩(wěn)定性、重復(fù)使用性，易于分離純化，可改善酶的操作條件。缺點(diǎn)：可能導(dǎo)致酶活性降低，傳質(zhì)阻力，載體可能影響酶的性質(zhì)。化學(xué)接枝：原理是利用化學(xué)反應(yīng)將官能團(tuán)引入材料表面，再與生物分子（如氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)）進(jìn)行共價(jià)連接。優(yōu)點(diǎn)：可以設(shè)計(jì)特定的接枝密度和位點(diǎn)，結(jié)合方式多樣。缺點(diǎn)：化學(xué)過程可能引入雜質(zhì)，影響材料或生物分子的原始性質(zhì)，可能存在未反應(yīng)的官能團(tuán)。適用場(chǎng)景：酶固定化適用于需要多次使用或需要與復(fù)雜體系（如細(xì)胞）共培養(yǎng)的場(chǎng)合。化學(xué)接枝適用于需要精確控制表面化學(xué)組成和生物分子結(jié)合方式的場(chǎng)合。3.智能材料意義：生物技術(shù)與材料科學(xué)的融合為開發(fā)具有感知、響應(yīng)和執(zhí)行功能的智能材料開辟了新途徑。例如：利用生物分子（如酶、適配體）的特異性識(shí)別能力構(gòu)建對(duì)特定環(huán)境刺激（