2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——分子生物傳感器設(shè)計(jì)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪一項(xiàng)不屬于生物傳感器的組成部分？A.生物敏感膜B.信號(hào)轉(zhuǎn)換器C.控制系統(tǒng)D.基底2.以下哪種物質(zhì)不適合作為分子生物傳感器的識(shí)別元件？A.抗體B.酶C.核酸適配體D.小分子有機(jī)物3.電化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器不包括：A.安培型B.庫侖型C.光學(xué)型D.離子選擇性電極4.分子印跡聚合物的主要優(yōu)點(diǎn)是：A.高選擇性B.高穩(wěn)定性C.易于制備D.以上都是5.以下哪種方法不屬于常用的分子生物傳感器優(yōu)化方法？A.改變識(shí)別元件的分子結(jié)構(gòu)B.調(diào)整信號(hào)轉(zhuǎn)換器的類型C.優(yōu)化傳感器的表面修飾D.降低傳感器的檢測溫度6.在環(huán)境監(jiān)測中，分子生物傳感器主要用于檢測：A.重金屬離子B.有機(jī)污染物C.生物污染物D.以上都是7.以下哪一項(xiàng)不是影響分子生物傳感器靈敏度的因素？A.識(shí)別元件與目標(biāo)分析物的結(jié)合親和力B.信號(hào)轉(zhuǎn)換器的靈敏度C.傳感器的表面修飾D.傳感器的檢測環(huán)境8.以下哪種技術(shù)不屬于常用的分子印跡技術(shù)？A.溶劑蒸發(fā)法B.沉淀聚合法C.原位聚合法D.聚合物納米粒子法9.光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器主要包括：A.光纖傳感器B.光柵傳感器C.光電二極管D.以上都是10.下列哪一項(xiàng)不是分子生物傳感器在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用領(lǐng)域？A.疾病診斷B.藥物篩選C.基因檢測D.心電圖監(jiān)測11.適配體分子通常是：A.蛋白質(zhì)B.核酸C.多糖D.脂質(zhì)12.提高生物傳感器選擇性的方法包括：A.優(yōu)化識(shí)別元件B.改變信號(hào)轉(zhuǎn)換器C.增強(qiáng)信號(hào)放大D.以上都是13.以下哪種材料不適合作為分子生物傳感器的基底材料？A.固體表面B.聚合物薄膜C.納米材料D.液體介質(zhì)14.分子生物傳感器的發(fā)展趨勢包括：A.高靈敏度B.高選擇性C.微型化D.以上都是15.下列哪一項(xiàng)不是酶基生物傳感器的優(yōu)點(diǎn)？A.高靈敏度B.高特異性C.易于制備D.成本低廉二、簡答題1.請(qǐng)簡述分子生物傳感器的工作原理。2.請(qǐng)簡述抗體作為分子識(shí)別元件的特點(diǎn)。3.請(qǐng)簡述核酸適配體作為分子識(shí)別元件的特點(diǎn)。4.請(qǐng)簡述電化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的類型及其工作原理。5.請(qǐng)簡述分子印跡聚合物作為識(shí)別元件的優(yōu)點(diǎn)。6.請(qǐng)簡述分子生物傳感器在食品安全檢測中的應(yīng)用。7.請(qǐng)簡述影響分子生物傳感器響應(yīng)時(shí)間的主要因素。8.請(qǐng)簡述如何提高分子生物傳感器的穩(wěn)定性。三、設(shè)計(jì)題請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種用于檢測水體中鉛離子(Pb2+)的分子生物傳感器方案。請(qǐng)說明：1.識(shí)別元件的選擇及其理由。2.信號(hào)轉(zhuǎn)換器的選擇及其理由。3.傳感器的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4.傳感器性能的優(yōu)化方案。5.傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域。試卷答案一、選擇題1.C*解析：生物傳感器通常由生物敏感膜、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和基底三部分組成?？刂葡到y(tǒng)不是生物傳感器的必需組成部分。2.D*解析：抗體、酶、核酸適配體都是具有特異性識(shí)別能力的生物分子，適合作為分子生物傳感器的識(shí)別元件。小分子有機(jī)物通常缺乏特異性識(shí)別能力。3.C*解析：電化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器主要包括安培型、庫侖型、電位型等。光學(xué)型、壓電型屬于其他類型的信號(hào)轉(zhuǎn)換器。4.D*解析：分子印跡聚合物具有高選擇性、高穩(wěn)定性和易于制備等優(yōu)點(diǎn)。5.D*解析：常用的分子生物傳感器優(yōu)化方法包括改變識(shí)別元件的分子結(jié)構(gòu)、調(diào)整信號(hào)轉(zhuǎn)換器的類型、優(yōu)化傳感器的表面修飾等。降低傳感器的檢測溫度通常不利于提高傳感器的性能。6.D*解析：分子生物傳感器可以用于檢測環(huán)境中的重金屬離子、有機(jī)污染物和生物污染物等。7.D*解析：識(shí)別元件與目標(biāo)分析物的結(jié)合親和力、信號(hào)轉(zhuǎn)換器的靈敏度、傳感器的表面修飾都會(huì)影響分子生物傳感器的靈敏度。傳感器的檢測環(huán)境主要影響傳感器的選擇性。8.D*解析：常用的分子印跡技術(shù)包括溶劑蒸發(fā)法、沉淀聚合法、原位聚合法等。聚合物納米粒子法通常屬于原位聚合法的一種。9.D*解析：光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器主要包括光纖傳感器、光柵傳感器、光電二極管等。10.D*解析：分子生物傳感器在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用領(lǐng)域包括疾病診斷、藥物篩選、基因檢測等。心電圖監(jiān)測通常使用心電圖機(jī)進(jìn)行。11.B*解析：適配體分子通常是核酸分子，包括DNA適配體和RNA適配體。12.D*解析：提高生物傳感器選擇性的方法包括優(yōu)化識(shí)別元件、改變信號(hào)轉(zhuǎn)換器、增強(qiáng)信號(hào)放大等。13.D*解析：常用的分子生物傳感器的基底材料包括固體表面、聚合物薄膜、納米材料等。液體介質(zhì)通常作為傳感器的檢測介質(zhì)，而不是基底材料。14.D*解析：分子生物傳感器的發(fā)展趨勢包括高靈敏度、高選擇性、微型化、智能化等。15.D*解析：酶基生物傳感器的優(yōu)點(diǎn)包括高靈敏度、高特異性、易于制備等。成本通常較高。二、簡答題1.分子生物傳感器的工作原理是將待測分析物與具有特定識(shí)別能力的生物敏感膜進(jìn)行分子識(shí)別，產(chǎn)生可測量的信號(hào)變化，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)、光信號(hào)等，最終實(shí)現(xiàn)分析物的檢測。2.抗體作為分子識(shí)別元件具有高特異性、高親和力、易于制備等優(yōu)點(diǎn)。但其穩(wěn)定性較差，易受溫度、pH等因素影響。3.核酸適配體作為分子識(shí)別元件具有高特異性、易于制備、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。但其識(shí)別能力通常較弱，需要優(yōu)化識(shí)別元件的結(jié)構(gòu)。4.電化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器主要包括安培型、庫侖型、電位型等。安培型信號(hào)轉(zhuǎn)換器基于電流的變化進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，庫侖型信號(hào)轉(zhuǎn)換器基于電荷的變化進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，電位型信號(hào)轉(zhuǎn)換器基于電勢的變化進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。5.分子印跡聚合物作為識(shí)別元件的優(yōu)點(diǎn)是具有高選擇性、高穩(wěn)定性和可設(shè)計(jì)性。但其制備過程相對(duì)復(fù)雜，識(shí)別能力需要優(yōu)化。6.分子生物傳感器在食品安全檢測中可以用于檢測食品中的非法添加物、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留等。7.影響分子生物傳感器響應(yīng)時(shí)間的主要因素包括識(shí)別元件與目標(biāo)分析物的結(jié)合速率、信號(hào)轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)速度、傳感器的表面修飾等。8.提高分子生物傳感器的穩(wěn)定性可以通過優(yōu)化識(shí)別元件的結(jié)構(gòu)、選擇合適的信號(hào)轉(zhuǎn)換器、改善傳感器的表面修飾等手段實(shí)現(xiàn)。三、設(shè)計(jì)題1.識(shí)別元件的選擇及其理由：可以選擇抗體或核酸適配體作為識(shí)別元件?？贵w具有高特異性和高親和力，但穩(wěn)定性較差。核酸適配體易于制備，穩(wěn)定性好，但其識(shí)別能力需要優(yōu)化。本方案選擇抗體作為識(shí)別元件，因?yàn)榭贵w與鉛離子的結(jié)合能力強(qiáng)，特異性高。2.信號(hào)轉(zhuǎn)換器的選擇及其理由：可以選擇電化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器或光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器。電化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器具有高靈敏度、易于制備等優(yōu)點(diǎn)，但信號(hào)易受環(huán)境干擾。光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器具有高靈敏度和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備成本較高。本方案選擇電化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，因?yàn)殡娀瘜W(xué)傳感器具有成本低、易于制備等優(yōu)點(diǎn)。3.傳感器的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：傳感器的基本結(jié)構(gòu)包括基底、識(shí)別元件、信號(hào)轉(zhuǎn)換器。基底可以選擇金、碳納米管等導(dǎo)電材料。識(shí)別元件