2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——生物大分子的功能性研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在括號內(nèi)）1.下列哪種生物大分子的主要功能是作為遺傳信息的載體？A.蛋白質(zhì)B.核酸C.多糖D.脂質(zhì)2.酶促反應(yīng)速率受底物濃度影響，當(dāng)?shù)孜餄舛冗h(yuǎn)高于酶的濃度時，反應(yīng)速率趨于線性關(guān)系，此時限制反應(yīng)速率的主要因素是？A.底物濃度B.產(chǎn)物濃度C.酶濃度D.溫度3.下列哪種酶抑制類型是指抑制劑與酶活性中心外的某個部位結(jié)合，引起酶的空間結(jié)構(gòu)變化，從而降低活性？A.競爭性抑制B.非競爭性抑制C.反競爭性抑制D.反應(yīng)性抑制4.在分子識別過程中，高親和力的結(jié)合通常源于？A.非特異性堆積相互作用B.氫鍵和范德華力的精確匹配C.強(qiáng)烈的靜電相互作用D.共價鍵的形成5.利用抗體特異性結(jié)合抗原的原理，可用于哪種分析技術(shù)的構(gòu)建？A.酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）B.表面等離子體共振（SPR）C.毛細(xì)管電泳（CE）D.X射線晶體學(xué)6.生物大分子自組裝的基本驅(qū)動力主要來自于？A.溫度升高B.熵增效應(yīng)C.熵減效應(yīng)D.自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)7.分子印跡技術(shù)旨在制備具有特定識別位點(diǎn)的材料，該位點(diǎn)與目標(biāo)分子（印跡分子）在結(jié)構(gòu)和尺寸上高度相似，主要目的是？A.提高材料的穩(wěn)定性B.降低材料的成本C.實(shí)現(xiàn)對特定分子的選擇性識別D.增強(qiáng)材料的導(dǎo)電性8.適配體是哪種生物分子？A.抗體B.酶C.通過體外誘變篩選得到的具有特定結(jié)合功能的RNA或DNA片段D.蛋白質(zhì)9.下列哪項(xiàng)不屬于生物大分子功能研究中的常用光譜分析技術(shù)？A.紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）B.圓二色譜（CD）C.核磁共振波譜（NMR）D.傅里葉變換紅外光譜（FTIR）10.將生物大分子（如酶、抗體）固定在載體上，利用其識別和催化功能進(jìn)行信號轉(zhuǎn)化的器件稱為？A.生物芯片B.生物傳感器C.組織工程支架D.基因編輯工具二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指其氨基酸的__________序列。2.酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)是指__________與酶非活性中心結(jié)合，引起酶活性發(fā)生改變的現(xiàn)象。3.核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基之間的配對遵循__________規(guī)則。4.利用生物大分子作為識別元件，能夠選擇性地與特定分析物結(jié)合并產(chǎn)生可測信號的技術(shù)稱為__________。5.超分子化學(xué)研究的對象是分子間通過非共價鍵相互作用形成的__________。6.在生物傳感器中，將生物識別元件的信號轉(zhuǎn)換為可測量信號的部分稱為__________。7.某種生物大分子在溶液中自發(fā)形成具有特定空間結(jié)構(gòu)的聚集體，這種現(xiàn)象稱為__________。8.適配體技術(shù)通常包括__________和篩選兩個主要步驟。9.生物電化學(xué)分析技術(shù)結(jié)合了電化學(xué)和生物學(xué)的知識，可用于__________和__________等方面的研究。10.功能性生物材料是指具有特定生物功能或能夠與生物體進(jìn)行特定相互作用的__________材料。三、名詞解釋（每題3分，共15分。請將答案寫在橫線上）1.分子識別2.結(jié)構(gòu)域3.表面等離子體共振（SPR）4.自組裝5.生物傳感器四、簡答題（每題5分，共20分。請將答案寫在橫線上）1.簡述酶與一般催化劑的主要區(qū)別。2.比較抗體和適配體作為生物識別元件的異同。3.簡述生物大分子自組裝在生物體內(nèi)的可能功能。4.簡述生物傳感器的基本組成和工作原理。五、論述題（每題10分，共20分。請將答案寫在橫線上）1.論述生物大分子的特異性識別功能在生物體內(nèi)的意義，并舉例說明。2.結(jié)合實(shí)例，論述生物大分子功能研究對發(fā)展新型生物醫(yī)用材料或生物技術(shù)的推動作用。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.B5.A6.B7.C8.C9.D10.B二、填空題1.氨基酸2.別構(gòu)效應(yīng)物（或別構(gòu)調(diào)節(jié)劑）3.互補(bǔ)配對4.生物識別5.超分子體系（或超分子結(jié)構(gòu)）6.信號轉(zhuǎn)換器（或檢測器）7.自組裝8.體外誘變（或設(shè)計(jì)合成）9.傳感（或檢測）10.生物三、名詞解釋1.分子識別：指生物大分子與其特定的小分子配體或生物大分子之間，通過非共價鍵相互作用，選擇性地結(jié)合并形成穩(wěn)定復(fù)合物的能力。2.結(jié)構(gòu)域：指蛋白質(zhì)分子中在一級結(jié)構(gòu)上contiguous（連續(xù)的），但在空間結(jié)構(gòu)上相對獨(dú)立、可折疊的緊密球狀區(qū)域，具有特定的功能。3.表面等離子體共振（SPR）：利用金屬表面產(chǎn)生的局域表面等離子體激元共振效應(yīng)，實(shí)時監(jiān)測分析物與固定在表面的生物分子之間相互作用（結(jié)合與解離）的一種生物分析技術(shù)。4.自組裝：指構(gòu)成單元（分子、納米粒子、細(xì)胞等）在適宜的條件下，無需外部精密控制，自發(fā)地通過非共價鍵相互作用排列、組織起來形成有序或無序聚集體或結(jié)構(gòu)的過程。5.生物傳感器：將生物識別元件（如酶、抗體、核酸適配體等）與信號轉(zhuǎn)換器（如電化學(xué)、光學(xué)、壓電等）相結(jié)合，能夠?qū)⑸镒R別過程中的信息轉(zhuǎn)換為可定量檢測信號的分析裝置。四、簡答題1.酶與一般催化劑的主要區(qū)別在于：①高效性，酶的催化效率遠(yuǎn)高于一般無機(jī)或有機(jī)催化劑；②特異性，酶通常對底物具有高度特異性，而一般催化劑無此限制；③溫和條件，酶通常在生理?xiàng)l件（適宜的溫度、pH）下催化反應(yīng)，而一般催化劑可能需要高溫、高壓或強(qiáng)酸強(qiáng)堿條件；④可調(diào)節(jié)性，酶的活性可受多種因素（如抑制劑、激活劑、變構(gòu)調(diào)節(jié)劑）調(diào)節(jié)，而一般催化劑活性相對穩(wěn)定。2.抗體和適配體作為生物識別元件的異同：相同點(diǎn)在于都具有高度的特異性識別目標(biāo)分子（抗原/配體）的能力。不同點(diǎn)在于：①來源不同，抗體是生物體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的，而適配體是人工通過體外誘變庫篩選獲得的；②化學(xué)本質(zhì)不同，抗體是蛋白質(zhì)，而適配體是核酸（DNA或RNA）；③穩(wěn)定性不同，抗體通常更穩(wěn)定，而核酸適配體可能對環(huán)境（如溫度、pH）更敏感；④應(yīng)用領(lǐng)域有所側(cè)重，抗體廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷和治療，而適配體在傳感器、藥物開發(fā)等領(lǐng)域有獨(dú)特優(yōu)勢。3.生物大分子自組裝在生物體內(nèi)的可能功能包括：①形成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的生物大分子復(fù)合物，如核糖體（核糖核酸與蛋白質(zhì)自組裝）、微管（tubulin蛋白自組裝）、細(xì)胞膜（脂質(zhì)和蛋白質(zhì)自組裝）；②參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，如受體蛋白偶聯(lián)復(fù)合物的形成；③參與細(xì)胞骨架的構(gòu)建和細(xì)胞運(yùn)動；④作為藥物遞送系統(tǒng)的載體，如利用脂質(zhì)體或聚合物膠束自組裝形成納米載體；⑤構(gòu)成生物傳感器或生物材料的基本單元。4.生物傳感器的基本組成和工作原理：基本組成包括兩部分：①生物識別元件，負(fù)責(zé)與待測分析物特異性結(jié)合；②信號轉(zhuǎn)換器，負(fù)責(zé)將生物識別元件產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)換為可測量的電信號、光信號、壓電信號等。工作原理是：當(dāng)待測分析物進(jìn)入傳感器作用區(qū)域，與固定在信號轉(zhuǎn)換器上的生物識別元件發(fā)生特異性相互作用時，會引起生物識別元件的構(gòu)象或狀態(tài)改變，進(jìn)而導(dǎo)致信號轉(zhuǎn)換器輸出信號發(fā)生相應(yīng)的變化（如電阻、電流、光強(qiáng)度、頻率等）。通過測量這種信號的變化，即可實(shí)現(xiàn)對分析物的定性或定量檢測。五、論述題1.生物大分子的特異性識別功能在生物體內(nèi)具有極其重要的意義。首先，它是生命活動的基礎(chǔ)，保證了生命體內(nèi)各種復(fù)雜反應(yīng)能夠準(zhǔn)確、高效地進(jìn)行。例如，酶能特異性地催化特定的化學(xué)反應(yīng)，確保代謝途徑的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；抗體能特異性地識別并結(jié)合病原體或異物，啟動免疫防御；受體能特異性地結(jié)合激素等信號分子，傳遞信息并調(diào)節(jié)生理功能。其次，特異性識別是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞通訊和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵。細(xì)胞膜上的受體通過特異性識別胞外信號分子，將外界信息傳遞到細(xì)胞內(nèi)部，調(diào)控細(xì)胞的生長、分化和凋亡等過程。此外，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性正是基于堿基對的特異性互補(bǔ)配對，保證了遺傳信息的準(zhǔn)確存儲和傳遞。這些例子都表明，生物大分子的特異性識別功能是維持生命活動正常進(jìn)行、保證生命體系高度有序和協(xié)調(diào)運(yùn)作的核心基礎(chǔ)。2.生物大分子功能研究對發(fā)展新型生物醫(yī)用材料或生物技術(shù)起到了重要的推動作用。在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，利用生物大分子的識別、催化、結(jié)構(gòu)等特性，可以設(shè)計(jì)和制備具有特定功能的材料。例如，利用抗體或適配體作為識別元件，開發(fā)出具有高選擇性的生物傳感器，用于疾病的早期診斷、藥物靶點(diǎn)驗(yàn)證等；利用酶的催化活性，開發(fā)出生物催化合成材料或生物降解材料；利用蛋白質(zhì)、多肽或核酸的自組裝能力，構(gòu)建具有特定空間結(jié)構(gòu)和生物活性的組織工程支架、藥物遞送載體（如納米膠束）或生物膜材料，用于組織修復(fù)、藥物控制釋放等。在生物技術(shù)領(lǐng)域，對生物大分子功能的研究直接促進(jìn)了生物診斷