2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——分子科學(xué)與工程在社會(huì)服務(wù)中的貢獻(xiàn)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述分子診斷技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)（如傳染病防控、癌癥早期篩查）中的主要應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)。二、結(jié)合實(shí)例，說(shuō)明分子科學(xué)與工程為環(huán)境保護(hù)（如水體污染治理、固體廢物處理）提供了哪些關(guān)鍵技術(shù)或方法。三、討論基因編輯技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力及其可能引發(fā)的社會(huì)討論與倫理考量。四、分析快速、靈敏的食品安全檢測(cè)技術(shù)（如基于分子探針或生物傳感器的技術(shù)）對(duì)于保障公眾健康和促進(jìn)食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意義。五、闡述分子識(shí)別技術(shù)在公共安全領(lǐng)域（如法醫(yī)鑒定、生物識(shí)別、爆炸物檢測(cè)）的具體應(yīng)用實(shí)例及其重要性。六、以新能源材料或儲(chǔ)能技術(shù)為例，說(shuō)明分子設(shè)計(jì)與合成在推動(dòng)能源可持續(xù)發(fā)展方面的貢獻(xiàn)。七、一個(gè)社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目（例如，為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供便攜式水質(zhì)檢測(cè)服務(wù)）需要應(yīng)用分子科學(xué)技術(shù)。請(qǐng)構(gòu)思該項(xiàng)目可能采用的技術(shù)方案，并簡(jiǎn)述選擇該技術(shù)的理由。八、結(jié)合你所學(xué)，談?wù)劮肿涌茖W(xué)與工程領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展可能為社會(huì)服務(wù)帶來(lái)哪些新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。試卷答案一、分子診斷技術(shù)通過(guò)檢測(cè)生物樣本中的特定分子標(biāo)志物（如核酸序列、蛋白質(zhì)等）來(lái)進(jìn)行疾病診斷、預(yù)后的判斷和療效的監(jiān)測(cè)。其主要應(yīng)用包括：1）傳染病快速檢測(cè)與溯源，如利用PCR、基因測(cè)序等技術(shù)進(jìn)行新冠病毒、流感病毒等的檢測(cè)，有助于疫情防控；2）癌癥早期篩查與精準(zhǔn)診斷，如通過(guò)檢測(cè)血液中的循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）或特定腫瘤標(biāo)志物蛋白，實(shí)現(xiàn)早期發(fā)現(xiàn)；3）遺傳病篩查與診斷，如產(chǎn)前基因檢測(cè)（無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測(cè)NIPT）可早期發(fā)現(xiàn)染色體異常或單基因遺傳病。其優(yōu)勢(shì)在于：1）高靈敏度與高特異性，能檢測(cè)到極低濃度的目標(biāo)分子；2）快速性，許多技術(shù)可實(shí)現(xiàn)小時(shí)內(nèi)甚至分鐘內(nèi)出結(jié)果；3）微創(chuàng)甚至無(wú)創(chuàng)，如液體活檢；4）可實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與個(gè)體化診療。二、分子科學(xué)與工程為環(huán)境保護(hù)提供了多種關(guān)鍵技術(shù)或方法。1）環(huán)境污染監(jiān)測(cè)：利用分子探針、生物傳感器、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù)，可以快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)水體、土壤、空氣中的重金屬、有機(jī)污染物、病原微生物等；2）污染治理：基于分子設(shè)計(jì)原理開(kāi)發(fā)高效催化劑，用于廢水處理中的污染物降解（如利用光催化劑降解有機(jī)物）；3）環(huán)境修復(fù)材料：研發(fā)具有特殊吸附或降解功能的環(huán)保材料，如納米材料、生物基可降解材料，用于土壤修復(fù)或作為環(huán)境友好型包裝材料，減少白色污染；4）生物監(jiān)測(cè)：利用分子標(biāo)記技術(shù)評(píng)估生物多樣性變化和生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。這些技術(shù)有助于提高環(huán)境監(jiān)測(cè)效率，開(kāi)發(fā)更有效的污染治理方案，并推動(dòng)環(huán)境友好型材料和技術(shù)的應(yīng)用。三、基因編輯技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，主要體現(xiàn)在提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增強(qiáng)抗逆性等方面。例如，通過(guò)CRISPR/Cas9等技術(shù)精確修飾基因，可以培育抗?。ㄈ缈拐婢?、抗病毒）、抗蟲(chóng)、耐旱、耐鹽堿的作物品種，減少農(nóng)藥和化肥的使用，提高作物適應(yīng)性和產(chǎn)量；可以改良作物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，如增加維生素含量、改善脂肪酸組成；可以調(diào)整作物的成熟期、開(kāi)花時(shí)間等，優(yōu)化種植和收獲。然而，其應(yīng)用也引發(fā)廣泛的社會(huì)討論與倫理考量，包括：1）食物安全與人類健康：基因編輯食品是否安全、長(zhǎng)期食用影響如何；2）環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：轉(zhuǎn)基因作物是否會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成不可預(yù)見(jiàn)的負(fù)面影響，如影響非目標(biāo)生物、產(chǎn)生超級(jí)雜草；3）生物多樣性：對(duì)傳統(tǒng)品種的依賴性增加可能導(dǎo)致遺傳多樣性下降；4）倫理道德：人類基因編輯（特別是生殖系編輯）的倫理邊界；5）社會(huì)經(jīng)濟(jì)與公平：技術(shù)可能加劇發(fā)達(dá)國(guó)家與發(fā)展中國(guó)家、大公司與小農(nóng)戶之間的差距。四、快速、靈敏的食品安全檢測(cè)技術(shù)對(duì)于保障公眾健康和促進(jìn)食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意義重大。1）保障公眾健康：能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)食品中存在的致病微生物（如沙門(mén)氏菌、李斯特菌）、毒素（如黃曲霉毒素、貝類毒素）、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、非法添加物（如三聚氰胺、瘦肉精）等安全風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)，有效預(yù)防食源性疾病的發(fā)生，保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益；2）促進(jìn)貿(mào)易便利化：快速準(zhǔn)確的檢測(cè)手段是食品進(jìn)出口貿(mào)易的技術(shù)壁壘和信任基礎(chǔ)，有助于消除貿(mào)易壁壘，促進(jìn)國(guó)際食品貿(mào)易；3）提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力：幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部質(zhì)量控制，確保產(chǎn)品安全，提升品牌信譽(yù)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；4）降低監(jiān)管成本：自動(dòng)化、快速化的檢測(cè)技術(shù)可以提高監(jiān)管部門(mén)抽檢效率，更有效地監(jiān)控市場(chǎng)；5）滿足消費(fèi)者需求：隨著消費(fèi)者對(duì)食品安全意識(shí)的提高，對(duì)快速、便捷、可靠的檢測(cè)服務(wù)需求日益增長(zhǎng)。這些技術(shù)支撐了從農(nóng)田到餐桌的全程可追溯體系，是現(xiàn)代食品供應(yīng)鏈安全管理不可或缺的一環(huán)。五、分子識(shí)別技術(shù)在公共安全領(lǐng)域具有廣泛且重要的應(yīng)用。1）法醫(yī)鑒定：DNA指紋分析技術(shù)是法醫(yī)識(shí)別個(gè)體、認(rèn)定親子關(guān)系、破案取證的核心技術(shù)，具有極高的特異性；2）生物識(shí)別：基于指紋、人臉、虹膜、聲紋、步態(tài)等生物特征信息的識(shí)別技術(shù)，廣泛應(yīng)用于身份認(rèn)證、門(mén)禁控制、邊境管理等，提高了安全性和便捷性；3）爆炸物檢測(cè)：利用分子探針、電化學(xué)傳感器、質(zhì)譜等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量爆炸物前體或殘留物的快速檢測(cè)，用于機(jī)場(chǎng)、車站、重要活動(dòng)場(chǎng)所的安檢；4）毒品檢測(cè)：通過(guò)尿液、唾液、毛發(fā)等樣本檢測(cè)毒品及其代謝物，用于執(zhí)法、司法、職業(yè)篩查等；5）生物恐怖ism物檢測(cè)：快速識(shí)別和檢測(cè)生物武器（如細(xì)菌、病毒、毒素），對(duì)于應(yīng)對(duì)生物恐怖ism威脅至關(guān)重要。這些應(yīng)用依賴于分子識(shí)別技術(shù)的高特異性、高靈敏度，能夠從復(fù)雜樣品中精準(zhǔn)捕獲和檢測(cè)目標(biāo)生物分子或其衍生物，為公共安全提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。六、分子設(shè)計(jì)與合成在推動(dòng)能源可持續(xù)發(fā)展方面做出了重要貢獻(xiàn)。1）新能源材料：通過(guò)分子層面的設(shè)計(jì)，可以合成具有特定光、電、磁、催化性能的材料，用于開(kāi)發(fā)更高效、更穩(wěn)定的光伏電池（如鈣鈦礦太陽(yáng)能電池）、燃料電池（如質(zhì)子交換膜）、儲(chǔ)能器件（如鋰離子電池的正負(fù)極材料、超級(jí)電容器電極材料）；2）高效催化劑：設(shè)計(jì)和合成用于能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)過(guò)程（如水電解制氫、二氧化碳還原制燃料、有機(jī)物光解水）的高效、低成本、耐用的催化劑，是提高能量轉(zhuǎn)換效率、降低能耗的關(guān)鍵；3）生物質(zhì)能源利用：分子工程技術(shù)被用于改造微生物或植物，以更高效地降解纖維素、木質(zhì)素，或增強(qiáng)生物質(zhì)向乙醇、生物柴油等能源產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化能力。這些進(jìn)展使得分子科學(xué)與工程成為開(kāi)發(fā)清潔能源、構(gòu)建可持續(xù)能源體系的核心驅(qū)動(dòng)力之一。七、為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供便攜式水質(zhì)檢測(cè)服務(wù)的社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目，可能采用的技術(shù)方案包括：1）基于納米材料的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)：利用特定納米材料（如金納米粒子）與水中有害離子（如重金屬離子）發(fā)生特異性相互作用，導(dǎo)致光學(xué)信號(hào)（顏色、熒光）發(fā)生可測(cè)量的變化，通過(guò)便攜式檢測(cè)儀讀取信號(hào)，即可判斷水質(zhì)狀況；2）生物傳感器技術(shù)：利用酶、抗體、核酸適配體等生物分子作為識(shí)別元件，與水中的特定污染物結(jié)合后，引起電信號(hào)、壓電信號(hào)或光學(xué)信號(hào)的改變，通過(guò)便攜式儀器進(jìn)行檢測(cè)；3）便攜式電化學(xué)檢測(cè)儀：利用電化學(xué)傳感器（如基于金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物或酶的電極）檢測(cè)水中的污染物，如余氯、重金屬離子、農(nóng)藥殘留等，儀器小巧、操作簡(jiǎn)便，適合現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。選擇這些技術(shù)的理由主要是：1）高靈敏度與選擇性：能夠檢測(cè)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的低濃度污染物；2）快速性：幾分鐘到幾十分鐘內(nèi)即可獲得結(jié)果，滿足應(yīng)急監(jiān)測(cè)或現(xiàn)場(chǎng)快速篩查的需求；3）便攜性：設(shè)備體積小、重量輕，便于攜帶到交通不便的偏遠(yuǎn)地區(qū)使用；4）操作簡(jiǎn)便：對(duì)操作人員的專業(yè)技能要求相對(duì)較低；5）成本效益：相比實(shí)驗(yàn)室復(fù)雜分析，成本更低，更易于推廣。八、分子科學(xué)與工程領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展可能為社會(huì)服務(wù)帶來(lái)許多新的機(jī)遇，同時(shí)也伴隨著挑戰(zhàn)。機(jī)遇方面：1）更精準(zhǔn)的個(gè)性化醫(yī)療：基于基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合AI，實(shí)現(xiàn)疾病的早期預(yù)警、精準(zhǔn)診斷和個(gè)性化治療方案定制；2）更高效的環(huán)境修復(fù)：開(kāi)發(fā)出能高效降解新型污染物（如微塑料、藥物殘留）的材料和技術(shù)；3）更可持續(xù)的農(nóng)業(yè)：培育出產(chǎn)量更高、抗逆性更強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更優(yōu)的作物品種，并減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響；4）更清潔的能源：開(kāi)發(fā)出更高效率、更穩(wěn)定、成本更低的新能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)技術(shù)，助力能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型；5）更智能的檢測(cè)與診斷：發(fā)展出更快速、更靈敏、更便攜的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備，應(yīng)用于醫(yī)療、環(huán)境、食品安全等各個(gè)領(lǐng)域。挑戰(zhàn)方面：1）技術(shù)轉(zhuǎn)化與普及：如何將昂貴的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、易于推廣的社會(huì)服務(wù)工具；2）數(shù)據(jù)隱私與倫理：海