2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)仿生學(xué)的原理與應(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。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪項不屬于化學(xué)仿生學(xué)的研究范疇？A.模擬酶的高效催化反應(yīng)B.設(shè)計具有生物膜選擇性透膜功能的高分子材料C.基于DNA結(jié)構(gòu)的計算模型D.模仿生物礦化過程合成無機(jī)材料2.化學(xué)仿生學(xué)中的“結(jié)構(gòu)仿生”主要是指什么？A.研究生物體的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)B.模仿生物體的結(jié)構(gòu)特征來設(shè)計或合成功能材料或裝置C.利用生物體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)D.研究生物體功能的化學(xué)基礎(chǔ)3.在模擬生物酶進(jìn)行催化時，仿生化學(xué)家通常關(guān)注哪些關(guān)鍵特征？A.酶的高選擇性和高效率B.酶的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性C.酶的底物結(jié)合方式和催化機(jī)理D.酶的氨基酸序列4.自組裝在化學(xué)仿生學(xué)中扮演著重要角色，其主要優(yōu)勢在于什么？A.可以大規(guī)模、低成本地合成復(fù)雜結(jié)構(gòu)B.生成的結(jié)構(gòu)具有高度有序性和可預(yù)測性C.過程通常在水溶液中進(jìn)行，環(huán)境友好D.容易精確控制最終結(jié)構(gòu)的分子細(xì)節(jié)5.下列哪項應(yīng)用是化學(xué)仿生學(xué)在環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域的一個典型例子？A.開發(fā)基于生物酶的污水處理技術(shù)B.設(shè)計用于二氧化碳捕獲與封存的新型材料C.利用仿生傳感器監(jiān)測水體中的重金屬離子D.所有上述選項6.仿生傳感器的核心在于利用生物感受器或模擬其功能的化學(xué)系統(tǒng)來檢測特定物質(zhì)。以下哪個原理最常被用于模擬生物酶的催化活性，從而構(gòu)建酶傳感器？A.酶促反應(yīng)的化學(xué)計量學(xué)B.酶的可逆抑制作用C.酶促反應(yīng)速率對底物濃度的依賴關(guān)系（米氏方程）D.酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)制7.模擬光合作用的光能轉(zhuǎn)化化學(xué)過程，在化學(xué)仿生學(xué)中屬于哪個主要方向？A.仿生催化B.仿生傳感C.仿生能源化學(xué)D.仿生材料設(shè)計8.下列哪個概念與利用固定化酶或細(xì)胞技術(shù)，使酶能夠重復(fù)使用，并模擬生物體中酶固定存在的狀態(tài)有關(guān)？A.超分子化學(xué)B.生物礦化C.固定化生物催化D.自組裝9.在仿生藥物設(shè)計中，模仿生物大分子（如抗體）的結(jié)構(gòu)和功能來設(shè)計藥物，這種方法通常被稱為？A.模擬計算設(shè)計B.接頭體藥物設(shè)計C.拓?fù)洚悩?gòu)體藥物設(shè)計D.生物標(biāo)志物靶向設(shè)計10.化學(xué)仿生學(xué)的發(fā)展得益于哪些學(xué)科的交叉融合？請選擇所有適用的選項。A.有機(jī)化學(xué)B.物理化學(xué)C.生物學(xué)D.材料科學(xué)E.數(shù)學(xué)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.化學(xué)仿生學(xué)旨在通過研究生物系統(tǒng)，揭示其______________，并將這些原理應(yīng)用于化學(xué)領(lǐng)域。2.模仿生物礦化過程中無機(jī)材料有序排列的化學(xué)方法，是______________仿生的重要途徑。3.在設(shè)計仿生催化劑時，除了關(guān)注其催化活性，通常還需考慮其______________和______________。4.利用分子印跡技術(shù)制備的仿生傳感器，其識別位點具有高度的______________，能特異性地識別目標(biāo)分子。5.模擬生物體內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制，設(shè)計能夠自我修復(fù)或響應(yīng)環(huán)境變化的智能材料，屬于______________仿生的范疇。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述化學(xué)仿生學(xué)與傳統(tǒng)化學(xué)研究在研究思路和目標(biāo)上的主要區(qū)別。2.簡要說明自組裝技術(shù)在構(gòu)建仿生化學(xué)體系（如仿生材料、仿生器件）中的作用和意義。3.為什么說化學(xué)仿生學(xué)是推動綠色化學(xué)發(fā)展的重要力量？四、論述題（10分）以模擬酶催化的化學(xué)仿生為例，詳細(xì)闡述其基本原理、研究方法、典型實例及其重要意義。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.A5.C6.C7.C8.C9.B10.A,B,C,D,E二、填空題1.化學(xué)原理或規(guī)律2.結(jié)構(gòu)或過程3.選擇性，穩(wěn)定性4.特異性或選擇性5.功能或智能三、簡答題1.化學(xué)仿生學(xué)主要通過觀察、學(xué)習(xí)和模仿生物系統(tǒng)來解決化學(xué)問題或設(shè)計化學(xué)系統(tǒng)，其研究目標(biāo)常帶有特定功能導(dǎo)向；而傳統(tǒng)化學(xué)研究通常基于化學(xué)基本原理，通過實驗探索發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新物質(zhì)、新反應(yīng)，其研究目標(biāo)更具探索性和基礎(chǔ)性。2.自組裝技術(shù)能夠利用分子間作用力等非共價鍵相互作用，自發(fā)性地形成有序或無序的聚集體，為構(gòu)建具有特定結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)或功能的仿生化學(xué)體系（如納米材料、超分子容器、仿生膜）提供了有效途徑，簡化了傳統(tǒng)合成方法，并模擬了生物大分子的自組裝過程。3.化學(xué)仿生學(xué)通過模仿生物系統(tǒng)的高效、溫和、選擇性、可降解等特性，旨在開發(fā)更環(huán)境友好、更可持續(xù)的化學(xué)產(chǎn)品和過程，減少能源消耗和污染產(chǎn)生，符合綠色化學(xué)的原則，是推動綠色化學(xué)發(fā)展的重要思路和手段。四、論述題模擬酶催化的化學(xué)仿生，是指模仿生物酶的高效催化、高選擇性、溫和反應(yīng)條件等特性，通過化學(xué)方法設(shè)計和合成具有類似酶功能的非生物催化劑（稱為仿酶催化劑或化學(xué)酶）。其基本原理在于深入理解生物酶的催化機(jī)制，包括活性位點結(jié)構(gòu)、底物結(jié)合模式、催化步驟中的過渡態(tài)穩(wěn)定、酸堿催化、金屬離子協(xié)調(diào)等。研究方法通常包括：基于酶結(jié)構(gòu)模擬或基于反應(yīng)機(jī)理設(shè)計；利用過渡金屬離子模擬酶活性中心；利用有機(jī)小分子或高分子材料構(gòu)建模擬酶活性位點；利用無機(jī)材料（如沸石、金屬有機(jī)框架MOFs）模擬酶的孔道環(huán)境等。典型實例有：利用過渡金屬配合物模擬過氧化物酶或細(xì)胞色素P450的單電子轉(zhuǎn)移催化；利用有機(jī)席夫堿配合物模擬氧化酶的雙電子轉(zhuǎn)移催化；