2025年大學《分子科學與工程》專業(yè)題庫——分子科學與工程人才培養(yǎng)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括號內）1.下列哪一項不是分子科學與工程領域常見的交叉學科基礎？A.有機化學B.分子生物學C.高等數(shù)學D.天文學2.在有機合成中，利用官能團轉化實現(xiàn)分子構建，以下哪種轉化通常涉及碳碳鍵的斷裂和形成？A.酸堿中和B.羧基還原為醛基C.鹵代烷與格氏試劑反應D.脫水生成酯3.根據(jù)分子間作用力的強弱，下列分子或分子簇中，預期沸點最高的是？A.CH?B.H?OC.CO?D.Ar4.核磁共振（NMR）波譜中，化學位移主要反映了？A.核外電子云密度B.分子旋轉速率C.化學鍵的強度D.晶體對稱性5.下列哪項技術通常不用于生物大分子（如蛋白質）的高級結構解析？A.X射線衍射B.核磁共振波譜C.質譜D.場流分離6.在分子催化中，酶作為催化劑，其顯著特點是？A.加快反應熵變B.降低反應活化能C.改變反應平衡常數(shù)D.增大反應的吉布斯自由能變7.點擊化學（ClickChemistry）的核心思想是？A.利用強酸強堿促進反應B.設計易于操作、高選擇性的小分子單元和轉化反應C.通過高溫高壓合成復雜分子D.專注于無機材料的合成8.分子印跡技術（MolecularImprinting）的主要目的是制備具有特定識別位點的人工合成分子？A.鍵合酶B.模擬抗體或受體C.提高反應速率D.降低反應溫度9.在納米科學領域，以下哪項概念與單個或少數(shù)幾個分子的獨特性質相關？A.宏觀量子隧道效應B.量子限域效應C.大塊材料的統(tǒng)計平均效應D.連續(xù)介質力學模型10.分子動力學（MD）模擬在分子科學與工程中主要應用于？A.直接合成新材料B.模擬分子熱運動和相互作用，預測宏觀性質C.設計分子光譜D.自動完成有機合成二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.分子結構與性質之間存在著__________關系，理解這種關系是分子科學與工程的核心。2.分子識別技術廣泛應用于__________、__________等領域。3.計算化學方法可以用于預測分子的__________、__________等性質。4.基因工程的核心技術之一是__________，它允許將外源基因導入宿主細胞并穩(wěn)定表達。5.綠色化學原則強調從源頭上減少或消除有害物質，其核心目標之一是提高反應的__________。6.納米材料因其尺寸在__________之間而展現(xiàn)出獨特的物理化學性質。7.在設計分子藥物時，需要考慮藥物的__________、__________和__________等因素。8.分子光譜學是研究分子與__________相互作用后所表現(xiàn)出的光譜信息的技術。9.催化劑能夠改變反應速率，但反應平衡常數(shù)__________。10.將基礎研究成果轉化為實際應用，是分子科學與工程人才培養(yǎng)的重要目標之一。三、名詞解釋（每小題3分，共15分。請給出簡潔、準確的定義）1.分子自組裝（MolecularSelf-Assembly）2.分子識別（MolecularRecognition）3.計算化學（ComputationalChemistry）4.合成生物學（SyntheticBiology）5.量子限域效應（QuantumConfinementEffect）四、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述影響分子間作用力大小的主要因素。2.簡述核磁共振（NMR）波譜中化學位移（δ）值大小的含義。3.簡述酶催化與無機催化劑相比的主要特點。4.簡述分子印跡技術的基本原理及其主要應用領域。五、論述題（每小題10分，共20分。請結合所學知識，進行較為深入的闡述）1.結合具體實例，論述分子設計與合成在發(fā)展新型藥物或功能材料中的重要性。2.闡述交叉學科研究對于推動分子科學與工程領域發(fā)展的意義，并舉例說明。六、分析題（10分）某研究小組設計了一個利用分子印跡聚合物作為傳感器的系統(tǒng)，用于檢測水體中的特定污染物X。請簡要分析該系統(tǒng)中，分子印跡聚合物是如何實現(xiàn)對污染物X的特異性識別和檢測的？并說明設計此類傳感器時需要考慮的關鍵因素。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.B4.A5.C6.B7.B8.B9.B10.B二、填空題1.相關性2.分子識別，催化3.結構，性質4.基因重組技術5.原子經濟性6.1-100納米7.物理化學性質，藥代動力學，藥效8.電磁輻射（或：光，射線）9.不變（或：保持不變）10.工業(yè)化，技術轉化，應用三、名詞解釋1.分子自組裝：指在分子水平上，通過分子間相互作用（如氫鍵、范德華力等），自發(fā)形成有序或無序聚集體的過程。2.分子識別：指分子或分子集合（如受體、酶）與其特定識別對象（如配體、底物）之間發(fā)生選擇性結合的過程。3.計算化學：利用計算機進行理論計算和模擬，以研究、預測和解釋化學系統(tǒng)性質的科學。4.合成生物學：是一門工程化的學科，通過設計、構建新的生物體系或改造現(xiàn)有生物體系，以實現(xiàn)特定功能目標。5.量子限域效應：指當物質尺寸減小到納米級別時，其電子行為受量子力學效應（如波函數(shù)受限制）顯著影響的現(xiàn)象。四、簡答題1.影響分子間作用力大小的主要因素包括：分子的極性（偶極-偶極相互作用）、氫鍵、范德華力（包括倫敦色散力）。極性越強、能形成氫鍵的分子通常作用力較大；分子量越大、極化率越高，倫敦色散力也越強。2.化學位移（δ）值大小反映了原子核所在化學環(huán)境中的磁不等價性。δ值越大，表示該原子核所處的電子云密度越低（或屏蔽效應越弱），反之亦然。它主要用于區(qū)分分子中不同化學環(huán)境的氫（或碳）原子。3.酶催化特點：高效率（催化常數(shù)高）、高選擇性（通常對底物和產物有高度特異性）、溫和的反應條件（常在生理溫度、pH下進行）、可逆性、需要輔因子（有時）、受溫度、pH等因素影響較大。4.分子印跡技術原理：先將目標分子（印模分子）與功能單體、交聯(lián)劑在載體（如聚合物）表面進行共聚合，形成印?？椎?。去除目標分子后，孔道中留下與目標分子大小、形狀、位阻相匹配的空腔，具有特異性識別目標分子的能力。主要應用領域：傳感器、固相萃取、模擬抗體、藥物緩釋、催化劑等。五、論述題1.分子設計是指根據(jù)目標分子的預期功能（如特定生物活性、材料性能），通過理論計算、模擬或經驗規(guī)則，設計出目標分子的結構。合成則是按照設計的結構，利用化學方法將其制備出來。這一過程在藥物開發(fā)中至關重要：通過設計具有特定結合位點和作用機制的分子，可以篩選出具有高效、低毒的先導化合物，再通過合成優(yōu)化其結構，最終獲得臨床應用的藥物分子。在功能材料領域，分子設計可以使材料具有特定的光學、電學、磁學或催化性能，例如設計具有特定孔道結構的吸附材料用于氣體分離，或設計具有特定能帶的半導體材料用于光電器件。2.交叉學科研究通過融合不同學科的理論、方法和技術，能夠產生新的視角和解決方案，極大地推動了分子科學與工程領域的發(fā)展。例如，將物理學中的量子計算方法與化學信息學結合，可以加速復雜分子體系的模擬和藥物設計；將生物學中的基因編輯技術與材料化學結合，可以開發(fā)出具有智能響應功能的生物醫(yī)用材料；將數(shù)學中的優(yōu)化算法與化學工程結合，可以提高復雜化學反應的效率和經濟性。這些交叉研究往往能解決單一學科難以攻克的難題，催生新的研究方向和技術平臺，是保持學科活力和創(chuàng)新能力的關鍵。六、分析題分子印跡聚合物通過在聚合過程中引入目標污染物X作為印模分子，在其周圍形成特定的空腔結構。當后續(xù)的樣品溶液流過或滲透到該聚合物中時，與印模分子在空間結構、大小和位阻上完全匹配的污染物X能夠特異性地進入并占據(jù)這些空腔。這種識別作用通?；?/p>