2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——化學(xué)與生物學(xué)在應(yīng)用化學(xué)中的交叉考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題意。）1.在生物催化領(lǐng)域，利用固定化酶處理廢水中的有機(jī)污染物，其主要優(yōu)勢(shì)之一是（）。A.反應(yīng)速率極快B.可重復(fù)使用，降低成本C.可在高溫高壓下進(jìn)行D.對(duì)底物特異性要求極高2.下列哪一項(xiàng)技術(shù)主要利用抗體的高度特異性來識(shí)別和結(jié)合目標(biāo)分析物？（）A.分子印跡聚合物B.電化學(xué)阻抗譜C.免疫親和層析D.原位雜交3.仿生化學(xué)研究的重要目標(biāo)是（）。A.提高化學(xué)合成效率B.模仿生物體系的特定功能并利用化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)C.探索生命起源的化學(xué)過程D.開發(fā)新型生物催化劑4.生物傳感器通常由哪兩部分組成？（）A.生物敏感膜和信號(hào)轉(zhuǎn)換器B.酶和底物C.抗體和抗原D.電極和電解質(zhì)5.在藥物研發(fā)中，利用化學(xué)方法修飾天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，以提高其藥效和降低毒性的策略屬于（）。A.化學(xué)生物學(xué)B.藥物化學(xué)C.生物制藥工程D.仿生醫(yī)學(xué)6.下列哪種材料通常被認(rèn)為是組織工程支架的理想選擇？（）A.金屬鋁B.高分子聚合物，具有良好的生物相容性和可降解性C.無(wú)機(jī)陶瓷，具有高強(qiáng)度D.天然橡膠7.細(xì)胞色素P450單加氧酶在生物體內(nèi)參與多種代謝反應(yīng)，其模擬酶（如基于金屬配合物或有機(jī)催化劑的模擬物）在應(yīng)用化學(xué)中的潛在價(jià)值在于（）。A.用于合成手性藥物B.高效降解環(huán)境持久性有機(jī)污染物C.作為生物傳感器中的識(shí)別元件D.以上都是8.綠色化學(xué)在生物與化學(xué)交叉領(lǐng)域的體現(xiàn)之一是（）。A.開發(fā)高選擇性、高效率的生物催化劑替代化學(xué)催化劑B.利用生物方法生產(chǎn)高附加值化學(xué)品，減少化學(xué)合成步驟C.設(shè)計(jì)可生物降解的塑料D.以上都是9.分子印跡技術(shù)制備的分子印跡聚合物（MIPs）具有優(yōu)異的（）。A.選擇性，對(duì)特定分子具有識(shí)別能力B.機(jī)械強(qiáng)度C.導(dǎo)電性D.生物活性10.以下哪項(xiàng)不屬于生物材料在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用范疇？（）A.開發(fā)用于檢測(cè)水體中重金屬離子的生物傳感器B.利用固定化酶降解土壤中的農(nóng)藥殘留C.制備用于吸附水體中有機(jī)污染物的生物炭D.開發(fā)用于基因測(cè)序的光學(xué)芯片二、填空題（每空2分，共20分。）1.將生物大分子（如酶、抗體）固定在載體上，使其能夠保持活性并重復(fù)使用的化學(xué)技術(shù)稱為__________。2.利用生物體或其組成部分（如酶、微生物）作為催化劑或催化劑組分，實(shí)現(xiàn)特定化學(xué)轉(zhuǎn)化的過程稱為__________。3.仿生化學(xué)旨在借鑒生物體系__________、高效能和可持續(xù)性的特點(diǎn)，發(fā)展新型化學(xué)材料、化學(xué)過程或化學(xué)裝置。4.生物傳感器根據(jù)其敏感元件的不同，可分為酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、組織傳感器和__________傳感器等。5.在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，__________是評(píng)價(jià)材料與生物體相互作用是否良好的一項(xiàng)重要指標(biāo)。6.化學(xué)生物學(xué)是化學(xué)與生物學(xué)深度交叉的學(xué)科，其關(guān)注點(diǎn)之一是藥物靶點(diǎn)的化學(xué)性質(zhì)和先導(dǎo)化合物的化學(xué)設(shè)計(jì)。7.利用固定化細(xì)胞技術(shù)處理污染物時(shí)，固定化細(xì)胞可以維持其正常的代謝活性，實(shí)現(xiàn)__________的去除。8.分子印跡技術(shù)模擬了生物識(shí)別中的_______原理，通過印跡分子與功能單體聚合形成的識(shí)別位點(diǎn)具有對(duì)模板分子的高度選擇性。9.生物基材料是指以生物質(zhì)為原料或通過生物催化/酶法生產(chǎn)的化學(xué)產(chǎn)品，例如生物乙醇和__________。10.基因編輯技術(shù)（如CRISPR/Cas9）的發(fā)展為藥物研發(fā)和疾病治療帶來了革命性變化，其中涉及到的脫氧核糖核苷酸（DNA）和核糖核苷酸（RNA）的化學(xué)合成與修飾是__________的應(yīng)用實(shí)例。三、名詞解釋（每小題3分，共15分。）1.生物電化學(xué)傳感2.組織工程支架3.化學(xué)生物學(xué)4.固定化酶5.仿生催化四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述固定化酶技術(shù)相比游離酶在應(yīng)用中的主要優(yōu)點(diǎn)。2.生物傳感器通常包含哪些基本組成部分？并簡(jiǎn)述其工作原理。3.解釋什么是“綠色化學(xué)”原則，并列舉至少兩項(xiàng)其在生物與化學(xué)交叉領(lǐng)域中的應(yīng)用實(shí)例。4.簡(jiǎn)述生物材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主要應(yīng)用方向。五、論述題（每小題10分，共20分。）1.論述酶催化在工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)以及目前面臨的挑戰(zhàn)，并探討化學(xué)方法如何克服這些挑戰(zhàn)。2.選擇一個(gè)你感興趣的生物與化學(xué)交叉領(lǐng)域（如生物傳感、生物基材料、化學(xué)生物學(xué)等），詳細(xì)論述該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、重要應(yīng)用前景以及面臨的挑戰(zhàn)。---試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.A5.A6.B7.D8.D9.A10.D二、填空題1.固定化酶技術(shù)2.生物催化3.高效、自催化的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)4.抗體5.生物相容性6.藥物靶點(diǎn)化學(xué)7.連續(xù)8.識(shí)別（或“配位”）9.生物聚合物（或“生物塑料”如PHA）10.化學(xué)生物學(xué)三、名詞解釋1.生物電化學(xué)傳感：利用電化學(xué)方法檢測(cè)生物分子或生物反應(yīng)的傳感技術(shù)，通常包含一個(gè)生物識(shí)別元件（如酶、抗體）和一個(gè)電化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器。2.組織工程支架：一種能夠提供物理支撐、引導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化并最終形成特定組織或器官的三維結(jié)構(gòu)材料，常用于再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。3.化學(xué)生物學(xué)：一門交叉學(xué)科，運(yùn)用化學(xué)的原理和方法研究生物體系，探索生命過程中的化學(xué)基礎(chǔ)，并開發(fā)基于這些理解的新藥物、診斷工具等。4.固定化酶：將酶分子通過物理或化學(xué)方法固定在固體載體上或?qū)⑵浒裨谔囟ɑ|(zhì)中，使其能夠保持生物活性并可以重復(fù)使用的技術(shù)。5.仿生催化：模仿生物體系（如酶催化）的高效性、高選擇性、溫和反應(yīng)條件等特性，利用化學(xué)方法設(shè)計(jì)和構(gòu)建具有類似功能的非生物催化劑或催化系統(tǒng)。四、簡(jiǎn)答題1.固定化酶技術(shù)相比游離酶的主要優(yōu)點(diǎn)包括：①提高了酶的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了使用壽命；②實(shí)現(xiàn)了酶的重復(fù)使用，降低了成本；③易于從反應(yīng)體系中分離酶，簡(jiǎn)化了產(chǎn)物純化過程；④可能提高酶的催化活性（由于微環(huán)境控制）；⑤便于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的連續(xù)化操作。2.生物傳感器通常包含：①敏感元件（或識(shí)別元件），負(fù)責(zé)特異性地識(shí)別或結(jié)合目標(biāo)分析物；②信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將敏感元件產(chǎn)生的微弱信號(hào)（如濃度變化、電位變化、光信號(hào)等）轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電信號(hào)或其他信號(hào)（如光學(xué)信號(hào)）。其工作原理是：目標(biāo)分析物首先與敏感元件發(fā)生特異性相互作用，導(dǎo)致敏感元件的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，該變化被信號(hào)轉(zhuǎn)換器檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為可定量測(cè)量的信號(hào)輸出，通過信號(hào)處理系統(tǒng)最終得到分析物的濃度信息。3.“綠色化學(xué)”原則是指從源頭上就采用預(yù)防性的策略來減少或消除化學(xué)產(chǎn)品和過程對(duì)人類健康和環(huán)境的不利影響。其在生物與化學(xué)交叉領(lǐng)域中的應(yīng)用實(shí)例包括：①利用酶或微生物作為綠色催化劑替代有毒有害的化學(xué)催化劑，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的化學(xué)轉(zhuǎn)化；②開發(fā)生物基材料和可再生資源化學(xué)，減少對(duì)化石資源的依賴；③設(shè)計(jì)可生物降解的化學(xué)產(chǎn)品（如塑料），減輕環(huán)境污染。4.生物材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主要應(yīng)用方向包括：①植入式醫(yī)療器械，如人工關(guān)節(jié)（金屬、陶瓷）、心臟瓣膜、骨固定材料等；②組織工程與再生醫(yī)學(xué)，如作為細(xì)胞支架促進(jìn)組織再生；③藥物遞送系統(tǒng)，如利用生物可降解聚合物制備的控釋藥物載體；④診斷與監(jiān)測(cè)，如生物傳感器、基因芯片、醫(yī)學(xué)成像造影劑等；⑤體外診斷試劑和設(shè)備，如酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）試劑、血液透析膜等。五、論述題1.酶催化在工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)：①反應(yīng)條件溫和，通常在常溫常壓、中性或近中性pH下進(jìn)行，能耗低，節(jié)約能源；②高選擇性，能夠特異性地催化特定底物生成特定產(chǎn)物，副反應(yīng)少，產(chǎn)物純化容易；③高效率，催化速率通常遠(yuǎn)高于非催化反應(yīng)；④環(huán)境友好，酶是生物來源，可生物降解，使用后不污染環(huán)境，符合綠色化學(xué)理念。面臨的挑戰(zhàn)：①酶的穩(wěn)定性差，易失活，尤其是在高溫、強(qiáng)酸強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑或高濃度底物/產(chǎn)物存在下；②酶的成本較高，特別是需要大規(guī)模純化時(shí)；③酶的催化反應(yīng)通常受底物濃度限制，難以進(jìn)行強(qiáng)放熱反應(yīng)或需要高濃度底物的反應(yīng)；④酶的催化動(dòng)力學(xué)參數(shù)（如Km、Vmax）可能不適用于工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)需求?；瘜W(xué)方法克服挑戰(zhàn)：①通過化學(xué)修飾或融合標(biāo)簽（如親和素-生物素系統(tǒng)）提高酶的穩(wěn)定性；②利用固定化酶或酶膜技術(shù)提高酶的重復(fù)使用率，降低成本；③開發(fā)化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)或使用化學(xué)催化劑進(jìn)行預(yù)處理/后處理，與酶催化步驟耦合；④通過蛋白質(zhì)工程（定向進(jìn)化、理性設(shè)計(jì)）改變酶的底物譜、Km值或Vmax值，使其更適合工業(yè)應(yīng)用。2.（以下選擇“生物傳感器”領(lǐng)域進(jìn)行論述，考生可選擇其他領(lǐng)域）研究現(xiàn)狀：生物傳感器技術(shù)發(fā)展迅速，已成為分析化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要工具。目前的研究熱點(diǎn)包括：①提高傳感器的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性；②開發(fā)新型生物識(shí)別元件（如核酸適配體、新型酶、噬菌體等）；③構(gòu)建多參數(shù)、便攜式甚至可穿戴式生物傳感器；④拓展應(yīng)用領(lǐng)域，如食品安全檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、疾病早期診斷、即時(shí)檢測(cè)（POCT）等。納米技術(shù)、微流控技術(shù)和人工智能等與生物傳感器技術(shù)的結(jié)合也正在推動(dòng)其向更高性能、更智能化方向發(fā)展。重要應(yīng)用前景：生物傳感器因其高靈敏度、快速響應(yīng)、操作簡(jiǎn)便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，在以下方面具有廣闊的應(yīng)用前景：①醫(yī)療診斷：用于疾病的快速篩查、早期診斷、療效監(jiān)測(cè)和生物標(biāo)志物的檢測(cè)；②環(huán)境監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體和空氣中的污染物