2025年大學《化學生物學》專業(yè)題庫——動物行為生態(tài)學研究與應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.信息素2.化學感受器3.氣味標記4.行為生態(tài)學5.互惠利他行為二、填空題（每空1分，共10分）1.動物行為生態(tài)學主要研究行為與__________、__________及環(huán)境之間的相互關(guān)系。2.化學生物學通過研究化學信號分子及其與__________的相互作用，來揭示行為的生態(tài)學意義。3.昆蟲的信息素通常由其體內(nèi)的__________腺體產(chǎn)生并釋放。4.哺乳動物的嗅覺受體主要分布在__________和口腔內(nèi)。5.在捕食-獵物關(guān)系中，被捕食者留下的氣味標記可以起到__________的作用。6.神經(jīng)遞質(zhì)和激素雖然不直接屬于化學信號分子，但它們在__________行為的調(diào)控中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。7.利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)可以鑒定動物釋放的復雜化學信號混合物。8.基因編輯技術(shù)如__________為研究行為遺傳基礎(chǔ)提供了強大的工具。9.信息素在調(diào)節(jié)昆蟲種內(nèi)社會結(jié)構(gòu)，如識別__________方面具有重要功能。10.化學生物學在農(nóng)業(yè)上可用于開發(fā)基于信息素的新型害蟲__________技術(shù)。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述化學信號相比于其他行為信號（如視覺、聽覺信號）在動物行為生態(tài)學研究中的獨特優(yōu)勢。2.簡述捕食者如何利用化學信號來定位獵物，并舉例說明。3.簡述化學感受器（嗅覺受體）的基本結(jié)構(gòu)特點及其感知氣味分子的主要機制。4.簡述什么是化學驅(qū)避？請列舉至少兩種動物利用化學驅(qū)避行為的實例。四、論述題（每題10分，共30分）1.詳細論述化學信號在維持動物社會秩序（如群體凝聚力、領(lǐng)域建立）中的作用機制，并結(jié)合具體實例說明。2.論述化學生物學技術(shù)（如組學技術(shù)、基因編輯、神經(jīng)成像等）在深入研究行為調(diào)控神經(jīng)和分子機制方面的應用潛力與局限性。3.選擇一種你感興趣的應用領(lǐng)域（如害蟲防治、疾病診斷、行為治療等），論述化學生物學在該領(lǐng)域的研究進展及其潛在的應用前景。試卷答案一、名詞解釋1.信息素:指由生物體產(chǎn)生，能被同種或異種個體感知，并引起特定行為或生理反應的化學信號分子。**解析思路:*考察對核心概念“信息素”定義的掌握，需包含產(chǎn)生者、接收者、信號分子及功能（引起行為/生理反應）四個要素。2.化學感受器:指能夠特異性識別和結(jié)合化學物質(zhì)，并將化學刺激轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號的細胞或器官，主要用于感知氣味和味道。**解析思路:*考察對化學感受器基本定義和功能的理解，強調(diào)其識別化學物質(zhì)和轉(zhuǎn)導信號的功能。3.氣味標記:指動物通過釋放化學物質(zhì)（通常是信息素）到環(huán)境中，以標記領(lǐng)地、個體身份或吸引配偶等，從而影響其他動物行為的一種策略。**解析思路:*考察對“氣味標記”這一行為生態(tài)學策略的理解，需包含行為目的（標記）和方式（釋放化學物質(zhì)）。4.行為生態(tài)學:研究動物行為與其生態(tài)背景（如資源分布、天敵壓力、種群密度等）以及進化歷史之間相互關(guān)系的科學。**解析思路:*考察對行為生態(tài)學研究范疇和核心關(guān)注點的掌握。5.互惠利他行為:指一方個體行為對其自身產(chǎn)生成本，但對另一方個體產(chǎn)生收益，且這種收益在未來可能回報給行為方的一種社會行為。**解析思路:*考察對互惠利他行為核心特征（成本、收益、未來回報）的理解。二、填空題1.生態(tài)位；環(huán)境**解析思路:*考察行為生態(tài)學研究的核心要素，即行為與生物自身所處的生態(tài)位以及外在環(huán)境條件的相互作用。2.化學感受器**解析思路:*考察化學生物學研究的核心環(huán)節(jié)，即化學信號分子與接收信號的結(jié)構(gòu)（感受器）之間的相互作用。3.專門的腺體**解析思路:*考察昆蟲信息素產(chǎn)生的主要生理基礎(chǔ)，昆蟲通常具有特定的信息素分泌腺體。4.鼻腔（或嗅球）**解析思路:*考察哺乳動物嗅覺受體分布的主要解剖位置，鼻腔是嗅覺上皮所在的部位，嗅球是與嗅覺信息處理相關(guān)的腦區(qū)。5.警示（或誘捕）**解析思路:*考察氣味標記在捕食-獵物關(guān)系中的主要功能之一，即警告其他獵物注意危險或引誘捕食者。6.社會性**解析思路:*考察神經(jīng)化學物質(zhì)（激素、神經(jīng)遞質(zhì)）在調(diào)控除基本生存行為外的更復雜行為（如社會互動）中的作用。7.GC-MS(或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用)**解析思路:*考察一種常用的化學生物學分析技術(shù)，用于分離和鑒定復雜的化學混合物。8.CRISPR-Cas9**解析思路:*考察一項當前流行的基因編輯技術(shù)，其在行為遺傳學研究中的應用是化學生物學與遺傳學結(jié)合的體現(xiàn)。9.內(nèi)部成員（或同伴）**解析思路:*考察信息素在維持社會秩序中的作用，如通過信息素識別群體內(nèi)部成員以區(qū)分敵我或維持等級。10.抗性（或控制或滅絕）**解析思路:*考察化學生物學在農(nóng)業(yè)害蟲防治中的應用方向，利用信息素干擾害蟲交配或行為，達到控制其種群的目的。三、簡答題1.化學信號相比于其他行為信號（如視覺、聽覺信號）在動物行為生態(tài)學研究中的獨特優(yōu)勢在于：首先，化學信號可以傳播很遠距離，且不易被環(huán)境因素（如風雨）干擾，使得信號傳遞效率高；其次，化學信號能夠穿透障礙物（如植被、水體），實現(xiàn)隱蔽傳播；再次，化學信號信息量大，復雜的化學信號混合物可以傳遞豐富的信息；最后，化學信號感知通常需要專門的器官（化學感受器），其結(jié)構(gòu)和功能研究為從分子層面理解行為機制提供了可能。**解析思路:*要求系統(tǒng)闡述化學信號在空間傳播、抗干擾性、信息承載能力及分子層面研究潛力等方面的優(yōu)勢，并與視覺、聽覺信號進行對比。2.捕食者利用化學信號定位獵物通常通過以下方式：一是利用獵物釋放的特定氣味標記（信息素）進行追蹤，例如，許多昆蟲幼蟲會釋放含有碳氫化合物的“氣味繩”來指引母親找到它們；二是利用獵物代謝活動產(chǎn)生的氣味，如腐爛的尸體散發(fā)腐敗氣體，或獵物呼吸產(chǎn)生的二氧化碳；三是利用獵物群體活動的氣味痕跡進行定位。例如，狼通過嗅聞地面的氣味痕跡來追蹤獵物。**解析思路:*要求說明捕食者如何感知獵物的化學信號（來源、類型），并舉例具體說明其在追蹤過程中的應用。3.化學感受器（嗅覺受體）的基本結(jié)構(gòu)特點通常為跨膜蛋白，屬于G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）家族，每個受體通常具有七個跨膜螺旋結(jié)構(gòu)。其感知氣味分子的主要機制是：氣味分子通過擴散進入感受器細胞，與細胞膜上的特定嗅覺受體結(jié)合，導致受體構(gòu)象發(fā)生改變，進而激活或抑制與受體偶聯(lián)的G蛋白，G蛋白再激活下游的腺苷酸環(huán)化酶（AC）或磷脂酶C（PLC），產(chǎn)生第二信使（如cAMP或IP3），最終改變離子通道的通透性，產(chǎn)生神經(jīng)電信號，并將化學刺激轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號傳遞到大腦。**解析思路:*要求描述嗅覺受體的典型分子結(jié)構(gòu)（跨膜結(jié)構(gòu)、GPCR類型）和其將化學信號轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號的基本分子機制（結(jié)合、信號轉(zhuǎn)導、第二信使、離子通道）。4.化學驅(qū)避是指動物通過釋放或產(chǎn)生某種化學物質(zhì)，使得其他個體（同種或異種）感知后產(chǎn)生回避行為，從而避免接觸、捕食或競爭壓力的行為策略。實例包括：許多植物釋放揮發(fā)性有機化合物（VOCs）來驅(qū)避昆蟲害蟲或吸引天敵；哺乳動物（如貓、狗）通過尿液標記領(lǐng)地，其含有的化學信息素能讓其他動物感知并產(chǎn)生回避行為；某些昆蟲在葉片上釋放驅(qū)避性化學物質(zhì)來保護自己。**解析思路:*首先定義化學驅(qū)避，然后強調(diào)其功能（避免接觸等），最后列舉至少兩個不同生物類群（植物、哺乳動物、昆蟲）的具體實例。四、論述題1.化學信號在維持動物社會秩序中起著至關(guān)重要的作用機制體現(xiàn)在：首先，個體識別：信息素（如個體識別信號、性別信號、年齡信號）使得個體能夠識別同種的其他成員，區(qū)分親疏遠近，是形成社會關(guān)系的基礎(chǔ)；其次，領(lǐng)域標記：動物通過釋放特定的氣味標記（信息素）來宣告和保衛(wèi)自己的領(lǐng)地，防止競爭對手進入，從而減少直接沖突，維持社會空間結(jié)構(gòu)；再次，社會等級建立與維持：在許多社會性動物中，支配者會釋放更強或特定類型的信號，而亞支配者或被支配者則會減少信號釋放或表現(xiàn)出回避行為，化學信號thus在確立和維持社會等級中發(fā)揮作用；最后，群體凝聚力與信息交流：群體成員間共享的化學信號（如巢穴氣味、群體信息素）有助于個體識別、位置保持和群體成員間的協(xié)調(diào)，增強群體凝聚力。例如，蜜蜂通過信息素識別同伴并維持蜂巢秩序；狼群通過氣味標記領(lǐng)地并識別成員。**解析思路:*需要分點論述化學信號在不同社會功能（識別、領(lǐng)域、等級、凝聚力）中發(fā)揮的作用機制，并要求結(jié)合具體實例來支持論點。2.化學生物學技術(shù)為深入研究行為調(diào)控的神經(jīng)和分子機制提供了巨大潛力：首先，組學技術(shù)（如基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學）能夠全面揭示行為相關(guān)基因、蛋白質(zhì)、代謝物的變化，幫助識別行為調(diào)控的關(guān)鍵分子網(wǎng)絡；其次，基因編輯技術(shù)（如CRISPR-Cas9）允許科學家精確修飾與行為相關(guān)的基因，從而揭示其功能，甚至創(chuàng)造新的行為模式；再次，化學傳感技術(shù)（如基因編碼的熒光蛋白傳感器）可以直接可視化神經(jīng)細胞對特定化學物質(zhì)（如神經(jīng)遞質(zhì)）的反應，揭示神經(jīng)環(huán)路中的化學信號傳遞；最后，神經(jīng)成像技術(shù)結(jié)合化學生物學標記物，可以定位和追蹤與行為相關(guān)的神經(jīng)活動。然而，這些技術(shù)也面臨局限：如基因編輯可能存在脫靶效應和倫理問題；組學數(shù)據(jù)解讀復雜，需要整合多維度信息；許多行為是復雜性狀，受多基因和環(huán)境因素影響，單一技術(shù)難以完全解析；技術(shù)成本高，操作復雜，普及性有限。**解析思路:*需要列舉幾種關(guān)鍵的化學生物學技術(shù)，并分別說明它們?nèi)绾螒糜谛袨樯窠?jīng)和分子機制的研究，同時也要客觀分析這些技術(shù)應用的局限性（如技術(shù)本身的、生物學本身的復雜性、倫理等）。3.選擇領(lǐng)域：害蟲防治?；瘜W生物學在該領(lǐng)域的研究進展及其潛在應用前景顯著。研究進展主要體現(xiàn)在：一是信息素的發(fā)現(xiàn)、合成與鑒定：已鑒定出大量昆蟲性信息素、聚集信息素、告警信息素等，為害蟲監(jiān)測和誘捕提供了基礎(chǔ)；二是信息素模擬物與干擾劑的開發(fā)：基于信息素作用原理，開發(fā)了性信息素誘捕器用于種群監(jiān)測和防治，以及干擾交配的信息素模擬物或反信息素；三是植物源信息素的研究：發(fā)現(xiàn)一些植物釋放的揮發(fā)性有機化合物具有驅(qū)避害蟲或吸引天敵的作用，可用于綠色防控；四是昆蟲信息素感受機制研究：解析嗅覺受體等，為設(shè)計更有效、更具特異性的信息素控制方案提供了理論依據(jù)。潛在應用