2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——分子科學(xué)與工程的發(fā)展歷程考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填入括號(hào)內(nèi)，每題2分，共20分）1.下列哪項(xiàng)不是現(xiàn)代分子科學(xué)思想形成的重要基礎(chǔ)？A.量子力學(xué)的建立B.X射線衍射技術(shù)的應(yīng)用C.生物學(xué)中的中心法則的提出D.工業(yè)革命帶來(lái)的技術(shù)革新2.被譽(yù)為“分子生物學(xué)之父”的科學(xué)家是？A.阿爾伯特·愛(ài)因斯坦B.詹姆斯·沃森C.理查德·費(fèi)曼D.馬丁·卡普拉斯3.標(biāo)志著分子自組裝概念開始形成的重要事件是？A.膠體化學(xué)理論的建立B.超分子化學(xué)的提出C.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)D.基因重組技術(shù)的實(shí)現(xiàn)4.以下哪項(xiàng)技術(shù)是PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)發(fā)明的基礎(chǔ)？A.電子顯微鏡的發(fā)明B.分子動(dòng)力學(xué)模擬方法C.DNA限制性內(nèi)切酶的應(yīng)用D.核磁共振波譜技術(shù)的進(jìn)步5.納米科技概念的興起，對(duì)分子科學(xué)與工程領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，其直接驅(qū)動(dòng)力之一是？A.對(duì)宏觀物質(zhì)形態(tài)美學(xué)的追求B.在材料科學(xué)領(lǐng)域?qū)で笮阅芡黄频男枨驝.對(duì)宇宙起源和生命本質(zhì)的終極探索D.計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)的發(fā)展6.人類基因組計(jì)劃的完成，對(duì)分子科學(xué)與工程領(lǐng)域的主要貢獻(xiàn)是？A.推動(dòng)了納米材料的合成方法創(chuàng)新B.為理解生命奧秘和疾病發(fā)生提供了基礎(chǔ)C.直接導(dǎo)致了掃描探針顯微鏡的發(fā)明D.使分子工程從理論走向完全實(shí)用化7.下列哪位科學(xué)家的研究工作直接促進(jìn)了DNA重組技術(shù)的誕生？A.瑪麗·居里B.弗朗西斯·克里克C.保羅·伯格D.羅杰·科恩伯格8.分子束外延（MBE）技術(shù)主要應(yīng)用于哪個(gè)領(lǐng)域，并體現(xiàn)了分子級(jí)精確控制的思想？A.基因測(cè)序B.生物大分子晶體學(xué)C.納米結(jié)構(gòu)材料的制備D.化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究9.早期物理化學(xué)家在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，提出的“球棍模型”主要反映了？A.分子間作用力的本質(zhì)B.原子在分子中的連接方式C.分子光譜的吸收特性D.化學(xué)反應(yīng)的宏觀熱效應(yīng)10.分子科學(xué)與工程作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科領(lǐng)域逐漸確立，其重要的標(biāo)志之一是？A.大學(xué)開始設(shè)立化學(xué)工程系B.出現(xiàn)了系統(tǒng)闡述分子工程思想的著作C.第一屆國(guó)際分子工程會(huì)議的召開D.基因編輯技術(shù)（如CRISPR）的廣泛應(yīng)用二、填空題（請(qǐng)將答案填寫在橫線上，每空1分，共15分）1.________的提出，標(biāo)志著分子生物學(xué)時(shí)代的開始，它揭示了遺傳信息的存儲(chǔ)和傳遞機(jī)制。2.20世紀(jì)80年代，__________和________等科學(xué)家的開創(chuàng)性工作，奠定了現(xiàn)代基因工程的基石。3.________技術(shù)的發(fā)明，使得科學(xué)家能夠直接觀察和操縱單個(gè)原子或分子，極大地推動(dòng)了納米科技的發(fā)展。4.分子動(dòng)力學(xué)模擬方法的發(fā)展，使得我們能夠從________角度研究分子的結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)行為和相互作用。5.人類對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，經(jīng)歷了從________到________，再到關(guān)注分子間相互作用的演變過(guò)程。6.________是分子科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力，它促進(jìn)了多學(xué)科交叉融合，催生了眾多新興技術(shù)。7.作為一門交叉學(xué)科，分子科學(xué)與工程的發(fā)展離不開________、生物學(xué)、物理學(xué)和________等學(xué)科的支撐。三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)潔明了地回答下列問(wèn)題，每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述量子化學(xué)的建立對(duì)分子科學(xué)思想形成的重要意義。2.簡(jiǎn)述掃描探針顯微鏡（SPM）的發(fā)明過(guò)程中所體現(xiàn)的關(guān)鍵科學(xué)思想。3.簡(jiǎn)述分子自組裝技術(shù)在現(xiàn)代材料制備中的優(yōu)勢(shì)。4.簡(jiǎn)述人類基因組計(jì)劃完成后，對(duì)后續(xù)分子醫(yī)學(xué)研究產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。四、論述題（請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，圍繞下列主題進(jìn)行論述，每題10分，共20分）1.論述分子科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展的歷史進(jìn)程中所體現(xiàn)的“尺度效應(yīng)”及其重要意義。2.論述學(xué)科交叉融合對(duì)推動(dòng)分子科學(xué)與工程發(fā)展的重要作用，并結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。五、材料分析題（請(qǐng)仔細(xì)閱讀下列材料，并根據(jù)要求回答問(wèn)題，共15分）材料：20世紀(jì)中葉，隨著晶體學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們能夠測(cè)定許多分子的精確結(jié)構(gòu)。然而，僅僅知道靜態(tài)的結(jié)構(gòu)并不足以完全理解分子的性質(zhì)和功能。為了更深入地研究分子在溶液中的行為以及分子間的相互作用，科學(xué)家們開始探索新的方法。1957年，由愛(ài)德華·康寧漢（Edward康寧漢）等人提出的分子動(dòng)力學(xué)（MolecularDynamics,MD）模擬方法，利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算大量原子或分子的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而獲得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。這一方法的提出，標(biāo)志著計(jì)算化學(xué)和理論化學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。問(wèn)題：1.根據(jù)材料，簡(jiǎn)述分子動(dòng)力學(xué)模擬方法提出的背景和主要目的。（5分）2.結(jié)合分子科學(xué)與工程的發(fā)展歷程，論述分子動(dòng)力學(xué)模擬方法的重要意義和應(yīng)用價(jià)值。（10分）試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.C5.B6.B7.C8.C9.B10.B二、填空題1.中心法則2.保羅·伯格，斯坦利·科恩伯格3.掃描探針顯微鏡4.原子/分子5.宏觀結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)6.前沿科技7.化學(xué)，材料科學(xué)三、簡(jiǎn)答題1.量子化學(xué)的建立，為從微觀層面理解分子的結(jié)構(gòu)、成鍵原理和電子行為提供了理論基礎(chǔ)。它使得科學(xué)家能夠定量計(jì)算分子能量、預(yù)測(cè)光譜性質(zhì)、解釋化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，從而奠定了現(xiàn)代分子科學(xué)的基礎(chǔ)，并指導(dǎo)了分子設(shè)計(jì)和合成。其建立是分子科學(xué)思想形成的關(guān)鍵里程碑。2.掃描探針顯微鏡（SPM）的發(fā)明過(guò)程中體現(xiàn)了兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)思想：一是利用物理探針（如原子力探針）與樣品表面原子間的相互作用力（如范德華力、靜電力）來(lái)探測(cè)表面形貌，體現(xiàn)了對(duì)微觀作用力的精確測(cè)量和控制思想；二是通過(guò)反饋控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)整探針位置以維持相互作用力恒定，從而實(shí)現(xiàn)非接觸式、原子級(jí)分辨率的成像，體現(xiàn)了精密控制和反饋調(diào)節(jié)的思想。3.分子自組裝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：能夠利用分子間弱的相互作用（如氫鍵、范德華力、π-π堆積）在自發(fā)的條件下形成有序的納米結(jié)構(gòu)，避免了復(fù)雜的模板制備和能量輸入，過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低廉、環(huán)境友好；能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的高度可控制備，調(diào)控組裝單元、相互作用和外界條件，獲得具有特定功能（如光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)性能）的組裝體；為制備新型納米材料和器件提供了獨(dú)特的途徑。4.人類基因組計(jì)劃的完成，首次全面揭示了人類遺傳信息的藍(lán)圖，為理解生命的本質(zhì)、遺傳疾病的發(fā)病機(jī)制提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。它極大地推動(dòng)了分子診斷技術(shù)的發(fā)展，使得許多遺傳病能夠被精確識(shí)別和診斷；促進(jìn)了新藥研發(fā)，為靶向治療提供了重要靶點(diǎn)；帶動(dòng)了生物信息學(xué)、計(jì)算生物學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展；并引發(fā)了關(guān)于倫理、法律和社會(huì)問(wèn)題的廣泛討論，促進(jìn)了相關(guān)法規(guī)的建立。四、論述題1.分子科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展的歷史進(jìn)程中體現(xiàn)了顯著的“尺度效應(yīng)”。早期關(guān)注宏觀物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，隨后隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，逐步深入到原子、分子尺度，關(guān)注物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、電子行為和分子間相互作用。在納米尺度上，物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)往往與宏觀尺度表現(xiàn)出顯著差異（如量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)），這要求研究方法和技術(shù)必須適應(yīng)不同尺度的特點(diǎn)。尺度效應(yīng)的理解和利用是分子科學(xué)與工程區(qū)別于傳統(tǒng)學(xué)科的重要特征，它使得科學(xué)家能夠根據(jù)不同尺度上的規(guī)律進(jìn)行分子設(shè)計(jì)和材料制備，實(shí)現(xiàn)性能的突破和功能的創(chuàng)新。把握尺度效應(yīng)對(duì)于推動(dòng)學(xué)科發(fā)展和應(yīng)用至關(guān)重要。2.學(xué)科交叉融合對(duì)推動(dòng)分子科學(xué)與工程發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。分子科學(xué)與工程本身就是一個(gè)典型的交叉學(xué)科，它以分子為研究對(duì)象，融合了化學(xué)（合成、反應(yīng)）、生物學(xué)（生命過(guò)程、分子識(shí)別）、物理學(xué)（結(jié)構(gòu)、譜學(xué)、相互作用）、材料科學(xué)（制備、性能）和信息科學(xué)（計(jì)算、模擬、檢測(cè)）等多學(xué)科的知識(shí)和方法。這種交叉融合帶來(lái)了新的研究視角、創(chuàng)新的研究工具和廣闊的應(yīng)用前景。例如，將物理學(xué)中的掃描探針技術(shù)與化學(xué)中的分子合成相結(jié)合，誕生了可控的分子組裝；將生物學(xué)中的酶催化思想與化學(xué)工程結(jié)合，發(fā)展了生物催化技術(shù)；計(jì)算化學(xué)的發(fā)展則得益于計(jì)算機(jī)科學(xué)與化學(xué)、物理學(xué)的交叉。學(xué)科交叉不斷催生新的研究領(lǐng)域和技術(shù)，是分子科學(xué)與工程保持活力和持續(xù)創(chuàng)新的關(guān)鍵動(dòng)力。五、材料分析題1.根據(jù)材料，分子動(dòng)力學(xué)模擬方法提出的背景是：隨著晶體學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家能夠測(cè)定靜態(tài)分子的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于分子在溶液中的動(dòng)態(tài)行為和分子間相互作用的研究仍感不足。主要目的是為了克服實(shí)驗(yàn)方法的局限性，能夠從計(jì)算的角度模擬大量原子或分子的運(yùn)動(dòng)，從而獲得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)和統(tǒng)計(jì)行為，深入理解分子的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系。2.分子動(dòng)力學(xué)模擬方法的重要意義和應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在：首先，它提供了一種強(qiáng)大的計(jì)算工具，可以在原子或分子尺度上模擬復(fù)雜體系的動(dòng)態(tài)過(guò)程，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)觀察手段的不足，尤其適用于難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的體系（如生物大分子、溶液體系、非平衡態(tài)過(guò)程）。其次，通過(guò)模擬可以獲得體系的構(gòu)象分布、原子運(yùn)動(dòng)軌跡、能量變化等信