2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——合成生物學(xué)與生物工程學(xué)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.合成生物學(xué)2.基因編輯3.代謝工程4.生物反應(yīng)器5.分子探針二、填空題（每空1分，共10分）1.合成生物學(xué)利用和改造____________，以實現(xiàn)特定目標(biāo)。2.CRISPR/Cas9系統(tǒng)中的____________負責(zé)識別靶向DNA序列，而____________負責(zé)切割DNA。3.代謝工程通常旨在____________或____________生物體的代謝途徑。4.在化學(xué)生物學(xué)視角下，改造生物系統(tǒng)常常涉及____________的設(shè)計與構(gòu)建。5.____________是連接合成生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)的重要橋梁。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述合成生物學(xué)與傳統(tǒng)的生物工程學(xué)的主要區(qū)別。2.列舉至少三種在合成生物學(xué)研究中常用的基因合成技術(shù)。3.簡述利用基因工程改造微生物進行藥物合成的基本原理。4.解釋什么是“通量分析”，及其在代謝工程中的重要性。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述化學(xué)生物學(xué)在開發(fā)新型生物催化劑（酶工程）方面的作用和應(yīng)用前景。2.選擇一個具體的合成生物學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域（如生物醫(yī)藥、環(huán)境治理、能源生產(chǎn)等），結(jié)合實例論述其重要意義、關(guān)鍵技術(shù)以及面臨的挑戰(zhàn)。3.從化學(xué)生物學(xué)的角度，討論對合成生物學(xué)進行倫理和安全考量的重要性。試卷答案一、名詞解釋1.合成生物學(xué)：是一門通過工程學(xué)的原理和方法，對生物系統(tǒng)（如細胞、組織、通路）進行設(shè)計、改造、重組甚至創(chuàng)造新生物系統(tǒng)的交叉學(xué)科。**解析思路：*考察對合成生物學(xué)基本定義的理解，要求學(xué)生掌握其核心思想是利用工程學(xué)手段操作生物系統(tǒng)。2.基因編輯：是指利用特定的技術(shù)手段，對生物體基因組（DNA序列）進行精確的修飾，包括插入、刪除、替換等，以改變生物性狀或表達特性的過程。**解析思路：*考察對基因編輯概念及其作用對象（基因組/DNA序列）和作用方式（修飾、插入、刪除、替換）的理解。3.代謝工程：是合成生物學(xué)的一個重要分支，專注于對生物體的代謝網(wǎng)絡(luò)進行改造和優(yōu)化，以獲得有價值的化學(xué)品、藥物或改變生物的能量代謝。**解析思路：*考察對代謝工程定義及其核心目標(biāo)（改造優(yōu)化代謝網(wǎng)絡(luò)、獲得產(chǎn)物、改變能量代謝）的掌握。4.生物反應(yīng)器：是指能夠模擬或優(yōu)化生物體生存環(huán)境的設(shè)備或系統(tǒng)，用于培養(yǎng)微生物、細胞或組織，以生產(chǎn)生物制品或進行生物轉(zhuǎn)化。**解析思路：*考察對生物反應(yīng)器基本功能的理解，即模擬生物環(huán)境以進行生物制造或轉(zhuǎn)化。5.分子探針：是指能夠與特定的生物分子（如DNA、RNA、蛋白質(zhì)、細胞器等）特異性結(jié)合并產(chǎn)生可檢測信號（如熒光、顏色變化）的小分子或生物分子，用于研究生物過程的工具。**解析思路：*考察對分子探針定義、核心特征（特異性結(jié)合、可檢測信號）及其在研究中的應(yīng)用的理解，體現(xiàn)化學(xué)生物學(xué)的工具特色。二、填空題1.生物系統(tǒng)2.向?qū)NA(gRNA),Cas9蛋白(或核酸酶)3.提高特定產(chǎn)物產(chǎn)量,消除有害副產(chǎn)物4.化學(xué)生物學(xué)工具(或分子識別工具,化學(xué)修飾手段)5.計算生物學(xué)(或系統(tǒng)生物學(xué)方法)**解析思路：*填空題主要考察對核心概念、關(guān)鍵組分、基本原理和重要交叉領(lǐng)域的記憶。題目設(shè)計覆蓋了合成生物學(xué)的基本概念、核心技術(shù)（CRISPR）、代謝工程目標(biāo)、化學(xué)生物學(xué)貢獻以及學(xué)科交叉方法。三、簡答題1.簡述合成生物學(xué)與傳統(tǒng)的生物工程學(xué)的主要區(qū)別。**解析思路：*要求學(xué)生能夠比較兩者的側(cè)重點和方法論。合成生物學(xué)更強調(diào)“設(shè)計-構(gòu)建-測試”的工程化范式，目標(biāo)是創(chuàng)造或重新設(shè)計生物功能，常常從零開始或?qū)唵蜗到y(tǒng)進行復(fù)雜構(gòu)建；而傳統(tǒng)生物工程學(xué)更多是基于現(xiàn)有生物系統(tǒng)進行改良和優(yōu)化，以實現(xiàn)特定工業(yè)目的。2.列舉至少三種在合成生物學(xué)研究中常用的基因合成技術(shù)。**解析思路：*考察學(xué)生對基因合成技術(shù)的了解。常見的答案應(yīng)包括：化學(xué)合成法（片段組裝法，如GibsonAssembly,GoldenGateAssembly）、PCR引物延伸法、DNA微流控合成等。3.簡述利用基因工程改造微生物進行藥物合成的基本原理。**解析思路：*要求學(xué)生理解基因工程在藥物合成中的應(yīng)用原理?；驹硎峭ㄟ^導(dǎo)入或改造目標(biāo)微生物的基因，使其能夠表達產(chǎn)生藥物的前體、中間體或最終活性分子。這可能涉及引入新的合成途徑、過表達關(guān)鍵酶、沉默或刪除負調(diào)控基因等步驟。4.解釋什么是“通量分析”，及其在代謝工程中的重要性。**解析思路：*考察對代謝工程核心概念“通量”的理解。通量分析是指定量分析代謝網(wǎng)絡(luò)中各代謝物生成或消耗速率的過程。其重要性在于：①識別代謝瓶頸（限制目標(biāo)產(chǎn)物合成的步驟）；②預(yù)測代謝途徑的動態(tài)變化；③為代謝工程改造提供目標(biāo)（如增加關(guān)鍵步驟通量、減少旁路通量）；④評估不同基因改造策略的效果。四、論述題1.論述化學(xué)生物學(xué)在開發(fā)新型生物催化劑（酶工程）方面的作用和應(yīng)用前景。**解析思路：*要求學(xué)生結(jié)合化學(xué)生物學(xué)的特點，深入探討其在酶工程領(lǐng)域的貢獻和未來潛力。應(yīng)從分子識別原理出發(fā)，闡述如何利用化學(xué)生物學(xué)方法（如設(shè)計分子探針識別底物/產(chǎn)物/酶、利用噬菌體展示篩選、化學(xué)修飾酶活性位點、開發(fā)新型酶固定化策略等）來發(fā)現(xiàn)、改造、優(yōu)化或創(chuàng)造具有更高活性、穩(wěn)定性、特異性或新功能的酶。并展望其在工業(yè)催化、生物燃料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。2.選擇一個具體的合成生物學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域（如生物醫(yī)藥、環(huán)境治理、能源生產(chǎn)等），結(jié)合實例論述其重要意義、關(guān)鍵技術(shù)以及面臨的挑戰(zhàn)。**解析思路：*考察學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析具體應(yīng)用領(lǐng)域的能力。學(xué)生需選擇一個領(lǐng)域（如生物醫(yī)藥中的藥物合成/疾病治療），首先論述其重要意義（如解決疾病、環(huán)境污染、能源危機等），然后結(jié)合具體實例（如利用工程菌生產(chǎn)胰島素、生產(chǎn)生物可降解塑料、設(shè)計光合作用效率更高的微生物），分析其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)（如基因編輯、合成途徑設(shè)計、生物傳感、高通量篩選等），最后討論該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)（如效率、成本、安全性、倫理問題、規(guī)模化生產(chǎn)等）。3.從化學(xué)生物學(xué)的角度，討論對合成生物學(xué)進行倫理和安全考量的重要性。**解析思路：*要求學(xué)生從化學(xué)生物學(xué)的獨特視角（分子層面、工具層面）來思考合成生物學(xué)帶來的倫理和安全問題。應(yīng)討論利用化學(xué)生物學(xué)工具（如分子探針、基因編輯器）