2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——生物技術(shù)與生物能源生產(chǎn)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種能源屬于可再生能源，并且其生產(chǎn)過程可以利用生物技術(shù)手段顯著提高效率？A.煤炭B.石油C.天然氣D.生物質(zhì)能2.生物乙醇發(fā)酵通常使用的微生物是？A.釀酒酵母（*Saccharomycescerevisiae*）B.乳酸菌（*Lactobacillus*）C.大腸桿菌（*E.coli*）D.青霉菌（*Penicillium*）3.從木質(zhì)纖維素原料中生產(chǎn)生物乙醇，首要且最具挑戰(zhàn)性的步驟是？A.發(fā)酵生產(chǎn)乙醇B.酶解將纖維素和半纖維素轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖C.通過蒸餾提純乙醇D.選擇合適的酵母菌株4.生物柴油的主要成分是？A.甘油和脂肪酸B.甲醇和脂肪酸甲酯C.乙醇和脂肪酯D.丙酮和脂肪酯5.在生物能源生產(chǎn)中，代謝工程的主要目標(biāo)是？A.提高微生物的生長速度B.增加目標(biāo)生物能源產(chǎn)物的產(chǎn)量和/或改變其組成C.降低發(fā)酵設(shè)備的成本D.減少生產(chǎn)過程中的廢物產(chǎn)生6.下列哪種生物能源生產(chǎn)方式主要利用微生物的厭氧消化過程？A.光合生物制氫B.纖維素乙醇發(fā)酵C.沼氣（生物天然氣）生產(chǎn)D.脂肪酸甲酯化7.與傳統(tǒng)化石燃料相比，生物能源的主要環(huán)境優(yōu)勢(shì)之一是？A.開采成本更低B.幾乎不產(chǎn)生溫室氣體排放C.能量密度更高D.資源儲(chǔ)量更豐富8.用于生物能源生產(chǎn)的微藻，其優(yōu)勢(shì)之一是？A.生長速度慢，收獲周期長B.對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)需求不高C.能夠在較高鹽度下生長D.種類繁多，易于培養(yǎng)控制9.基因工程在提高生物能源生產(chǎn)效率方面的一個(gè)重要應(yīng)用是？A.降低發(fā)酵設(shè)備的能耗B.導(dǎo)入或改造能高效利用非糖碳源（如木質(zhì)素）的基因C.減少生產(chǎn)過程中的溶劑使用D.提高微生物對(duì)有毒物質(zhì)的耐受性10.將有機(jī)廢棄物通過堆肥方式處理，其主要目的是？A.直接用于生產(chǎn)生物柴油B.生產(chǎn)沼氣C.回收能源的同時(shí)，轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)肥料D.提純纖維素用于乙醇發(fā)酵二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.生物能源是指______來源于生物體，特別是通過______或______轉(zhuǎn)化獲得的能源。2.發(fā)酵工程是生物技術(shù)的一個(gè)重要分支，在生物能源生產(chǎn)中，通常利用微生物或酶在______條件下，對(duì)______進(jìn)行轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物。3.代謝工程通過______、______或______等手段，修飾生物體的代謝網(wǎng)絡(luò)，以優(yōu)化目標(biāo)產(chǎn)物的合成。4.生物質(zhì)是生物能源最主要的原料來源，包括______、______和______等。5.為了提高生物能源生產(chǎn)的可持續(xù)性，需要關(guān)注原料的______、生產(chǎn)過程的______以及產(chǎn)品的______等問題。三、名詞解釋（每小題3分，共12分。請(qǐng)給出每個(gè)名詞的準(zhǔn)確定義）1.光合生物制氫2.代謝工程3.生物反應(yīng)器4.纖維素乙醇四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題）1.簡(jiǎn)述生物柴油生產(chǎn)的化學(xué)原理。2.與生物乙醇相比，生物質(zhì)合成氣制乙醇有何優(yōu)勢(shì)？3.生物能源生產(chǎn)中，提高目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量的主要生物技術(shù)策略有哪些？4.闡述生物能源對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的意義。五、論述題（10分。請(qǐng)結(jié)合具體實(shí)例，論述生物技術(shù)如何推動(dòng)生物能源領(lǐng)域的發(fā)展，并分析其面臨的主要挑戰(zhàn)。）試卷答案1.D2.A3.B4.B5.B6.C7.B8.D9.B10.C11.生物；光合作用；發(fā)酵12.人工；原料；發(fā)酵罐13.基因敲除；基因敲入；酶工程改造14.農(nóng)作物秸稈；林業(yè)廢棄物；生活垃圾/有機(jī)廢棄物15.可持續(xù)性；高效性；經(jīng)濟(jì)性16.光合生物制氫是指利用光能通過特定微生物（如綠硫細(xì)菌、綠非硫細(xì)菌）或光合作用微藻，在厭氧條件下將水和二氧化碳（或硫化物）轉(zhuǎn)化為氫氣和有機(jī)物的過程。17.代謝工程是指通過分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、酶學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)等手段，對(duì)生物體（通常是微生物）的基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組或代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修飾或改造，以改變其生理生化特性，從而獲得更符合人類需求的代謝產(chǎn)物或生物功能的學(xué)科。18.生物反應(yīng)器是能夠?yàn)樯锓磻?yīng)物（如微生物、細(xì)胞、酶）提供適宜的生長、代謝或轉(zhuǎn)化環(huán)境，并通過控制各種參數(shù)（如溫度、pH、溶氧、攪拌等）來優(yōu)化反應(yīng)過程，從而高效生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物的專用設(shè)備或系統(tǒng)。19.纖維素乙醇是指以植物細(xì)胞壁的主要成分纖維素為原料，經(jīng)過酶解或酸水解將其轉(zhuǎn)化為葡萄糖，再通過微生物（如酵母）發(fā)酵將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇的過程。20.1.生物柴油生產(chǎn)的化學(xué)原理主要是利用催化劑（如甲醇和硫酸，或堿性催化劑如NaOH、KOH）促使油脂（動(dòng)植物油脂或廢棄油脂）中的甘油三酯與醇發(fā)生酯交換反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯（或乙酯）和甘油。其通式可表示為：甘油三酯+3醇→3脂肪酸酯+甘油。2.生物質(zhì)合成氣制乙醇的優(yōu)勢(shì)在于原料來源廣泛（如農(nóng)作物秸稈、林業(yè)廢棄物、城市垃圾等固體廢棄物），不受糧食安全的影響；可以通過氣化技術(shù)將固態(tài)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為合成氣（主要含CO和H2），合成氣可以通過費(fèi)托合成、水煤氣變換等過程轉(zhuǎn)化為甲醇，再通過發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇，技術(shù)路線相對(duì)成熟，且能量轉(zhuǎn)化效率可能較高。3.提高生物能源產(chǎn)量的主要生物技術(shù)策略包括：①菌種/酵母種的選育與改良（利用誘變、基因工程、蛋白質(zhì)工程等手段提高其生長速率、底物利用率、產(chǎn)物合成能力、抗逆性等）；②優(yōu)化發(fā)酵工藝（如改進(jìn)培養(yǎng)基配方、控制發(fā)酵條件如溫度、pH、溶氧等）；③代謝工程改造（通過基因敲除或敲入等手段，阻斷非目標(biāo)產(chǎn)物的合成途徑，或者引入新的酶促反應(yīng)，構(gòu)建高效的合成途徑）；④酶工程（分離純化高效關(guān)鍵酶，進(jìn)行固定化改造，提高酶的穩(wěn)定性和重復(fù)使用率，構(gòu)建酶工程菌）；⑤生物反應(yīng)器工程（設(shè)計(jì)高效的生物反應(yīng)器，提供優(yōu)化的微環(huán)境，提高生物催化劑的利用效率）。4.生物能源對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)具有重要意義。首先，生物能源（特別是來自可持續(xù)來源的生物能源）在其生命周期中（從種植、收獲到利用）通常具有較低的凈溫室氣體排放，甚至可以實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)利用；其次，生物能源可以作為化石燃料的替代品，直接用于發(fā)電、供暖或作為交通燃料，從而減少對(duì)化石燃料的依賴，降低溫室氣體的排放總量；此外，生物能源的發(fā)展可以與碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步提高其碳中和效應(yīng)；最后，生物能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還能帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的升級(jí)，促進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》等國際氣候目標(biāo)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。然而，生物能源的發(fā)展也面臨原料可持續(xù)性、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)成本、土地利用沖突、潛在的糧食安全風(fēng)險(xiǎn)等挑戰(zhàn)。解析1.分析選項(xiàng)，A、B、C均為不可再生能源。D選項(xiàng)生物質(zhì)能來源于植物等生物質(zhì)，可以通過光合作用等方式生成，屬于可再生能源。2.分析生物乙醇的主要生產(chǎn)方式，目前最常用的是利用酵母（*Saccharomycescerevisiae*）發(fā)酵糖類或淀粉水解液。3.分析木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)，其核心難點(diǎn)在于如何高效地將不溶于水的纖維素和半纖維素轉(zhuǎn)化為可被微生物利用的可發(fā)酵糖。4.分析生物柴油的化學(xué)組成，根據(jù)酯交換反應(yīng)原理，其主要產(chǎn)物是脂肪酸甲酯和甘油。5.分析代謝工程的核心目標(biāo)，不是單純的速度，而是產(chǎn)量和/或產(chǎn)物種類。6.分析厭氧消化過程，沼氣（主要成分為甲烷）生產(chǎn)正是利用微生物在無氧條件下分解有機(jī)物的過程。7.分析生物能源的環(huán)境優(yōu)勢(shì)，相比化石燃料燃燒，生物能源燃燒釋放的CO2在植物生長過程中已被吸收，實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)，但仍有其他污染物排放，因此“幾乎不產(chǎn)生”是相對(duì)說法，但相比化石燃料凈排放低是主要優(yōu)勢(shì)。8.分析微藻的優(yōu)勢(shì)，相比其他生物原料，微藻單位面積產(chǎn)量高，可以在鹽度較高的海水中培養(yǎng)，不與陸地糧食作物競(jìng)爭(zhēng)土地資源。9.分析基因工程在生物能源中的應(yīng)用，提高效率的關(guān)鍵在于優(yōu)化代謝途徑，導(dǎo)入能利用非糖碳源（如木質(zhì)素）的基因是重要的策略之一。10.分析有機(jī)廢棄物處理方式，堆肥是常見的處理方法，其主要目的是資源化利用，將廢棄物轉(zhuǎn)化為肥料。11.填空題考察基本概念，生物能源的來源是生物體，主要轉(zhuǎn)化方式是光合作用和發(fā)酵。12.填空題考察發(fā)酵工程概念，強(qiáng)調(diào)人工控制條件和利用原料生產(chǎn)目標(biāo)物。13.填空題考察代謝工程手段，主要包括基因操作和酶工程改造。14.填空題考察生物質(zhì)原料種類，涵蓋三大類。15.填空題考察生物能源可持續(xù)性關(guān)注點(diǎn)，涉及經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)等多方面。16.名詞解釋考察光合生物制氫原理，關(guān)鍵點(diǎn)是利用光能、特定微生物和厭氧條件產(chǎn)生H2。17.名詞解釋考察代謝工程定義，核心是修飾生物體代謝網(wǎng)絡(luò)以獲得期望特性。18.名詞解釋考察生物反應(yīng)器定義，關(guān)鍵點(diǎn)是提供適宜環(huán)境并控制參數(shù)的設(shè)備。19.名詞解釋考察纖維素乙醇定義，核心是利用纖維素原料生產(chǎn)乙醇的過程。20.簡(jiǎn)答題解析：1.要求闡述化學(xué)原理，需說明反應(yīng)物（油脂、醇）、催化劑、反