2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——環(huán)境生物化學(xué)反應(yīng)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.下列哪種環(huán)境污染物通常通過細(xì)胞色素P450酶系進行第一相生物轉(zhuǎn)化？（）A.氯化物B.硫酸鹽C.多環(huán)芳烴D.氨2.在生物修復(fù)過程中，污染物濃度升高導(dǎo)致特定酶活性顯著增加的現(xiàn)象稱為？（）A.酶誘導(dǎo)B.酶抑制C.協(xié)同效應(yīng)D.競爭性抑制3.下列哪種生物催化劑不依賴金屬離子作為輔因子就能催化氧化反應(yīng)？（）A.過氧化物酶B.細(xì)胞色素c氧化酶C.超氧化物歧化酶D.黃嘌呤氧化酶4.環(huán)境樣品中重金屬離子濃度測定，若采用生物傳感技術(shù)，其傳感元件通常利用的是？（）A.重金屬離子選擇性電極B.基于酶促反應(yīng)的酶傳感器C.基于抗體特異性的免疫傳感器D.基于壓電材料的壓電免疫傳感器5.在硫酸鹽還原過程中，微生物將硫酸鹽最終還原為硫化物的關(guān)鍵酶是？（）A.硫酸鹽還原酶（SOXR）B.二氧化硫氧化酶C.硫化氫氧化酶D.硫氧化還原酶6.某種持久性有機污染物（POPs）具有高親脂性，其在生物體內(nèi)主要通過哪種途徑進行生物轉(zhuǎn)化以降低毒性？（）A.水解反應(yīng)B.親電芳香取代反應(yīng)C.結(jié)合反應(yīng)（與葡萄糖醛酸、硫酸鹽等結(jié)合）D.逆電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)7.下列哪種環(huán)境條件的變化通常會降低多數(shù)酶的催化活性？（）A.溫度從低溫升高到最適溫度B.pH從極端值向酶的最適pH值調(diào)整C.底物濃度從極低值增加到飽和濃度D.氧化還原電位（Eh）變得過于劇烈8.利用固定化酶處理含酚廢水，其主要優(yōu)點之一是？（）A.酶成本低廉B.酶可重復(fù)使用C.反應(yīng)條件無需優(yōu)化D.酶穩(wěn)定性極差9.環(huán)境中的鐵離子在微生物介導(dǎo)的硝化過程中可以扮演什么角色？（）A.作為最終電子受體B.作為某些氧化酶的輔因子C.直接催化氨的氧化D.抑制亞硝酸鹽氧化菌的生長10.生物地球化學(xué)循環(huán)中，反硝化作用的最終產(chǎn)物是？（）A.氮氣（N?）和水B.硝酸鹽（NO??）和一氧化二氮（N?O）C.氨（NH?）和氫氣（H?）D.硫酸鹽和硫化氫二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.許多環(huán)境污染物在生物體內(nèi)經(jīng)過PhaseI生物轉(zhuǎn)化后，其________性或________性可能增強。2.固定化酶或細(xì)胞常用的方法包括________法、________法和________法。3.某些環(huán)境污染物能與生物體內(nèi)的________發(fā)生共價結(jié)合，從而發(fā)揮其毒性作用。4.在微生物的鐵氧化還原過程中，鐵的價態(tài)變化是________過程的基礎(chǔ)。5.環(huán)境毒理學(xué)中，常通過檢測生物體內(nèi)________的變化來評估污染物的生物學(xué)效應(yīng)。6.誘導(dǎo)酶的合成受到其底物分子的________作用調(diào)控。7.漆酶是一種含銅酶，其催化反應(yīng)通常需要一定的________存在。8.環(huán)境中氧化還原電位（Eh）是影響許多生物化學(xué)反應(yīng)________的關(guān)鍵因素。9.微生物介導(dǎo)的碳循環(huán)包括光合作用和________兩大過程。10.評估一個生物修復(fù)技術(shù)的有效性，常用的指標(biāo)包括污染物去除率、________和________。三、簡答題（每題5分，共15分。請簡要回答下列問題）1.簡述酶抑制的類型及其對生物反應(yīng)的影響。2.為什么說某些重金屬離子既是環(huán)境污染物，也是某些生物必需的微量元素？3.簡要說明生物傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)勢。四、論述題（每題10分，共20分。請結(jié)合所學(xué)知識，深入分析和闡述下列問題）1.詳細(xì)說明有機污染物在生物體內(nèi)經(jīng)過PhaseI和PhaseII生物轉(zhuǎn)化的一般途徑，并簡述各階段可能產(chǎn)生的毒性變化。2.選擇一種特定的環(huán)境污染物（如多氯聯(lián)苯PCBs、鄰苯二甲酸酯類、某重金屬等），分析其主要的生物化學(xué)代謝途徑，并討論這些代謝產(chǎn)物可能帶來的環(huán)境風(fēng)險或生物學(xué)效應(yīng)。---試卷答案一、選擇題1.C2.A3.A4.B5.A6.C7.D8.B9.B10.A二、填空題1.毒性；反應(yīng)活性2.吸附；包埋；共價交聯(lián)3.DNA4.氧化還原5.生物標(biāo)志物6.誘導(dǎo)7.過氧化氫8.方向9.厭氧分解10.成本效益；環(huán)境友好性三、簡答題1.酶抑制的類型及其對生物反應(yīng)的影響：*競爭性抑制：抑制劑與底物結(jié)構(gòu)相似，競爭與酶活性中心結(jié)合。增加底物濃度可解除抑制。使Vmax不變，Km增大。*非競爭性抑制：抑制劑與酶或酶-底物復(fù)合物結(jié)合，但不與底物競爭。不影響Vmax，但使Km增大。酶的總活性降低。*反競爭性抑制：抑制劑僅與酶-底物復(fù)合物結(jié)合。使Vmax和Km均減小。酶的總活性降低。*影響：抑制酶促反應(yīng)速率，影響代謝途徑的效率。在生物體內(nèi)，某些抑制劑是正常的調(diào)控機制，但環(huán)境中的過量抑制劑則會導(dǎo)致毒性。2.為什么說某些重金屬離子既是環(huán)境污染物，也是某些生物必需的微量元素？*污染物方面：許多重金屬離子（如汞Hg2?、鉛Pb2?、鎘Cd2?、砷As3?等）具有高毒性、難降解性、生物累積性和生物放大性。它們可通過多種途徑進入環(huán)境，在生物體內(nèi)積累到有害水平，干擾酶活性、破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、引發(fā)遺傳損傷等。*必需微量元素方面：少量重金屬離子（如鋅Zn2?、銅Cu2?、鐵Fe2?/Fe3?、錳Mn2?等）是生物體生命活動所必需的微量元素。它們作為某些重要酶（如細(xì)胞色素c氧化酶含Cu、超氧化物歧化酶含Mn）的輔因子，參與構(gòu)成蛋白質(zhì)、核酸等關(guān)鍵生物大分子，并在信號傳導(dǎo)、免疫調(diào)節(jié)、物質(zhì)運輸?shù)冗^程中發(fā)揮不可或缺的作用。*關(guān)鍵區(qū)別：區(qū)別在于含量。必需元素在體內(nèi)含量極低且處于嚴(yán)格調(diào)控的范圍內(nèi)；而污染物則即使在很低濃度下也可能產(chǎn)生毒害效應(yīng)，且體內(nèi)難以有效清除。3.簡要說明生物傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)勢：*高靈敏度與選擇性：能檢測痕量甚至超痕量的目標(biāo)污染物，且對干擾物不敏感。*快速響應(yīng)：檢測時間通常較短，可實現(xiàn)實時或近實時監(jiān)測。*操作簡便：設(shè)備相對小巧，易于攜帶和使用，特別適用于現(xiàn)場監(jiān)測。*成本效益：相對于一些復(fù)雜、昂貴的實驗室分析方法，某些生物傳感器可能更具成本優(yōu)勢。*特異性強：基于生物分子（酶、抗體、核酸、微生物等）與目標(biāo)物的高度特異性相互作用。四、論述題1.有機污染物在生物體內(nèi)經(jīng)過PhaseI和PhaseII生物轉(zhuǎn)化的一般途徑，并簡述各階段可能產(chǎn)生的毒性變化：*PhaseI生物轉(zhuǎn)化（氧化、還原、水解）：*氧化反應(yīng)：常由細(xì)胞色素P450酶系、單加氧酶、黃嘌呤氧化酶等催化。引入或暴露官能團（如羥基、羰基、氨基），增加分子的極性和水溶性。例如，多環(huán)芳烴的羥基化。此階段可能使毒性降低（如通過增加水溶性易排出），但也可能產(chǎn)生更具反應(yīng)活性的中間體（如自由基），導(dǎo)致DNA加合物形成，產(chǎn)生遺傳毒性或致癌性；或者生成更易與生物大分子結(jié)合的產(chǎn)物。*還原反應(yīng)：常由NAD(P)H細(xì)胞色素P450還原酶等催化。例如，將氮雜環(huán)氧化合物還原開環(huán)?？赡芙档投拘?，也可能引入新的反應(yīng)位點。*水解反應(yīng)：常由酯酶、酰胺酶等催化。破壞酯、酰胺等化學(xué)鍵。通常增加水溶性，降低脂溶性，從而降低脂溶性毒性。*PhaseII生物轉(zhuǎn)化（結(jié)合反應(yīng)）：*將PhaseI反應(yīng)產(chǎn)物或某些原始污染物與體內(nèi)的內(nèi)源性大分子（葡萄糖醛酸、硫酸鹽、谷胱甘肽GSH、氨基酸等）結(jié)合，形成結(jié)合產(chǎn)物。主要酶系包括葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶、硫酸轉(zhuǎn)移酶、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶、谷氨酰胺轉(zhuǎn)肽酶等。*作用：主要目的是進一步增加化合物的極性和水溶性，降低其在生物組織內(nèi)的分布和再吸收，促進其隨膽汁或尿液排出體外。絕大多數(shù)結(jié)合產(chǎn)物毒性較低，且是主要的排泄形式。*毒性變化：PhaseI轉(zhuǎn)化可能使毒性降低或升高（產(chǎn)生活性中間體）。PhaseII轉(zhuǎn)化通常使毒性顯著降低，是解毒的主要途徑。然而，某些結(jié)合產(chǎn)物也可能具有潛在的長期毒性或致癌性。整個生物轉(zhuǎn)化過程是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，其最終效果取決于污染物的結(jié)構(gòu)、生物轉(zhuǎn)化酶的活性、個體差異以及環(huán)境條件等多種因素。2.選擇一種特定的環(huán)境污染物（如多氯聯(lián)苯PCBs），分析其主要的生物化學(xué)代謝途徑，并討論這些代謝產(chǎn)物可能帶來的環(huán)境風(fēng)險或生物學(xué)效應(yīng)：*污染物選擇：多氯聯(lián)苯（PCBs）*主要生物化學(xué)代謝途徑：*PhaseI轉(zhuǎn)化：*氧化：主要由細(xì)胞色素P450酶系（特別是CYP1A1和CYP2B1/2）催化。PCBs分子中的氯原子（特別是位于雙鍵兩側(cè)的α-氯）是主要的氧化位點。氧化主要發(fā)生在苯環(huán)上，生成鄰位或?qū)ξ涣u基化衍生物（OH-PCBs），有時也生成羰基化（PO-PCBs）或氨基化（NH?-PCBs）衍生物。OH-PCBs是后續(xù)結(jié)合反應(yīng)的主要前體。不同氯代位數(shù)的PCBs氧化速率差異很大，低氯代（如PCB-28,-52,-101）易氧化，高氯代（如PCB-180,-209）難氧化。*還原：對PCBs進行還原代謝相對少見，但可能發(fā)生。*水解：對PCBs的水解作用有限。*PhaseII轉(zhuǎn)化：*結(jié)合：主要與葡萄糖醛酸（通過UDP-葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶UGT）、硫酸鹽（通過磺基轉(zhuǎn)移酶ST）、谷胱甘肽（通過谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶GST）結(jié)合。其中，與谷胱甘肽的結(jié)合最為重要，形成的結(jié)合物（主要是GS-PCBs）通常是主要的排泄形式。UGT催化的葡萄糖醛酸化對某些OH-PCBs（如4-OH,2',5-OH,3',4'-OHPCBs）也很重要。*代謝產(chǎn)物可能帶來的環(huán)境風(fēng)險或生物學(xué)效應(yīng)：*OH-PCBs：是主要的活性中間體和結(jié)合前體。部分OH-PCBs具有親電性，可與生物大分子（主要是DNA）發(fā)生加合作用，形成DNA加合物。某些特定OH-PCBs（如3-OH-CB-77,-126,-169和2-OH-CB-99,-118,-153）被認(rèn)為是強力的Ah受體激動劑，能激活維甲酸X受體（RXR），進而影響眾多基因的表達，與腫瘤發(fā)生、免疫抑制、生殖發(fā)育毒性等效應(yīng)相關(guān)。*PO-PCBs和NH?-PCBs：也可能具有一定的生物活性，但其研究相對較少。*GS-PCBs：毒性通常低于其前體OH-PCBs，主要作為無毒的排泄形式。但在某些條件下，也可能發(fā)生進一步的代謝轉(zhuǎn)化或釋放。*環(huán)境風(fēng)險：*生物累積性：PCBs具有高度的脂溶性，生物富集系數(shù)高，能在生物體（特別是生物累積生物）體內(nèi)大量積累。*生物放大性：在食物鏈中逐級傳遞，濃度不斷升高