2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物與環(huán)境的相互作用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種環(huán)境污染物屬于重金屬，且其毒性主要通過干擾細(xì)胞內(nèi)酶的活性（特別是含巰基酶）來體現(xiàn)？A.DDTB.多氯聯(lián)苯(PCB)C.甲基汞D.二氧化硫2.生物體通過相對(duì)分子量外排系統(tǒng)（RMES/MEPS）將環(huán)境污染物泵出細(xì)胞外，這個(gè)過程主要依賴于細(xì)胞膜上的哪種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白？A.葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT)B.膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(NPC1L1)C.多藥耐藥相關(guān)蛋白(MRP)D.氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白3.在化學(xué)生物學(xué)中，研究環(huán)境污染物如何與DNA結(jié)合形成加合物，通常關(guān)注的是哪種類型的生物標(biāo)志物？A.生化標(biāo)志物（如酶活性變化）B.形態(tài)學(xué)標(biāo)志物（如器官損傷）C.蛋白質(zhì)結(jié)合標(biāo)志物D.DNA加合物4.下列哪種酶系主要負(fù)責(zé)環(huán)境污染物在體內(nèi)的PhaseI生物轉(zhuǎn)化，即引入或暴露官能團(tuán)？A.谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)B.細(xì)胞色素P450單加氧酶(CYP)C.UDP-葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UGT)D.脫氫酶5.環(huán)境激素（如雙酚A）干擾生物體內(nèi)正常激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，其作用機(jī)制常常涉及與哪種生物大分子發(fā)生非特異性結(jié)合？A.核酸B.脂質(zhì)C.蛋白質(zhì)受體D.糖類6.用于檢測(cè)水體中低濃度重金屬離子（如鎘）的生物傳感器，若采用酶作為敏感元件，則該酶的活性變化通常會(huì)怎樣響應(yīng)？A.隨重金屬濃度升高而增強(qiáng)B.隨重金屬濃度升高而減弱或失活C.與重金屬濃度無(wú)關(guān)D.只在特定pH條件下響應(yīng)7.熱休克蛋白（HSP）在生物應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫（如高溫、重金屬暴露）時(shí)發(fā)揮重要作用，從化學(xué)生物學(xué)角度看，它們主要功能是？A.直接降解有害物質(zhì)B.作為分子伴侶幫助變性蛋白質(zhì)正確折疊C.直接修復(fù)DNA損傷D.調(diào)節(jié)細(xì)胞周期8.某化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)旨在研究一種新型環(huán)境污染物對(duì)細(xì)胞DNA復(fù)制的影響，研究者最可能關(guān)注哪種分子水平的證據(jù)？A.細(xì)胞形態(tài)變化B.細(xì)胞死亡率上升C.DNA鏈斷裂頻率增加D.基質(zhì)消耗速率改變9.評(píng)價(jià)一種環(huán)境污染物檢測(cè)方法的靈敏度時(shí)，通常關(guān)注其能夠檢測(cè)出多低濃度的污染物？A.檢測(cè)方法產(chǎn)生的總誤差范圍B.污染物引起生物體產(chǎn)生明顯效應(yīng)的濃度C.污染物在環(huán)境介質(zhì)中的自然豐度D.能夠被檢測(cè)器可靠識(shí)別的最低污染物濃度10.從化學(xué)生物學(xué)角度出發(fā)，環(huán)境基因組學(xué)研究的核心內(nèi)容是？A.環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的分布和積累B.基因組序列變異如何影響生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性C.環(huán)境污染物如何誘導(dǎo)基因表達(dá)變化D.環(huán)境中微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能二、填空題（每空2分，共20分）1.環(huán)境污染物與生物大分子（如蛋白質(zhì)、DNA）發(fā)生共價(jià)結(jié)合，形成的穩(wěn)定加合物是重要的______標(biāo)志物，可用于評(píng)估暴露劑量和潛在遺傳風(fēng)險(xiǎn)。2.肝臟中負(fù)責(zé)環(huán)境污染物PhaseI生物轉(zhuǎn)化的主要酶系是細(xì)胞色素P450單加氧酶家族，它們催化的典型反應(yīng)是______反應(yīng)。3.為了減輕環(huán)境污染物毒性，生物體除了主動(dòng)外排和代謝解毒外，還會(huì)啟動(dòng)一系列應(yīng)激反應(yīng)，如______反應(yīng)，涉及熱休克蛋白等分子的上調(diào)表達(dá)。4.某種環(huán)境污染物能與特定酶的活性中心緊密結(jié)合，導(dǎo)致酶失活，這種作用稱為______，其強(qiáng)度通常用______來定量描述。5.利用抗體作為識(shí)別元件的生物傳感器，其基本原理是抗原與抗體之間具有高度特異性的______。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述細(xì)胞色素P450單加氧酶在環(huán)境污染物生物轉(zhuǎn)化中發(fā)揮的作用及其重要性。2.描述一個(gè)具體的例子，說明環(huán)境激素如何干擾正常的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。3.解釋什么是生物標(biāo)志物，并列舉一類與環(huán)境毒理學(xué)相關(guān)的生物標(biāo)志物及其意義。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述化學(xué)生物學(xué)技術(shù)（如基因組測(cè)序、蛋白質(zhì)組學(xué)）在環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)毒理學(xué)研究中的應(yīng)用潛力及面臨的挑戰(zhàn)。2.以一種特定環(huán)境污染物（如農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等，可自選）為例，詳細(xì)闡述其從進(jìn)入生物體到最終排出（或產(chǎn)生毒效應(yīng)）可能涉及的關(guān)鍵化學(xué)生物學(xué)過程和機(jī)制。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.D4.B5.C6.B7.B8.C9.D10.B二、填空題1.DNA加合物是重要的______標(biāo)志物，可用于評(píng)估暴露劑量和潛在遺傳風(fēng)險(xiǎn)。答案：生物化學(xué)2.肝臟中負(fù)責(zé)環(huán)境污染物PhaseI生物轉(zhuǎn)化的主要酶系是細(xì)胞色素P450單加氧酶家族，它們催化的典型反應(yīng)是______反應(yīng)。答案：氧化3.為了減輕環(huán)境污染物毒性，生物體除了主動(dòng)外排和代謝解毒外，還會(huì)啟動(dòng)一系列應(yīng)激反應(yīng)，如______反應(yīng)，涉及熱休克蛋白等分子的上調(diào)表達(dá)。答案：熱休克4.某種環(huán)境污染物能與特定酶的活性中心緊密結(jié)合，導(dǎo)致酶失活，這種作用稱為______，其強(qiáng)度通常用______來定量描述。答案：酶抑制；抑制常數(shù)(Ki)5.利用抗體作為識(shí)別元件的生物傳感器，其基本原理是抗原與抗體之間具有高度特異性的______。答案：特異性結(jié)合三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述細(xì)胞色素P450單加氧酶在環(huán)境污染物生物轉(zhuǎn)化中發(fā)揮的作用及其重要性。答案：細(xì)胞色素P450單加氧酶（CYP）是肝臟等組織中的一類關(guān)鍵酶，主要參與環(huán)境污染物（如多環(huán)芳烴、農(nóng)藥、環(huán)境激素等）的PhaseI生物轉(zhuǎn)化。它們利用分子氧將脂溶性污染物轉(zhuǎn)化為水溶性或極性更高的代謝物。這個(gè)過程主要通過引入羥基、羧基等極性官能團(tuán)，降低了污染物的脂溶性，從而促進(jìn)其在膽汁或尿液中排出。其重要性在于它是生物對(duì)外源化學(xué)物進(jìn)行解毒的主要途徑之一，但也可能產(chǎn)生具有更高毒性的中間代謝物。CYP酶系的表達(dá)和活性可受污染物誘導(dǎo)，是環(huán)境毒理學(xué)研究的重要靶點(diǎn)。2.描述一個(gè)具體的例子，說明環(huán)境激素如何干擾正常的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。答案：以雙酚A（BPA）為例，它是一種環(huán)境雌激素。BPA的分子結(jié)構(gòu)與雌激素（如雌二醇）相似，可以與雌激素受體（ER）結(jié)合。結(jié)合后，BPA-ER復(fù)合物能夠進(jìn)入細(xì)胞核，直接結(jié)合到靶基因的雌激素反應(yīng)元件（ERE）上，調(diào)控下游基因的表達(dá)，從而干擾正常的雌激素信號(hào)通路，影響發(fā)育、繁殖、代謝等生理過程。即使在不結(jié)合ER的情況下，BPA也可能通過非基因組途徑，例如直接作用于細(xì)胞膜上的受體或信號(hào)分子，或者影響細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度、抗氧化酶活性等，間接干擾細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。3.解釋什么是生物標(biāo)志物，并列舉一類與環(huán)境毒理學(xué)相關(guān)的生物標(biāo)志物及其意義。答案：生物標(biāo)志物（Biomarker）是指能夠客觀測(cè)量和評(píng)估個(gè)體對(duì)環(huán)境暴露、生物學(xué)效應(yīng)或疾病狀態(tài)反應(yīng)的指標(biāo)。它們可以是暴露標(biāo)志物（指示接觸了某種物質(zhì)）、效應(yīng)標(biāo)志物（指示生物學(xué)系統(tǒng)受到了影響，如酶活性改變、DNA損傷）或反應(yīng)標(biāo)志物（指示個(gè)體對(duì)暴露的適應(yīng)性反應(yīng)）。與環(huán)境毒理學(xué)相關(guān)的一類重要生物標(biāo)志物是DNA加合物。DNA加合物是外源化學(xué)物與DNA堿基發(fā)生共價(jià)結(jié)合形成的穩(wěn)定化合物。檢測(cè)生物體內(nèi)DNA加合物的存在和水平，可以作為評(píng)估環(huán)境化學(xué)物暴露劑量的直接證據(jù)，并且由于DNA是遺傳物質(zhì)，DNA加合物可能導(dǎo)致基因突變，因此也是評(píng)估化學(xué)物遺傳毒性、預(yù)測(cè)致癌風(fēng)險(xiǎn)的重要效應(yīng)標(biāo)志物。四、論述題1.論述化學(xué)生物學(xué)技術(shù)（如基因組測(cè)序、蛋白質(zhì)組學(xué)）在環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)毒理學(xué)研究中的應(yīng)用潛力及面臨的挑戰(zhàn)。答案：化學(xué)生物學(xué)技術(shù)為環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)毒理學(xué)研究提供了強(qiáng)大的工具，具有顯著的應(yīng)用潛力。應(yīng)用潛力：*基因組學(xué)（包括環(huán)境基因組學(xué)、宏基因組學(xué)）：可用于研究生物體基因組水平上對(duì)環(huán)境適應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)，識(shí)別與污染物抗性或敏感性相關(guān)的基因變異。宏基因組學(xué)可直接分析環(huán)境樣品（如土壤、水體）中微生物群落的功能潛力，評(píng)估微生物驅(qū)動(dòng)環(huán)境過程（如污染物降解）的活性。環(huán)境DNA（eDNA）監(jiān)測(cè)技術(shù)可用于快速鑒定物種分布，評(píng)估生物多樣性。*蛋白質(zhì)組學(xué)：能夠高通量地檢測(cè)生物體受環(huán)境脅迫時(shí)蛋白質(zhì)表達(dá)譜和翻譯后修飾的變化，從而揭示關(guān)鍵的分子響應(yīng)機(jī)制和毒作用靶點(diǎn)。結(jié)合生物信息學(xué)分析，可以構(gòu)建蛋白質(zhì)組學(xué)指紋圖譜用于環(huán)境污染物快速篩查和鑒定。*代謝組學(xué)：可監(jiān)測(cè)生物體受環(huán)境影響的代謝物（小分子化合物）譜變化，反映細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的擾動(dòng)，為早期預(yù)警和效應(yīng)評(píng)估提供信息。*其他技術(shù)（如表面增強(qiáng)拉曼光譜、生物傳感器）：可用于環(huán)境樣品中特定污染物（如重金屬、農(nóng)藥）的快速、靈敏檢測(cè)。面臨的挑戰(zhàn)：*技術(shù)復(fù)雜性：高通量技術(shù)（如基因組、蛋白質(zhì)組）的數(shù)據(jù)分析處理復(fù)雜，需要專業(yè)的生物信息學(xué)和統(tǒng)計(jì)知識(shí)。*成本問題：先進(jìn)的化學(xué)生物學(xué)技術(shù)通常成本較高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。*標(biāo)準(zhǔn)化與可比性：不同實(shí)驗(yàn)室、不同技術(shù)平臺(tái)獲得的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)果可比性仍需提高。*環(huán)境因素干擾：如何從復(fù)雜的生物信號(hào)中區(qū)分出由特定污染物引起的特異性響應(yīng)是一個(gè)挑戰(zhàn)。*解釋生物學(xué)意義：大規(guī)模數(shù)據(jù)往往產(chǎn)生大量“未知”的生物學(xué)變化，將其與具體的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)聯(lián)系起來需要深入的功能研究。盡管存在挑戰(zhàn)，化學(xué)生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)毒理學(xué)研究開辟了新的途徑，有望實(shí)現(xiàn)更精細(xì)、更快速、更全面的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。2.以一種特定環(huán)境污染物（如農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等，可自選）為例，詳細(xì)闡述其從進(jìn)入生物體到最終排出（或產(chǎn)生毒效應(yīng)）可能涉及的關(guān)鍵化學(xué)生物學(xué)過程和機(jī)制。答案：以多環(huán)芳烴（PAHs）為例，其從進(jìn)入生物體到最終排出或產(chǎn)生毒效應(yīng)的過程涉及多個(gè)關(guān)鍵化學(xué)生物學(xué)步驟：*吸收與分布：PAHs通常通過肺部吸入、皮膚接觸或消化道攝入進(jìn)入生物體。脂溶性是其進(jìn)入生物膜的關(guān)鍵特性。進(jìn)入血液后，PAHs可以分布到全身各組織，特別是脂肪組織和肝臟。血液中的脂蛋白（如低密度脂蛋白LDL）可能介導(dǎo)其組織轉(zhuǎn)運(yùn)。*生物轉(zhuǎn)化（PhaseI）：主要在肝臟中進(jìn)行，由細(xì)胞色素P450單加氧酶（CYPs）家族成員催化。主要反應(yīng)包括羥基化、氧化、氮化、硫氧化等。例如，苯并[a]芘（BaP）在CYP作用下可生成7-羥基苯并[a]芘、7,8-環(huán)氧化物苯并[a]芘等代謝物。PhaseI反應(yīng)增加了PAHs的極性，有利于后續(xù)的PhaseII代謝。*生物轉(zhuǎn)化（PhaseII）：主要在肝臟中由葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶（UGTs）、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GSTs）、硫酸轉(zhuǎn)移酶（SULTs）等催化。這些酶將PhaseI代謝產(chǎn)物與葡萄糖醛酸、谷胱甘肽、硫酸等結(jié)合，形成水溶性更高的結(jié)合物。例如，7,8-環(huán)氧化物苯并[a]芘可以與谷胱甘肽結(jié)合形成谷胱甘肽硫醚（GS-X）。PhaseII反應(yīng)進(jìn)一步降低PAHs的毒性，并促進(jìn)其通過膽汁或尿液排出。*排泄：轉(zhuǎn)化為水溶性代謝物的PAHs主要通過膽汁分泌進(jìn)入腸道，部分隨糞便排出；另一部分可以通過腎臟過濾隨尿液排出。少量未代謝或代謝不完全的PAHs也可能通過呼氣、汗液、乳汁等途徑排出。*毒效應(yīng)：在PAHs代謝過