2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——微生物在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用與效果考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于生物修復(fù)的范疇？A.利用微生物降解土壤中的多環(huán)芳烴B.通過(guò)物理吸附去除水體中的懸浮物C.向污染環(huán)境中投加特定微生物以加速降解D.利用植物修復(fù)重金屬污染的土壤2.微生物在降解持久性有機(jī)污染物（如多氯聯(lián)苯）時(shí)，其主要代謝途徑通常涉及？A.氧化還原反應(yīng)B.酶促加氫反應(yīng)C.側(cè)鏈斷裂和苯環(huán)開(kāi)環(huán)D.直接吸附固定3.在處理高濃度有機(jī)廢水的活性污泥法中，哪種微生物通常起主導(dǎo)作用？A.厭氧菌B.厭氧弧菌C.好氧芽孢桿菌D.厭氧絲狀菌4.對(duì)于重金屬污染土壤，微生物修復(fù)的主要機(jī)制不包括？A.將可溶性重金屬轉(zhuǎn)化為不溶性形態(tài)B.將有毒重金屬轉(zhuǎn)化為毒性較低的形態(tài)C.直接吸收并積累重金屬至微生物體內(nèi)D.通過(guò)物理屏障阻止重金屬進(jìn)入土壤5.下列哪種環(huán)境因素的變化不會(huì)顯著影響微生物修復(fù)效率？A.污染物濃度B.溶解氧水平C.土壤/水體的pH值D.宇宙射線強(qiáng)度6.生物強(qiáng)化技術(shù)的核心在于？A.改善污染環(huán)境的基礎(chǔ)條件B.抑制環(huán)境中原有微生物的生長(zhǎng)C.向污染環(huán)境中有目的地投加高效功能微生物D.增加環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)7.評(píng)估微生物修復(fù)效果時(shí)，監(jiān)測(cè)水體中BOD5濃度的降低是衡量哪種效果的重要指標(biāo)？A.重金屬去除B.溶解性有機(jī)物降解C.病原體滅活D.氮素去除8.與物理修復(fù)方法相比，生物修復(fù)技術(shù)的最主要優(yōu)勢(shì)是？A.修復(fù)速度最快B.技術(shù)設(shè)備最簡(jiǎn)單C.操作管理最方便D.環(huán)境友好且成本相對(duì)較低9.微生物降解農(nóng)藥如DDT時(shí)，最終產(chǎn)物可能包括？A.脂肪酸和二氧化碳B.無(wú)機(jī)鹽和氨氣C.酚類(lèi)化合物和二氧化碳D.氯離子和葡萄糖10.利用基因工程技術(shù)改造微生物以增強(qiáng)其環(huán)境修復(fù)能力，屬于哪種發(fā)展方向？A.自然馴化篩選B.生物刺激C.生物強(qiáng)化D.生態(tài)修復(fù)二、填空題（每空2分，共20分）1.微生物修復(fù)技術(shù)根據(jù)是否需要額外提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可分為_(kāi)_______和________兩種主要方式。2.能夠在無(wú)氧條件下利用有機(jī)物進(jìn)行代謝，并將碳最終轉(zhuǎn)化為甲烷的微生物代謝類(lèi)型稱(chēng)為_(kāi)_______代謝。3.某些微生物能產(chǎn)生胞外聚合物，包裹重金屬離子形成沉淀，這種修復(fù)機(jī)制稱(chēng)為_(kāi)_______。4.評(píng)估微生物修復(fù)效果時(shí)，分析土壤或水體中微生物群落的________和________變化，有助于判斷修復(fù)過(guò)程中的微生物演替規(guī)律。5.為了提高難降解污染物的生物修復(fù)效率，常采用________或________的策略。三、名詞解釋?zhuān)款}4分，共16分）1.生物強(qiáng)化2.原位修復(fù)3.礦化作用4.生物標(biāo)記物四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共18分）1.簡(jiǎn)述好氧微生物降解有機(jī)污染物的基本過(guò)程。2.比較說(shuō)明土壤環(huán)境與水體環(huán)境中微生物修復(fù)的異同點(diǎn)。3.列舉至少三種影響微生物修復(fù)效果的關(guān)鍵環(huán)境因素，并簡(jiǎn)述其影響機(jī)制。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述生物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和局限性，并說(shuō)明在實(shí)際應(yīng)用中選擇生物修復(fù)技術(shù)時(shí)應(yīng)考慮哪些因素。2.以某一具體污染物（如石油烴、重金屬、農(nóng)藥等）為例，闡述微生物對(duì)其進(jìn)行修復(fù)的主要途徑，并說(shuō)明如何通過(guò)現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)監(jiān)測(cè)和評(píng)估修復(fù)效果。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.D5.D6.C7.B8.D9.C10.C二、填空題1.原位修復(fù)；異位修復(fù)2.厭氧3.生物吸附/生物沉淀4.多樣性；豐度5.生物強(qiáng)化；生物刺激三、名詞解釋1.生物強(qiáng)化：指向污染環(huán)境中有目的地投加經(jīng)過(guò)篩選或基因改造的高效功能微生物，以增強(qiáng)其降解污染物的能力。2.原位修復(fù)：指在污染物所在的原始環(huán)境（如土壤、地下水）中進(jìn)行修復(fù)處理，不將污染物轉(zhuǎn)移至其他地點(diǎn)。3.礦化作用：指微生物通過(guò)代謝活動(dòng)，將有機(jī)污染物最終分解為無(wú)機(jī)物（如CO2,H2O,NH4+,NO3-,SO4^2-等）的過(guò)程。4.生物標(biāo)記物：指在環(huán)境污染過(guò)程中發(fā)生指示作用的生物成分（如特定酶、代謝物或生物體），可用于評(píng)估環(huán)境質(zhì)量和生物受影響程度。四、簡(jiǎn)答題1.解析思路：考察對(duì)好氧降解核心過(guò)程的掌握。應(yīng)從微生物如何獲取能量和碳源入手，描述典型的代謝途徑（如有氧呼吸鏈）。*答案要點(diǎn)：好氧微生物通過(guò)細(xì)胞膜上的呼吸鏈系統(tǒng)，將有機(jī)污染物分子（底物）逐步氧化，同時(shí)將電子傳遞給終電子受體氧氣（O2），生成水（H2O）。在氧化過(guò)程中，釋放的能量被用于合成ATP。同時(shí)，有機(jī)物的碳骨架被逐步降解，最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳（CO2）。這個(gè)過(guò)程涉及一系列酶促反應(yīng)和中間代謝產(chǎn)物（如乙酰輔酶A）的參與。2.解析思路：考察對(duì)土壤和水體修復(fù)環(huán)境差異的理解，并進(jìn)行比較。需要分別說(shuō)明土壤和水體作為介質(zhì)的特點(diǎn)對(duì)微生物活動(dòng)的影響。*答案要點(diǎn)：*相同點(diǎn)：都依賴(lài)微生物的代謝活動(dòng)來(lái)降解污染物；都受溫度、pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等環(huán)境因素的影響；都可能需要考慮生物強(qiáng)化或生物刺激。*不同點(diǎn)：*反應(yīng)環(huán)境：土壤是固-液-氣三相體系，微生物受土壤孔隙度、固相顆粒（吸附）影響較大；水體是液相體系，流動(dòng)性好。*傳質(zhì)限制：土壤中污染物和氧氣等必需物質(zhì)的遷移擴(kuò)散受土壤結(jié)構(gòu)限制，可能導(dǎo)致好氧/厭氧微區(qū)形成，影響降解途徑；水體中傳質(zhì)相對(duì)較快。*微生物種類(lèi)：土壤微生物群落通常更復(fù)雜、多樣性更高；水體微生物群落相對(duì)簡(jiǎn)單。*修復(fù)方法：土壤修復(fù)常涉及異位修復(fù)（如土地耕作、堆肥）；水體修復(fù)常為原位修復(fù)（如曝氣、活性污泥法）。3.解析思路：考察對(duì)影響微生物修復(fù)關(guān)鍵因素的認(rèn)識(shí)。需要列出重要因素，并解釋其對(duì)微生物生長(zhǎng)和代謝活性的具體作用。*答案要點(diǎn)：*污染物濃度：低濃度時(shí)，微生物易利用，修復(fù)效果好；高濃度時(shí)，可能抑制微生物生長(zhǎng)甚至導(dǎo)致毒性，降低修復(fù)效率。*溶解氧（水體）/代謝產(chǎn)物（土壤）：好氧降解需要充足的氧氣；厭氧降解需要無(wú)氧環(huán)境；某些代謝中間產(chǎn)物也可能抑制后續(xù)反應(yīng)。*溫度：影響微生物酶活性和代謝速率，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)降低修復(fù)效率。通常存在最適溫度范圍。*pH：影響微生物酶的活性和穩(wěn)定性，以及污染物的溶解度。大多數(shù)微生物有適宜的pH范圍（通常6-8）。*營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（C,N,P等）：微生物代謝需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。污染物濃度過(guò)高時(shí)，可能耗盡環(huán)境中的氮、磷等限制性營(yíng)養(yǎng)元素，限制微生物生長(zhǎng)和降解速率，需要外源補(bǔ)充。*水分：土壤濕度或水體流動(dòng)性影響微生物活動(dòng)、污染物遷移和傳質(zhì)效率。五、論述題1.解析思路：考察對(duì)生物修復(fù)優(yōu)缺點(diǎn)的全面理解和實(shí)際應(yīng)用中的考量。需分別詳細(xì)闡述優(yōu)點(diǎn)（環(huán)境友好、成本等）和缺點(diǎn)（速度、條件等），并結(jié)合實(shí)際情況說(shuō)明選擇因素。*答案要點(diǎn)：*優(yōu)點(diǎn)：*環(huán)境友好：過(guò)程溫和，不產(chǎn)生二次污染，符合可持續(xù)發(fā)展理念。*成本相對(duì)較低：利用自然界的生物過(guò)程，能耗物耗相對(duì)較少。*可持續(xù)性強(qiáng)：可以長(zhǎng)期進(jìn)行，維持生態(tài)平衡。*處理對(duì)象廣：可降解多種有機(jī)污染物，甚至某些重金屬。*原位修復(fù)：可直接在污染現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，避免污染物轉(zhuǎn)移帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和成本。*缺點(diǎn)：*修復(fù)速度慢：相比物理化學(xué)方法，通常需要較長(zhǎng)時(shí)間。*受環(huán)境條件限制：效率易受溫度、pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、污染物濃度等因素影響。*效果不穩(wěn)定：對(duì)于復(fù)雜或高濃度污染，效果可能不理想或難以預(yù)測(cè)。*難處理持久性有機(jī)污染物：如DDT、PCBs等，可能需要較長(zhǎng)時(shí)間或特定微生物。*技術(shù)要求高：需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能進(jìn)行菌種篩選、發(fā)酵條件優(yōu)化、效果監(jiān)測(cè)等。*選擇因素：*污染物性質(zhì)和濃度：對(duì)于可生物降解、濃度適中的污染物優(yōu)先考慮。*污染環(huán)境類(lèi)型和條件：土壤、地下水、地表水等不同環(huán)境選擇不同技術(shù)。*經(jīng)濟(jì)成本和效益：綜合考慮修復(fù)總成本和長(zhǎng)期效益。*時(shí)間要求：修復(fù)項(xiàng)目是否有嚴(yán)格的時(shí)間限制。*環(huán)境容量和敏感度：是否需要快速?gòu)氐仔迯?fù)或保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)。*是否可與其他技術(shù)結(jié)合：如預(yù)處理、協(xié)同作用等。2.解析思路：考察對(duì)特定污染物修復(fù)途徑的理解和現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用能力。需選擇一種污染物，描述其典型代謝途徑，并說(shuō)明如何利用基因測(cè)序、功能基因分析等技術(shù)評(píng)估微生物群落變化和功能。*答案要點(diǎn)：（以石油烴為例）*主要修復(fù)途徑：*石蠟鏈斷裂：好氧微生物通過(guò)一系列酶促反應(yīng)（如單加氧酶、雙加氧酶），逐步將長(zhǎng)鏈烷烴降解為短鏈醇、醛、酸，最終生成CO2和H2O。常見(jiàn)降解菌如*Pseudomonas*屬、*Alcanivorax*屬。*環(huán)狀結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)：對(duì)于含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的芳烴（如萘、蒽），微生物能將環(huán)打開(kāi)，降解為開(kāi)環(huán)產(chǎn)物，再進(jìn)行類(lèi)似石蠟鏈的降解。*厭氧降解：在缺氧條件下，部分石油烴可以通過(guò)無(wú)氧代謝途徑（如sulfate-reducingbacteria,methanogens）被降解，通常不完全，可能產(chǎn)生中間產(chǎn)物或殘留物。*現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)監(jiān)測(cè)評(píng)估：*高通量測(cè)序（如16SrRNA基因測(cè)序）：分析樣品中微生物群落的組成和多樣性變化。通過(guò)比較修復(fù)前后群落結(jié)構(gòu)差異，可以識(shí)別哪些微生物類(lèi)群參與了降解過(guò)程，判斷是原有微生物發(fā)揮作用還是引入了外來(lái)高效菌種（生物強(qiáng)化）。豐度變化可反映優(yōu)勢(shì)功能菌的變化。*宏基因組學(xué)/宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)（Metagenomics/Metatranscriptomics）：直接分析樣品中所有微生物的基因組或轉(zhuǎn)錄組信息?？梢澡b定參與石油烴降解的具體物種和基因，了解其潛在降解能力和活性狀態(tài)（轉(zhuǎn)錄水平）。特別能發(fā)現(xiàn)新的降解基因和途徑。*功能基因靶向分析（如qPCR）：對(duì)特定的石油烴降解功能基因（如al