2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生態(tài)產(chǎn)品開發(fā)與可持續(xù)利用考試時(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)的代表字母填寫在答題紙上。）1.下列哪項(xiàng)技術(shù)通常不直接用于生物基化學(xué)品的綠色合成？A.酶催化B.微生物發(fā)酵C.高溫高壓化學(xué)裂解D.細(xì)胞工廠工程改造2.在開發(fā)用于水體富營(yíng)養(yǎng)化治理的生物修復(fù)劑時(shí)，化學(xué)生物學(xué)家的主要關(guān)注點(diǎn)不應(yīng)包括：A.目標(biāo)污染物（如氮、磷）的降解酶的發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化B.降解菌種的篩選、誘變與基因工程改造C.修復(fù)過(guò)程對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)非目標(biāo)生物的影響D.修復(fù)工程的建設(shè)成本和經(jīng)濟(jì)效益分析3.下列關(guān)于利用天然產(chǎn)物開發(fā)生態(tài)產(chǎn)品的敘述，錯(cuò)誤的是：A.中草藥提取物可作為天然農(nóng)藥或獸藥的開發(fā)來(lái)源B.微生物代謝產(chǎn)物是合成生物基聚合物的重要前體C.植物次生代謝產(chǎn)物常因其高毒性和低效而被排除在生態(tài)產(chǎn)品之外D.海洋生物活性物質(zhì)是發(fā)現(xiàn)新型生物可降解材料或功能添加劑的寶庫(kù)4.生物傳感器在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的核心優(yōu)勢(shì)在于：A.可實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)B.通常具有比傳統(tǒng)化學(xué)分析方法更高的選擇性和靈敏度C.設(shè)備成本相對(duì)較低D.適用于所有類型的環(huán)境污染物檢測(cè)5.評(píng)價(jià)一種生物基材料是否具有可持續(xù)性，以下哪個(gè)方面通常不被優(yōu)先考慮？A.原料的可再生性及獲取過(guò)程的生態(tài)影響B(tài).生產(chǎn)過(guò)程的能耗和污染排放C.材料使用階段的功能性能D.廢棄后是否能夠完全生物降解或資源化利用6.將綠色化學(xué)原則應(yīng)用于化學(xué)生物學(xué)研究和生態(tài)產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，以下哪項(xiàng)不符合其理念？A.最大限度利用可再生資源B.開發(fā)使用高效、高選擇性生物催化劑替代化學(xué)催化劑C.優(yōu)先選擇使用毒性小的化學(xué)合成路線D.在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中考慮其整個(gè)生命周期對(duì)環(huán)境的影響7.下列哪項(xiàng)技術(shù)最直接地利用了酶的高效性和高特異性來(lái)催化環(huán)境污染物轉(zhuǎn)化？A.光催化氧化B.活性炭吸附C.生物過(guò)濾D.酶工程固定化技術(shù)8.在設(shè)計(jì)用于土壤修復(fù)的生物強(qiáng)化技術(shù)時(shí)，化學(xué)生物學(xué)家需要考慮：A.修復(fù)目標(biāo)污染物的種類和濃度B.土壤環(huán)境條件（pH、水分、有機(jī)質(zhì)含量等）對(duì)修復(fù)菌的影響C.修復(fù)菌的代謝途徑及其對(duì)污染物的降解效率D.以上所有方面9.生物材料在可持續(xù)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，不包括：A.開發(fā)可生物降解的農(nóng)用薄膜B.研制生物農(nóng)藥或生物肥料C.利用酶工程生產(chǎn)高效的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑D.設(shè)計(jì)用于土壤改良的新型合成聚合物10.下列哪項(xiàng)描述體現(xiàn)了化學(xué)生物學(xué)在可持續(xù)能源開發(fā)中的潛在貢獻(xiàn)？A.利用基因工程改造微生物高效生產(chǎn)生物柴油B.開發(fā)高效化學(xué)催化劑將二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為汽油C.設(shè)計(jì)高效的太陽(yáng)能電池板D.研發(fā)新型儲(chǔ)能電池材料二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題紙上。）1.利用化學(xué)生物學(xué)方法開發(fā)的，能夠特異性識(shí)別并響應(yīng)環(huán)境中有害物質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害或可檢測(cè)物質(zhì)的系統(tǒng)，通常稱為______。2.在生物基化學(xué)品的生產(chǎn)中，利用______發(fā)酵，通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)合成目標(biāo)產(chǎn)物，是一種重要的綠色制造方式。3.針對(duì)水體中的微量污染物，生物傳感器通常利用______分子作為識(shí)別元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的快速、靈敏檢測(cè)。4.生態(tài)產(chǎn)品的可持續(xù)利用不僅關(guān)注其生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)保性，還強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品在使用后能夠通過(guò)______等方式，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)或環(huán)境的友好處置。5.綠色化學(xué)的“源頭預(yù)防”原則在化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域體現(xiàn)為，通過(guò)______或______等手段，從源頭上減少或消除有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生。6.將酶或細(xì)胞固定在適宜的材料上，形成固定化生物催化劑，可以使其______，提高催化效率，并便于回收和重復(fù)使用。7.在利用天然產(chǎn)物開發(fā)藥物時(shí)，除了關(guān)注活性，化學(xué)生物學(xué)家還需評(píng)估其______、______以及與生物體的相互作用。8.生物修復(fù)技術(shù)利用微生物的______或______能力，將環(huán)境中的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害或低毒的物質(zhì)。9.評(píng)估生態(tài)產(chǎn)品的環(huán)境友好性，常用的評(píng)價(jià)方法包括生命周期評(píng)價(jià)（LCA）和______分析。10.生態(tài)產(chǎn)品開發(fā)不僅要考慮技術(shù)的可行性，還需綜合考慮其______、______和______等多重目標(biāo)。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題紙上。）1.簡(jiǎn)述利用酶作為生物催化劑相比傳統(tǒng)化學(xué)催化劑，在生態(tài)產(chǎn)品合成中的主要優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)述生物傳感器主要由哪幾部分構(gòu)成，并說(shuō)明各部分的功能。3.簡(jiǎn)述開發(fā)一種新型生物基材料的可持續(xù)性評(píng)估應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素。4.簡(jiǎn)述生物修復(fù)技術(shù)（如生物降解、生物強(qiáng)化）與物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)（如吸附、催化氧化）相比，在環(huán)境治理方面的主要特點(diǎn)。四、論述題（每小題10分，共30分。請(qǐng)將答案填寫在答題紙上。）1.論述將化學(xué)生物學(xué)技術(shù)（如基因工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程）應(yīng)用于開發(fā)高效、專一的環(huán)境污染物檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)。2.以一種具體的生態(tài)產(chǎn)品為例（如生物可降解塑料、環(huán)境友好型藥物、生物修復(fù)劑等），詳細(xì)論述其在開發(fā)過(guò)程中應(yīng)如何體現(xiàn)綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的理念。3.闡述化學(xué)生物學(xué)在推動(dòng)傳統(tǒng)高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)（如化工合成、能源生產(chǎn)）實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的潛力，并舉例說(shuō)明。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.B5.C6.C7.D8.D9.D10.A二、填空題1.生物傳感器2.微生物3.識(shí)別元件4.生物降解5.生物催化；生物合成6.重復(fù)使用7.毒性；安全性8.代謝；降解9.環(huán)境影響評(píng)價(jià)（EIA）10.社會(huì)效益；經(jīng)濟(jì)效益三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：對(duì)比酶催化與傳統(tǒng)化學(xué)催化劑在生態(tài)產(chǎn)品合成中的特點(diǎn)。酶的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：環(huán)境友好（條件溫和，常溫常壓水溶液即可）、高效率、高選擇性（副反應(yīng)少）、可再生使用、對(duì)環(huán)境生物相容性好。傳統(tǒng)化學(xué)催化劑則可能需要高溫高壓、強(qiáng)酸強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑，能耗高，選擇性較低，可能產(chǎn)生廢催化劑處理問題，部分催化劑本身或副產(chǎn)物有毒性。答案：酶作為生物催化劑相比傳統(tǒng)化學(xué)催化劑，在生態(tài)產(chǎn)品合成中的主要優(yōu)勢(shì)在于：通常在溫和的條件下（常溫常壓、水相）即可高效催化反應(yīng)，選擇性強(qiáng)，副產(chǎn)物少，環(huán)境友好，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響小，且酶可以再生利用。2.解析思路：生物傳感器的結(jié)構(gòu)通常包括三個(gè)部分：敏感元件（識(shí)別元件）、換能器（將識(shí)別信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)信號(hào)）和信號(hào)處理系統(tǒng)（放大、顯示信號(hào)）。各部分功能：敏感元件負(fù)責(zé)特異性地識(shí)別目標(biāo)物質(zhì)；換能器負(fù)責(zé)將識(shí)別到的生物信號(hào)（如酶活性變化、熒光變化等）轉(zhuǎn)化為電信號(hào)、光信號(hào)或其他可測(cè)信號(hào)；信號(hào)處理系統(tǒng)則對(duì)微弱的信號(hào)進(jìn)行放大、處理，最終以數(shù)字、濃度值等形式顯示出來(lái)。答案：生物傳感器主要由敏感元件（識(shí)別元件）、換能器和信號(hào)處理系統(tǒng)三部分構(gòu)成。敏感元件負(fù)責(zé)識(shí)別目標(biāo)分析物；換能器將識(shí)別信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)信號(hào)（如電信號(hào)、光信號(hào)等）；信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、處理并顯示結(jié)果。3.解析思路：可持續(xù)性評(píng)估是一個(gè)多維度的問題。對(duì)于生物基材料，應(yīng)考慮：原材料的來(lái)源是否可再生，獲取過(guò)程是否對(duì)環(huán)境友好；生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)是否成熟、能耗和污染排放（如廢水、廢氣、固廢）是否低；材料本身在使用階段的性能（如力學(xué)強(qiáng)度、耐久性、功能特性）是否滿足要求；廢棄后是否易于降解（生物降解性）或回收利用（如化學(xué)回收），能否融入物質(zhì)循環(huán)，避免環(huán)境污染。答案：開發(fā)一種新型生物基材料的可持續(xù)性評(píng)估應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素包括：原材料的可再生性與獲取的生態(tài)影響、生產(chǎn)過(guò)程的能耗與污染排放、材料使用階段的功能性能、廢棄后的生物降解性或資源化利用潛力。4.解析思路：生物修復(fù)技術(shù)利用生物體的自然能力，具有環(huán)境友好、成本相對(duì)較低、對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但通常處理速度較慢，受環(huán)境條件（溫度、濕度、pH等）影響較大，對(duì)高濃度或持久性污染物效果可能有限。物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)（如吸附、催化氧化）通常處理速度快、效果顯著，能處理高濃度污染物，但可能需要消耗大量能源，可能產(chǎn)生廢渣或需要再生處理，部分方法可能存在選擇性問題或產(chǎn)生副產(chǎn)物。答案：生物修復(fù)技術(shù)的主要特點(diǎn)在于利用生物體（微生物或植物）的代謝或降解能力來(lái)凈化環(huán)境，具有環(huán)境友好、成本相對(duì)較低、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但處理速度可能較慢，受環(huán)境條件影響大。物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)（如吸附、催化氧化）處理速度快，能處理高濃度污染物，但可能能耗高，可能產(chǎn)生廢渣或需要再生處理，部分方法可能存在選擇性問題。四、論述題1.解析思路：論述優(yōu)勢(shì)時(shí)，需強(qiáng)調(diào)化學(xué)生物學(xué)技術(shù)的特異性、高效性、環(huán)境友好性。挑戰(zhàn)則在于生物材料/酶的穩(wěn)定性、抗干擾能力、成本、規(guī)?；a(chǎn)、信號(hào)放大與檢測(cè)的靈敏度與特異性、標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化等方面?？梢越Y(jié)合基因工程改造提高靈敏度、酶工程改造提高穩(wěn)定性與活性、蛋白質(zhì)工程優(yōu)化識(shí)別域等具體技術(shù)來(lái)展開。答案：化學(xué)生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于開發(fā)高效、專一的環(huán)境污染物檢測(cè)方法具有顯著優(yōu)勢(shì)。首先，利用基因工程、蛋白質(zhì)工程等技術(shù)可以改造或設(shè)計(jì)具有更高特異性識(shí)別能力和更高催化活性的生物識(shí)別元件（如抗體、核酸適配體、酶、受體蛋白），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量污染物的快速、準(zhǔn)確定位。其次，生物傳感器通常在近中性的水溶液和溫和的條件下工作，無(wú)需復(fù)雜的儀器設(shè)備，操作簡(jiǎn)便，適合現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且對(duì)環(huán)境更友好。此外，通過(guò)固定化技術(shù)可以提高生物識(shí)別元件的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性，降低檢測(cè)成本。面臨的挑戰(zhàn)主要包括：生物材料（如酶、抗體）的穩(wěn)定性、易失活、對(duì)環(huán)境因素（溫度、pH、有機(jī)物等）敏感，限制了其應(yīng)用范圍；規(guī)模化生產(chǎn)和保藏成本可能較高；部分生物傳感器信號(hào)微弱，需要高效的信號(hào)放大和檢測(cè)系統(tǒng)；標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化程度有待提高，以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。2.解析思路：選擇一個(gè)具體例子（如生物可降解塑料聚羥基脂肪酸酯PHAs）。從綠色化學(xué)“十二原則”出發(fā)，論述其開發(fā)過(guò)程如何體現(xiàn)原則：源頭預(yù)防（利用可再生生物質(zhì)資源作為原料）、提高原子經(jīng)濟(jì)性（生物合成過(guò)程通常接近化學(xué)計(jì)量，副產(chǎn)物少）、設(shè)計(jì)安全的化學(xué)品和過(guò)程（目標(biāo)產(chǎn)物生物可降解，生產(chǎn)過(guò)程避免有毒試劑）、使用更安全的化學(xué)合成路線（生物催化過(guò)程條件溫和）、減少衍生物生成、催化、設(shè)計(jì)可降解產(chǎn)品、實(shí)時(shí)分析預(yù)防污染、事故預(yù)防、減少危害、再生產(chǎn)品、信息交流。強(qiáng)調(diào)其可持續(xù)性體現(xiàn)在資源利用、環(huán)境友好、生物相容性等方面。答案：以生物可降解塑料聚羥基脂肪酸酯（PHAs）為例。其開發(fā)過(guò)程充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的理念。首先，PHAs是由微生物通過(guò)生物合成途徑利用可再生生物質(zhì)資源（如糖類、油脂）合成的，符合綠色化學(xué)的“源頭預(yù)防”原則，利用了可持續(xù)的碳源。其次，微生物的合成過(guò)程通常接近化學(xué)計(jì)量，原子經(jīng)濟(jì)性高，副產(chǎn)物少，符合“減少衍生物生成”和“提高原子經(jīng)濟(jì)性”的原則。再次，生物合成過(guò)程在近中性的水相中、常溫常壓下進(jìn)行，使用天然的生物催化劑（酶），條件溫和，對(duì)環(huán)境友好，符合“使用更安全的化學(xué)合成路線”和“設(shè)計(jì)安全的化學(xué)品和過(guò)程”的原則。此外，PHAs本身在廢棄后可在土壤、水體等環(huán)境中被微生物降解為二氧化碳和水，不會(huì)造成持久性環(huán)境污染，符合“設(shè)計(jì)可降解產(chǎn)品”的原則。其開發(fā)利用了生物技術(shù)，減少了傳統(tǒng)石化塑料對(duì)不可再生資源的依賴和環(huán)境污染，具有良好的環(huán)境友好性和生物相容性，是生態(tài)產(chǎn)品可持續(xù)利用的典范。3.解析思路：化學(xué)生物學(xué)通過(guò)改造生物體（微生物、酶）或利用生物系統(tǒng)，可以在分子、細(xì)胞水平上對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行綠色化改造。潛力體現(xiàn)在：替代有毒有害化學(xué)試劑和催化劑（如利用酶替代鹵化物等催化劑）、開發(fā)綠色溶劑體系（如水、超臨界流體）、實(shí)現(xiàn)污染物原位降解、提高資源利用效率（如廢水處理中回收能源或資源）、生產(chǎn)環(huán)境友好的化學(xué)品（如生物基化學(xué)品）。舉例可以說(shuō)明：利用固定化酶進(jìn)行廢水處理脫色脫臭、利用基因工程改造的微生物高效降解石油烴、利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)生物基平臺(tái)化合物替代石化路線等。答案：化學(xué)生物學(xué)在推動(dòng)傳統(tǒng)高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展中具有巨大潛力。通過(guò)化學(xué)生物學(xué)技術(shù)，可以替代傳統(tǒng)工藝中使用的有毒有害化學(xué)試劑和催化劑，例如利用高效、高選擇性的酶制劑替代鹵化物等催化劑進(jìn)行有機(jī)合成，大大降低了對(duì)環(huán)境和操作人員的危害?？梢蚤_發(fā)環(huán)境友好的綠色溶劑體系，如利用水相酶催化反應(yīng)，或利用超臨界流體作為反應(yīng)介質(zhì)?？梢詫⒒瘜W(xué)生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于