2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——生物資源可持續(xù)利用策略研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項前的字母填在答題紙上。）1.在利用微生物進行生物資源轉(zhuǎn)化以實現(xiàn)可持續(xù)利用的過程中，化學(xué)生物學(xué)中的代謝工程主要關(guān)注于：A.微生物的遺傳多樣性評估B.目標(biāo)產(chǎn)物生物合成途徑的解析與調(diào)控C.微生物對環(huán)境脅迫的生理響應(yīng)機制D.微生物培養(yǎng)過程中的能量效率優(yōu)化2.從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，開發(fā)利用生物基材料替代傳統(tǒng)石油基材料的主要優(yōu)勢之一是：A.生產(chǎn)成本絕對低于石油基材料B.原材料來源可再生，環(huán)境降解性更好C.生產(chǎn)過程完全不產(chǎn)生任何廢棄物D.生物基材料的物理性能普遍優(yōu)于石油基材料3.鑒定和篩選具有特定生物活性的天然產(chǎn)物是生物資源可持續(xù)利用的重要前期工作?；瘜W(xué)生物學(xué)中常用的高通量篩選技術(shù)依賴于：A.高分辨率質(zhì)譜儀的快速檢測能力B.微生物學(xué)方法，在大量培養(yǎng)物中檢測目標(biāo)活性C.計算機輔助藥物設(shè)計算法的精確預(yù)測D.單細胞基因組測序技術(shù)的深度解析4.對于需要長期、穩(wěn)定供應(yīng)的生物資源（如藥用植物），可持續(xù)利用策略中通常需要考慮：A.僅關(guān)注提高單次產(chǎn)量的育種技術(shù)B.確保資源種源安全與遺傳多樣性的保護措施C.僅開發(fā)高附加值的深加工技術(shù)D.完全依賴人工合成替代天然來源5.利用基因編輯技術(shù)（如CRISPR-Cas9）改良生物資源，以提升其抗逆性或改善其化學(xué)成分，這體現(xiàn)了化學(xué)生物學(xué)在生物資源可持續(xù)利用中的：A.信息獲取功能B.精確改造能力C.評估預(yù)測功能D.資源勘探功能6.在評估某種利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)生物燃料的策略是否可持續(xù)時，需要重點考察的方面包括：A.發(fā)酵設(shè)備的自動化程度B.所需底物的可再生性與獲取成本C.產(chǎn)物分離純化的能耗D.微生物菌種的專利保護情況7.天然產(chǎn)物代謝工程中，通過引入或改造轉(zhuǎn)運系統(tǒng)來提高目標(biāo)產(chǎn)物在細胞內(nèi)的積累量，這主要是為了克服：A.基因表達調(diào)控的復(fù)雜性B.代謝途徑中的酶活性瓶頸C.跨膜轉(zhuǎn)運的效率限制D.副產(chǎn)物生成的競爭性抑制8.生物修復(fù)作為一種生物資源可持續(xù)利用策略，其核心原理是利用特定生物體（微生物或植物）的代謝活動來：A.促進污染物的生物合成B.將有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害或低害物質(zhì)C.快速富集環(huán)境中的重金屬離子D.降低污染現(xiàn)場的溫度，減緩污染擴散9.在設(shè)計利用細胞工廠生產(chǎn)特定化學(xué)品的可持續(xù)策略時，除了關(guān)注產(chǎn)物得率，還應(yīng)考慮：A.細胞生長速率與培養(yǎng)基成本B.生產(chǎn)過程的原子經(jīng)濟性C.產(chǎn)物分離純化的工藝復(fù)雜度D.以上所有方面10.生物資源可持續(xù)利用的社會維度通常涉及：A.確保資源獲取過程的公平性與惠益共享B.避免因資源開發(fā)對當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)造成負面影響C.保護生物多樣性，維護生態(tài)平衡D.最大化資源利用的經(jīng)濟效益二、簡答題（每題5分，共20分。請將答案寫在答題紙上。）11.簡述利用酶工程改造微生物，以使其更高效利用農(nóng)業(yè)廢棄物進行生物能源生產(chǎn)的基本思路。12.闡述生物合成途徑分析在發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新型生物資源（如具有特定功能的酶或天然產(chǎn)物）過程中的作用。13.描述細胞工廠在生物基材料生產(chǎn)中的優(yōu)勢，并指出其面臨的主要挑戰(zhàn)。14.為什么在開發(fā)生物資源可持續(xù)利用策略時，必須綜合考慮環(huán)境、經(jīng)濟和社會三個維度？三、論述題（每題10分，共30分。請將答案寫在答題紙上。）15.以一種具體的生物資源（例如：人參、乳酸菌、某種藻類）為例，結(jié)合化學(xué)生物學(xué)的相關(guān)知識，詳細論述如何制定一個全面的可持續(xù)利用策略，并分析該策略可能面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對措施。16.選擇一個你熟悉的生物資源可持續(xù)利用案例（例如：青蒿素的可持續(xù)生產(chǎn)、某種生物農(nóng)藥的開發(fā)利用、利用微藻生產(chǎn)生物燃料），分析其在科學(xué)、經(jīng)濟、環(huán)境和社會方面的影響，并提出至少兩點可以進一步提升其可持續(xù)性的建議。17.探討化學(xué)生物學(xué)在未來解決生物資源可持續(xù)利用問題（如資源枯竭、環(huán)境污染、氣候變化等）中將扮演的角色，并舉例說明其潛在的應(yīng)用方向和創(chuàng)新思路。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.B5.B6.B7.C8.B9.D10.A二、簡答題11.利用基因工程或蛋白質(zhì)工程改造微生物中的關(guān)鍵酶，提高其活性、穩(wěn)定性或改變底物特異性，使其能夠高效降解農(nóng)業(yè)廢棄物中的復(fù)雜有機物。通過代謝工程改造微生物的代謝網(wǎng)絡(luò)，將降解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物導(dǎo)向目標(biāo)能源物質(zhì)（如乙醇、丙酮丁醇）的生物合成途徑，并可能需要增強目標(biāo)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，最終實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的高效轉(zhuǎn)化和能源生產(chǎn)。12.生物合成途徑分析有助于揭示目標(biāo)生物活性分子（如酶、毒素、色素）的生物合成線路、關(guān)鍵酶及調(diào)控位點。這為通過基因工程或代謝工程手段進行途徑改造提供了理論基礎(chǔ)，例如通過過表達關(guān)鍵酶、沉默負調(diào)控基因或引入外來途徑來增強目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量或創(chuàng)造新的代謝產(chǎn)物。此外，途徑分析也有助于理解生物資源的化學(xué)多樣性和進化起源，為發(fā)現(xiàn)新的生物資源提供線索。13.細胞工廠的優(yōu)勢在于：底物范圍廣（可利用廉價、可持續(xù)的原料如糖類、廢棄物等）、生產(chǎn)環(huán)境可控（可在生物反應(yīng)器中大規(guī)模、高效生產(chǎn)）、生產(chǎn)過程綠色環(huán)保（通常能耗較低、廢物產(chǎn)生少）、不受地域和季節(jié)限制、易于實現(xiàn)產(chǎn)物的高純度分離。主要挑戰(zhàn)包括：菌種構(gòu)建與改造的復(fù)雜性和效率問題、目標(biāo)產(chǎn)物可能存在的毒害效應(yīng)或與宿主代謝的競爭、生產(chǎn)成本（尤其是發(fā)酵設(shè)備、培養(yǎng)基和菌種開發(fā)成本）、放大生產(chǎn)過程中的工程難題以及確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。14.生物資源的可持續(xù)利用強調(diào)在滿足當(dāng)代人需求的同時，不損害后代人滿足其需求的能力。綜合考慮環(huán)境維度是為了保護生態(tài)環(huán)境，維持資源再生能力，避免過度開發(fā)導(dǎo)致生態(tài)破壞和資源枯竭?？紤]經(jīng)濟維度是為了確保資源利用的經(jīng)濟可行性，保障產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，創(chuàng)造就業(yè)機會，并實現(xiàn)資源的有效配置?？紤]社會維度是為了保障當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的利益，促進公平惠益分享，避免社會矛盾，并符合倫理道德規(guī)范。只關(guān)注單一維度而忽略其他維度可能導(dǎo)致不可持續(xù)的后果，例如環(huán)境破壞、經(jīng)濟虧損或社會沖突。三、論述題15.以人參為例，可持續(xù)利用策略應(yīng)包括：遺傳資源保護與鑒定（建立種源庫，利用基因組學(xué)保存遺傳多樣性）；規(guī)范化種植與采收（推廣生態(tài)種植模式，減少農(nóng)藥化肥使用，合理確定采收年限和方式）；高效、綠色的活性成分提取與分離技術(shù)（利用現(xiàn)代分離技術(shù)如超臨界流體萃取、酶法提取等，降低能耗和環(huán)境污染）；活性成分的化學(xué)生物學(xué)研究（深入解析人參皂苷等活性成分的生物合成途徑和構(gòu)效關(guān)系，為品種改良和活性物質(zhì)開發(fā)提供依據(jù)）；產(chǎn)業(yè)鏈延伸與價值提升（開發(fā)藥品、保健品、化妝品等高附加值產(chǎn)品，并注重知識產(chǎn)權(quán)保護）；建立全產(chǎn)業(yè)鏈的質(zhì)量控制體系和社會化服務(wù)體系。面臨的挑戰(zhàn)可能包括：野生資源過度采挖導(dǎo)致的種質(zhì)退化與瀕危，種植成本高，活性成分提取效率有待提高，市場標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，以及如何平衡資源保護與開發(fā)利用等。16.以青蒿素的可持續(xù)生產(chǎn)為例，其積極影響包括：為全球瘧疾防治提供了特效藥物，挽救了數(shù)百萬生命，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟和社會效益，提升了相關(guān)地區(qū)（如中國）的國際聲譽。但也面臨挑戰(zhàn)：過度采挖導(dǎo)致野生青蒿資源減少和種質(zhì)退化，種植戶收益低，部分地區(qū)種植技術(shù)不規(guī)范，農(nóng)藥使用問題，以及仿制藥的沖擊?？商嵘沙掷m(xù)性的建議：加強青蒿及其近緣種的種質(zhì)資源保護和遺傳改良，推廣規(guī)范化、生態(tài)化種植技術(shù)，降低生產(chǎn)成本，建立穩(wěn)定的采收和初加工體系，加大對種植戶的扶持力度，探索青蒿素衍生物或新型抗瘧藥物的研發(fā)，并建立更完善的全球青蒿素供應(yīng)保障和公平可及機制。17.化學(xué)生物學(xué)將在生物資源可持續(xù)利用中發(fā)揮關(guān)鍵作用。未來可通過基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等“組學(xué)”技術(shù)深入解析生物資源的遺傳基礎(chǔ)、代謝網(wǎng)絡(luò)和功能特性，加速新資源和新功能的發(fā)現(xiàn)。利用合成生物學(xué)和代謝工程技術(shù)，可以設(shè)計構(gòu)建高效的細胞工廠，用于生產(chǎn)可持續(xù)的化學(xué)品、燃料、材料、藥物和疫苗，替代不可再生資源，減少環(huán)境污染。酶工程將提供更多高效、專一、環(huán)境友好的生物催化劑，用于資源的轉(zhuǎn)化和利用過程。生物信息學(xué)