2025年大學(xué)《生物科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——發(fā)酵工程在生物燃料生產(chǎn)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)，每小題2分，共20分）1.在以葡萄糖為底物的乙醇發(fā)酵中，為了防止前期因糖酵解產(chǎn)生的NADH積累而抑制發(fā)酵，常用的策略是（）。A.補(bǔ)充氧氣B.添加NAD+C.使用耐乙醇的酵母菌株D.降低發(fā)酵溫度2.下列哪種微生物通常不適用于工業(yè)化生產(chǎn)生物乙醇？（）A.釀酒酵母（Saccharomycescerevisiae）B.大腸桿菌（Escherichiacoli）C.黑曲霉（Aspergillusniger）D.乳酸桿菌（Lactobacillus）3.生物柴油的生產(chǎn)過(guò)程主要包括油脂原料的預(yù)處理、酯交換（或轉(zhuǎn)酯化）以及（）等步驟。A.微生物發(fā)酵B.超臨界萃取C.分子蒸餾D.產(chǎn)品純化4.利用城市生活污水或農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)沼氣（主要成分是甲烷），其核心的生物過(guò)程是（）。A.厭氧消化（AnaerobicDigestion）B.有氧好氧發(fā)酵C.光合作用D.化學(xué)合成5.在大規(guī)模生物燃料發(fā)酵生產(chǎn)中，提高底物利用效率的關(guān)鍵技術(shù)之一是（）。A.增加接種量B.優(yōu)化通氣量C.實(shí)施分批補(bǔ)料（Fed-batch）或連續(xù)培養(yǎng)D.降低發(fā)酵溫度6.對(duì)于纖維素基原料，在將其轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖之前，通常需要進(jìn)行（）處理。A.離心分離B.脫色C.糖化（如酶法糖化）D.活化7.下列哪種發(fā)酵工程策略屬于利用基因工程技術(shù)改良生產(chǎn)菌株？（）A.誘變育種B.代謝途徑工程（MetabolicEngineering）C.嚴(yán)格無(wú)菌操作D.添加生長(zhǎng)因子8.在生物反應(yīng)器中，攪拌的主要目的是（）。A.控制溫度B.提供氧氣和移除二氧化碳C.促進(jìn)底物混合D.以上都是9.與化學(xué)催化法相比，酶催化生產(chǎn)生物柴油的主要優(yōu)點(diǎn)是（）。A.反應(yīng)條件溫和B.可實(shí)現(xiàn)高選擇性C.成本較低D.以上都是10.評(píng)估一種生物燃料生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性的重要指標(biāo)是（）。A.燃料乙醇產(chǎn)率（g/g底物）B.發(fā)酵設(shè)備投資成本C.終產(chǎn)品能量密度D.全生命周期碳排放二、填空題（請(qǐng)將正確答案填在橫線上，每空2分，共20分）1.發(fā)酵工程中，根據(jù)有無(wú)氧氣存在，微生物的生長(zhǎng)可分為_(kāi)_____和______兩種主要方式。2.利用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)生物乙醇，通常需要先經(jīng)過(guò)______轉(zhuǎn)化為葡萄糖。3.生物柴油的主要成分是脂肪酸甲酯，它是由油脂與______在催化劑作用下反應(yīng)生成的。4.在厭氧消化過(guò)程中，產(chǎn)甲烷菌（Methanogens）可以將有機(jī)酸（如乙酸）進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____和二氧化碳。5.為了提高生物燃料發(fā)酵的效率，常需要對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行______，以優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)。6.利用微藻生產(chǎn)生物燃料，具有______、______等優(yōu)點(diǎn)。7.發(fā)酵過(guò)程中，控制溫度和pH是維持微生物______和保證發(fā)酵順利進(jìn)行的重要措施。8.纖維素酶是目前用于纖維素糖化最有效的酶系，主要包括______、______和______三種酶。9.通過(guò)基因工程手段，可以將異源基因?qū)胛⑸镏?，以______或______其代謝能力。10.生物燃料生產(chǎn)的可持續(xù)性不僅體現(xiàn)在資源利用上，也關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程的______和終端產(chǎn)品的______。三、簡(jiǎn)答題（每小題8分，共32分）1.簡(jiǎn)述分批補(bǔ)料（Fed-batch）發(fā)酵與連續(xù)發(fā)酵在生物燃料生產(chǎn)中的主要區(qū)別及其各自的優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)述影響生物乙醇發(fā)酵產(chǎn)量的主要因素有哪些，并說(shuō)明如何調(diào)控這些因素。3.簡(jiǎn)述利用微藻生產(chǎn)生物燃料（特別是生物柴油）面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。4.簡(jiǎn)述生物反應(yīng)器在生物燃料生產(chǎn)中的作用及其需要考慮的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。四、論述題（每小題10分，共20分）1.論述提高纖維素基原料生物燃料（如生物乙醇）生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵策略有哪些。2.論述合成生物學(xué)技術(shù)在革新生物燃料生產(chǎn)途徑方面的潛力與前景。---試卷答案一、選擇題1.A2.C3.D4.A5.C6.C7.B8.D9.D10.A二、填空題1.有氧呼吸；無(wú)氧呼吸（或發(fā)酵）2.淀粉酶（或酶解）3.甲醇4.甲烷（或CH4）5.控制（或調(diào)控）6.光能利用率高；不與糧食生產(chǎn)爭(zhēng)地；可利用廢棄物7.正常生長(zhǎng)（或代謝活動(dòng)）8.纖維素酶；半纖維素酶；木質(zhì)素酶9.提高目標(biāo)產(chǎn)物合成能力；改變或阻斷非目標(biāo)途徑10.環(huán)境友好性（或環(huán)境足跡）；能源回報(bào)率（或ERL）三、簡(jiǎn)答題1.答：分批補(bǔ)料發(fā)酵在接種后先進(jìn)行一段時(shí)間的分批培養(yǎng)，待底物濃度升高或產(chǎn)物抑制出現(xiàn)時(shí)，再逐步補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基；連續(xù)發(fā)酵則持續(xù)不斷地流入新鮮培養(yǎng)基，并移出培養(yǎng)液。分批補(bǔ)料操作相對(duì)簡(jiǎn)單，易于控制，避免了底物過(guò)量對(duì)微生物的毒性，且通常能獲得較高的目標(biāo)產(chǎn)物濃度；連續(xù)發(fā)酵能維持穩(wěn)定生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成狀態(tài)，生產(chǎn)強(qiáng)度大，適用于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，但控制要求高，易受污染。2.答：主要影響因素包括：①菌種特性（如產(chǎn)酒酵母的乙醇耐受性、代謝途徑）；②底物濃度與利用效率（如糖濃度、糖化效果）；③發(fā)酵條件（溫度、pH、溶氧）；④接種量；⑤抑制劑存在（如酚類化合物）；⑥染菌。調(diào)控策略：選擇高產(chǎn)、耐逆的菌種；優(yōu)化培養(yǎng)基配方和預(yù)處理方法以提高底物利用率；精確控制發(fā)酵參數(shù)（溫度、pH、通氣量）；采用合適的發(fā)酵模式（如分批補(bǔ)料）；去除或鈍化抑制劑；嚴(yán)格無(wú)菌操作。3.答：主要挑戰(zhàn)包括：①微藻生長(zhǎng)緩慢，單位體積產(chǎn)脂率相對(duì)較低；②高效、低成本的光照和培養(yǎng)系統(tǒng)建設(shè)；③油脂提取和轉(zhuǎn)酯化過(guò)程的效率與成本（特別是溶劑消耗和廢棄物處理）；④菌株改良（提高生長(zhǎng)速率、光能利用率、油脂含量和組成）難度較大；⑤規(guī)模化培養(yǎng)易受營(yíng)養(yǎng)鹽限制和環(huán)境波動(dòng)影響，且可能產(chǎn)生水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。4.答：生物反應(yīng)器是進(jìn)行生物反應(yīng)的場(chǎng)所，在生物燃料生產(chǎn)中作用關(guān)鍵。其作用包括：為微生物提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境（溫度、pH、溶氧等）；促進(jìn)底物與微生物的混合，保證傳質(zhì)效率；容納發(fā)酵液，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的可控。關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)包括：①有效容積；②攪拌系統(tǒng)（影響混合、傳質(zhì)、散熱）；③通氣系統(tǒng)（提供氧氣、移除CO2）；④溫度控制系統(tǒng)；⑤pH控制系統(tǒng)；⑥檢測(cè)系統(tǒng)（監(jiān)測(cè)關(guān)鍵參數(shù)）；⑦材質(zhì)選擇（耐腐蝕、耐高溫等）。四、論述題1.答：提高經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵策略有：①原料成本降低：開(kāi)發(fā)利用廉價(jià)、豐富的非糧原料（如農(nóng)業(yè)廢棄物、林業(yè)廢棄物、藻類），并開(kāi)發(fā)高效的預(yù)處理和酶解技術(shù)；②提高生產(chǎn)效率：選育高產(chǎn)、高效的菌種，利用基因工程和代謝工程改造微生物；優(yōu)化發(fā)酵工藝（如分批補(bǔ)料、連續(xù)發(fā)酵、過(guò)程強(qiáng)化），提高底物利用率、產(chǎn)率和生產(chǎn)強(qiáng)度；③技術(shù)創(chuàng)新：采用膜分離、反應(yīng)器強(qiáng)化等新技術(shù)降低能耗和分離成本；④規(guī)?；a(chǎn)：通過(guò)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模降低單位產(chǎn)品固定成本；⑤政策支持與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同：爭(zhēng)取政策補(bǔ)貼，完善收集、運(yùn)輸體系，發(fā)展下游產(chǎn)品，形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)品附加值。2.答：合成生物學(xué)通過(guò)設(shè)計(jì)、構(gòu)建和改造生物系統(tǒng)，為生物燃料生產(chǎn)帶來(lái)巨大潛力與前景。潛力體現(xiàn)在：①構(gòu)建理想代謝通路：通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)和組合，在微生物中構(gòu)建更高效、更直接、更特定的生物燃料合成途徑，如引入新的酶或改造現(xiàn)有途徑；②開(kāi)發(fā)高效生產(chǎn)菌株：通過(guò)基因組編輯（如CRISPR-Cas9）精確修飾基因，