2025年大學《化學生物學》專業(yè)題庫——生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.在生態(tài)系統(tǒng)中，能夠?qū)o機物轉(zhuǎn)化為有機物并儲存能量的主要功能群是（）。2.下列哪一項過程主要依賴于化能合成作用？（）3.將生態(tài)系統(tǒng)中的CO2固定并轉(zhuǎn)化為有機碳的過程，其核心酶是（）。4.生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的主要特點描述錯誤的是（）。5.分解者在生態(tài)系統(tǒng)中扮演的關鍵角色不包括（）。6.在氮循環(huán)中，將氨氣氧化為亞硝酸鹽的過程稱為（）。7.下列哪種分子通常不被認為是生態(tài)系統(tǒng)中的化學信息分子？（）8.光合作用中，將光能轉(zhuǎn)化為化學能儲存在ATP和NADPH中的階段是（）。9.食物鏈中能量傳遞效率通常低于10%的主要原因，從化學生物學角度可解釋為（）。10.DNA條形碼技術在生態(tài)學研究中的應用，主要體現(xiàn)了化學生物學在（）方面的優(yōu)勢。二、填空題（每空1分，共15分）1.生態(tài)系統(tǒng)由生物成分和非生物成分組成，生物成分通常分為______、______和______三個功能類群。2.碳循環(huán)中，將有機碳氧化分解為CO2并釋放能量的過程主要是指______作用，其核心產(chǎn)能分子是______。3.氮循環(huán)涉及固氮、______、反硝化等多種過程，這些過程中的關鍵酶通常具有高度的______性。4.植物通過釋放特定的化學物質(zhì)來影響其他生物的行為，這種現(xiàn)象在生態(tài)學上稱為______。5.生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)循環(huán)具有全球性和______兩個主要特征。6.基礎生態(tài)學中，描述能量在食物鏈中傳遞效率的“10%定律”，從生物化學角度看，與代謝過程中的______損失密切相關。7.分子生物學技術如______和______可用于分析群落結構和物種組成。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述光合作用光反應階段的主要過程，并指出其中涉及的關鍵色素和輔酶。2.比較生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)和氮循環(huán)的異同點。3.解釋什么是生態(tài)金字塔，并說明其在描述生態(tài)系統(tǒng)功能方面的局限性。4.簡述植物信息素在植物-植物、植物-動物相互作用中可能發(fā)揮的功能。四、論述題（每題10分，共30分）1.結合光合作用和呼吸作用的分子機制，論述能量如何在生態(tài)系統(tǒng)中流動和轉(zhuǎn)化。2.從化學生物學的角度，分析全球變化（如CO2濃度升高）可能通過影響生態(tài)系統(tǒng)中哪些關鍵生化過程（如物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞）來改變生態(tài)系統(tǒng)結構和功能。3.闡述酶在生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)中的作用，并舉例說明特定酶的功能及其對生態(tài)過程的重要性。試卷答案一、選擇題1.A2.B3.C4.D5.E6.F7.G8.H9.I10.J二、填空題1.生產(chǎn)者，消費者，分解者2.呼吸，ATP3.硝化，結構4.化學通訊5.循環(huán)6.熱力學7.DNA條形碼，宏基因組學三、簡答題1.答案：光反應階段主要在類囊體膜上進行。過程包括：光能被色素（如葉綠素）吸收，激發(fā)電子；水分子在光解酶作用下分解，釋放氧氣，并傳遞電子；高能量電子經(jīng)電子傳遞鏈傳遞，釋放能量用于合成ATP和NADPH；ATP和NADPH將用于暗反應。關鍵色素有葉綠素a、b等，關鍵輔酶/輔基有NADP+、ADP、Pi、[H]、電子傳遞鏈相關蛋白復合物等。解析思路：考察對光反應核心過程的掌握。需答出場所、主要步驟（光吸收、水裂解、電子傳遞、ATP/NADPH合成）、關鍵參與者（色素、酶、輔酶/輔基）。邏輯清晰，步驟完整。2.答案：相同點：都是生態(tài)系統(tǒng)中必需元素的生物地球化學循環(huán)，都涉及生產(chǎn)者、消費者、分解者之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移，都遵循物質(zhì)守恒定律。不同點：碳循環(huán)的主要全球性庫是大氣（CO2），氮循環(huán)的主要全球性庫是大氣（N2），氮循環(huán)過程更為復雜，涉及氧化還原狀態(tài)變化多（N2、NH3、NO2-、NO3-），且有多條路徑（如反硝化），而碳循環(huán)路徑相對簡單（光合固定、呼吸釋放）。氮循環(huán)中涉及固氮、硝化等獨特的生物化學過程。解析思路：考察對兩大核心循環(huán)異同的對比理解。需先列出共性，再重點闡述差異，特別是庫的差異、過程復雜度的差異以及獨特的生物化學環(huán)節(jié)（如固氮酶、硝化細菌酶）。3.答案：生態(tài)金字塔是指按營養(yǎng)級位繪制的生態(tài)量（如數(shù)量、生物量、能量）的圖形表示。數(shù)量金字塔通常倒置（如地面食草動物多于生產(chǎn)者），生物量金字塔多數(shù)正立（生產(chǎn)者生物量大于消費者），能量金字塔總是正立。局限性在于：①忽視了不同營養(yǎng)級生物的個體大小差異，可能導致能量金字塔的估算偏差；②只顯示瞬時狀態(tài)，未體現(xiàn)量變到質(zhì)變的動態(tài)過程；③未包含分解者；④部分能量以熱能形式散失未在金字塔中體現(xiàn)。解析思路：考察對生態(tài)金字塔定義、類型及局限性的掌握。需準確定義，列舉至少三種主要類型（數(shù)量、生物量、能量），并清晰指出其描述功能上的不足之處。4.答案：植物信息素可發(fā)揮多種功能。如：防御功能，釋放警戒信息素吸引捕食害蟲的天敵，或釋放毒素/驅(qū)避劑拒蟲；競爭功能，釋放生長抑制物質(zhì)抑制鄰近植物生長；通訊功能，通過根系分泌物或揮發(fā)物吸引傳粉昆蟲，或與其他植物協(xié)同防御；調(diào)節(jié)生長發(fā)育，某些信息素可遠距離運輸影響植物自身發(fā)育。解析思路：考察對植物信息素功能的理解。需從不同對象（害蟲、天敵、競爭植物、傳粉昆蟲、自身）出發(fā)，列舉具體的功能實例，體現(xiàn)信息素在生態(tài)互作中的作用。四、論述題1.答案：光合作用在葉綠體中發(fā)生，光反應階段利用光能將水分解，產(chǎn)生ATP和NADPH，并將CO2還原為有機物（如糖）；呼吸作用在細胞質(zhì)和線粒體中發(fā)生，有機物被氧化分解，通過糖酵解、三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化過程，將儲存在有機物中的化學能逐步釋放，大部分轉(zhuǎn)化為ATP供生命活動需要，部分以熱能形式散失。能量通過食物鏈傳遞，消費者攝取生產(chǎn)者（或初級消費者攝食次級消費者），能量在營養(yǎng)級之間逐級傳遞，但每次傳遞效率因熱力學定律限制而顯著降低（通常小于10%）。解析思路：考察對光合作用和呼吸作用分子機制及能量流動過程的綜合理解。需分別簡述兩大過程的核心反應、場所和能量轉(zhuǎn)換，并重點闡述能量在食物鏈中的傳遞機制和效率限制。2.答案：CO2濃度升高會通過影響光合作用、改變植物生理生化過程、影響物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞等多個方面改變生態(tài)系統(tǒng)。①光合作用：提高CO2濃度通常能增強光合速率（光合碳循環(huán)），尤其對C3植物影響更顯著，這可能導致植物生物量增加和凈初級生產(chǎn)力提高。②生理生化：長期高CO2可能導致植物氣孔關閉，減少水分蒸騰，但也可能改變植物氮素利用效率、增加某些次生代謝產(chǎn)物的合成。③物質(zhì)循環(huán)：植物生長加速可能加速碳在陸地生態(tài)系統(tǒng)的固定，但也可能影響氮、磷等元素的循環(huán)利用效率（如生物量增加導致養(yǎng)分稀釋）。④信息傳遞：高CO2可能影響植物揮發(fā)性有機物的釋放，改變植物-昆蟲的相互作用，進而影響生態(tài)信息網(wǎng)絡。⑤酶活性：CO2濃度變化可能通過影響酶的變構調(diào)節(jié)或環(huán)境條件（如pH）間接影響關鍵酶的活性。解析思路：考察對全球變化（CO2升高）從化學生物學角度影響生態(tài)系統(tǒng)的綜合分析和理解能力。需覆蓋光合作用、植物生理、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞等多個層面，并指出具體的影響機制和潛在的連鎖反應。3.答案：酶在生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)中扮演著核心催化角色。它們加速了各種化學反應，使物質(zhì)循環(huán)得以高效進行。例如：①碳循環(huán)：RuBisCO酶催化CO2固定（光合作用），多種脫羧酶、氧化酶參與有機碳分解（呼吸作用）。②氮循環(huán)：固氮酶催化N2還原為NH3，硝化細菌中的亞硝酸氧化酶和硝酸氧化酶催化NO2-、NO3-轉(zhuǎn)化，脲酶催化尿素分解為CO2和NH3，脲酸酶催化脲酸分解。③磷循環(huán)：磷酸酶催化有機磷水解為無機磷。④硫循環(huán)：硫氧化酶和硫還原酶催化硫氧化還原反應。這些酶的活性、調(diào)控及其環(huán)境適應性（如溫度、pH、