2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——太空生物學(xué)與生命科學(xué)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每小題2分，共10分）1.微重力2.航天員空間適應(yīng)綜合癥3.生物再生生命保障系統(tǒng)4.空間輻射5.空間植物生理學(xué)二、填空題（每空1分，共15分）1.太空環(huán)境主要包括______、______、______和溫度變化等因素。2.失重環(huán)境會導(dǎo)致人體骨質(zhì)流失，這種現(xiàn)象被稱為______。3.利用地面模擬設(shè)備（如中性浮力模擬水槽）來研究失重對人體的影響，主要是為了模擬太空中的______效應(yīng)。4.在太空中進(jìn)行植物種植，除了提供適宜的營養(yǎng)外，還需要考慮光照、______和______等因素。5.空間輻射主要指高能粒子（如______、______）和電磁輻射，對人體細(xì)胞和DNA造成損傷。6.生物再生生命保障系統(tǒng)旨在通過______、______和______等生物過程，在密閉空間內(nèi)循環(huán)利用生命必需物質(zhì)。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述微重力對細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的主要影響。2.簡述航天員在長期太空飛行中可能面臨的主要生理功能變化。3.簡述地面模擬技術(shù)在太空生物學(xué)研究中的作用和局限性。4.簡述空間輻射對人體可能造成的兩種主要危害及其機(jī)制。四、論述題（每小題10分，共20分）1.論述建立生物再生生命保障系統(tǒng)對于未來深空探測（如載人登陸火星）的重要性及其面臨的科學(xué)和技術(shù)挑戰(zhàn)。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述太空環(huán)境（特別是微重力或輻射）對太空育種或基因工程可能帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。五、案例分析題（10分）某空間站進(jìn)行了為期3個月的生菜種植實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)，與地面對照組相比，太空生菜的生長速度加快，但葉片出現(xiàn)了一定程度的黃化。請分析可能的原因，并提出后續(xù)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的建議。試卷答案一、名詞解釋1.微重力：指重力加速度非常?。ń咏诹悖┑沫h(huán)境，通常指在軌道飛行中由于物體與載具一起自由落體而產(chǎn)生的有效重力。**解析思路：*考察對“微重力”基本定義的理解，要求學(xué)生能描述其產(chǎn)生原因（軌道飛行時(shí)的自由落體狀態(tài)）和特征（有效重力接近零）。2.航天員空間適應(yīng)綜合癥：指航天員在進(jìn)入太空初期（通常幾天到幾周內(nèi)）因適應(yīng)太空特殊環(huán)境（主要是失重、航天服限制、隔離等）而出現(xiàn)的一系列生理和心理癥狀，如空間運(yùn)動病、體液重新分布、骨質(zhì)和肌肉流失、心血管功能變化、睡眠障礙、情緒波動等。**解析思路：*考察對航天員在太空初期所經(jīng)歷的綜合癥及其主要表現(xiàn)的掌握，要求學(xué)生理解其定義范疇（生理和心理癥狀的集合）。3.生物再生生命保障系統(tǒng)：指利用生物技術(shù)（主要是植物和微生物）在密閉空間（如太空飛船或月球基地）內(nèi)，實(shí)現(xiàn)水、二氧化碳、氧氣、食物等生命必需物質(zhì)的循環(huán)利用，以減少對地球補(bǔ)給的依賴，保障人類在太空長期生存的綜合性技術(shù)系統(tǒng)。**解析思路：*考察對BSS核心概念的理解，要求學(xué)生掌握其目的（物質(zhì)循環(huán)利用以減少地球依賴）、關(guān)鍵技術(shù)和主要功能（處理水、碳、氧、生產(chǎn)食物）。4.空間輻射：指太空環(huán)境中存在的各種高能粒子（如質(zhì)子、重離子）和電磁輻射（如宇宙射線、X射線），這些輻射具有足夠的能量能夠穿透人體組織，導(dǎo)致電離作用，對生物體細(xì)胞和DNA造成損傷。**解析思路：*考察對空間輻射基本定義和組成的掌握，要求學(xué)生能說明其來源（太空環(huán)境）和危害機(jī)制（電離作用、損傷細(xì)胞DNA）。5.空間植物生理學(xué)：研究太空特殊環(huán)境（微重力、高輻射、人工光照、晝夜節(jié)律變化等）對植物生命活動（如生長、發(fā)育、光合作用、代謝、遺傳等）的影響規(guī)律、機(jī)制以及植物對太空環(huán)境的適應(yīng)與調(diào)控的學(xué)科。**解析思路：*考察對空間植物生理學(xué)研究對象的掌握，要求學(xué)生能概括其研究內(nèi)容（環(huán)境-植物相互作用）和研究重點(diǎn)（生長、發(fā)育、適應(yīng)性）。二、填空題1.微重力，輻射，真空**解析思路：*考察對太空環(huán)境主要組成因素的常識性了解。2.航天員骨質(zhì)疏松癥**解析思路：*考察對失重環(huán)境下人體骨骼系統(tǒng)負(fù)面影響的特定術(shù)語掌握。3.失重**解析思路：*考察對中性浮力模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)康模M失重效應(yīng)）的理解。4.水分，氣體**解析思路：*考察對空間植物生長所需基本非營養(yǎng)物質(zhì)要素的掌握。5.質(zhì)子，重離子**解析思路：*考察對空間輻射中主要高能粒子類型的具體知識。6.水的再生，二氧化碳的去除，氧氣的產(chǎn)生**解析思路：*考察對生物再生生命保障系統(tǒng)三大核心生物學(xué)過程的掌握。三、簡答題1.微重力環(huán)境下，細(xì)胞失去了正常的重力梯度，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的液體（如細(xì)胞液）容易在細(xì)胞頂部積聚，使得細(xì)胞呈現(xiàn)近似球形或類球形的形態(tài)。同時(shí)，細(xì)胞骨架的組成和排列也可能發(fā)生改變，影響細(xì)胞的形狀維持和內(nèi)部運(yùn)輸功能。**解析思路：*考察對微重力如何影響細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)和生理功能（形態(tài)、骨架、液泡分布）的理解。2.長期太空飛行中，航天員可能面臨的主要生理功能變化包括：心血管系統(tǒng)適應(yīng)性改變（心血管負(fù)荷減輕，導(dǎo)致肌肉萎縮、心臟萎縮）；骨骼系統(tǒng)退化（骨質(zhì)流失加速，易發(fā)生骨質(zhì)疏松癥）；肌肉系統(tǒng)萎縮（缺乏負(fù)荷刺激）；免疫系統(tǒng)功能抑制（易感染）；內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂（影響睡眠、代謝等）；視功能改變（前房角間隙增大，可能誘發(fā)近視）；以及體液重新分布（頭面部水腫，下肢體液減少）。**解析思路：*考察對失重等太空因素長期作用下，人體主要器官系統(tǒng)可能發(fā)生適應(yīng)性或退化性變化的全面認(rèn)知。3.地面模擬技術(shù)在太空生物學(xué)研究中的作用是：通過模擬太空中的極端環(huán)境（如失重、高輻射、真空等），在地面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以研究生命體對這些環(huán)境的反應(yīng)和適應(yīng)性機(jī)制，為太空飛行中的生命保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)、航天員健康維護(hù)以及空間資源開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)驗(yàn)證。其局限性在于：模擬環(huán)境的逼真度總是有限的，無法完全復(fù)制太空環(huán)境的復(fù)雜性和動態(tài)性；地面模擬實(shí)驗(yàn)周期長、成本高；模擬結(jié)果不能完全等同于真實(shí)太空環(huán)境下的結(jié)果。**解析思路：*考察對地面模擬技術(shù)的功能（研究、驗(yàn)證）和局限性的雙重理解。4.空間輻射對人體可能造成的兩種主要危害是：①確定性效應(yīng)（DeterministicEffects）：指受輻射劑量達(dá)到一定閾值后，所有暴露個體都會發(fā)生的不良生物學(xué)效應(yīng)，且效應(yīng)的嚴(yán)重程度與劑量相關(guān)。常見的確定性效應(yīng)包括輻射誘發(fā)的急性放射?。◥盒?、嘔吐、骨髓抑制等）、白內(nèi)障、皮膚損傷、不孕不育等。②隨機(jī)性效應(yīng)（StochasticEffects）：指受輻射劑量增加時(shí)，發(fā)生概率增加，但效應(yīng)嚴(yán)重程度與個體相關(guān)的生物學(xué)效應(yīng)。這類效應(yīng)沒有明確的閾值，主要與暴露概率相關(guān)，包括輻射致癌（如白血病、肺癌）和輻射致遺傳（影響后代）。**解析思路：*考察對空間輻射兩種主要危害類型（確定性、隨機(jī)性）及其定義、特點(diǎn)（閾值、概率關(guān)系）的區(qū)分和掌握。四、論述題1.建立生物再生生命保障系統(tǒng)對于未來深空探測（如載人登陸火星）至關(guān)重要，因?yàn)樯羁杖蝿?wù)距離地球遙遠(yuǎn)，單程旅行時(shí)間可能長達(dá)數(shù)月至數(shù)年，攜帶大量物資進(jìn)行補(bǔ)給在現(xiàn)有技術(shù)條件下幾乎不可能。BSS通過利用植物的光合作用、微生物的代謝活動，實(shí)現(xiàn)水（H?O）、二氧化碳（CO?）、氧氣（O?）以及部分營養(yǎng)物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、碳水化合物）的閉環(huán)循環(huán)，可以極大地減少對地球補(bǔ)給的依賴，為航天員提供可持續(xù)的生存環(huán)境。然而，BSS面臨諸多科學(xué)和技術(shù)挑戰(zhàn)：如何高效利用有限的光照資源；如何優(yōu)化植物和微生物的協(xié)同作用以提高資源循環(huán)效率；如何有效控制和管理系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)、能量和信息流；如何應(yīng)對系統(tǒng)運(yùn)行中的故障和擾動；如何確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行和可靠性；以及如何為航天員提供充足、安全、營養(yǎng)均衡的食物。**解析思路：*考察對BSS重要性的深刻理解（解決補(bǔ)給難題、保障可持續(xù)生存），并能全面、辯證地分析其面臨的主要科學(xué)（效率、協(xié)同）和技術(shù)（控制、穩(wěn)定、可靠、食物）挑戰(zhàn)。2.太空環(huán)境（特別是微重力或輻射）為太空育種或基因工程提供了獨(dú)特的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。機(jī)遇方面：微重力可以改變植物種子的萌發(fā)特性、生長形態(tài)、基因表達(dá)模式以及代謝產(chǎn)物（如藥用成分、營養(yǎng)成分）的種類和含量，可能誘導(dǎo)產(chǎn)生新的變異，為篩選優(yōu)良品種或開發(fā)新型功能產(chǎn)品提供材料基礎(chǔ)。高輻射（尤其是高能離子）作為強(qiáng)烈的物理誘變劑，能夠直接損傷DNA，誘導(dǎo)基因突變，顯著提高突變率，加速遺傳變異的進(jìn)程，為基因工程育種和篩選突變體提供了高效途徑。挑戰(zhàn)方面：微重力環(huán)境下植物的生長形態(tài)、生理生化過程可能發(fā)生不可預(yù)測的改變，并非所有變異都有利于育種目標(biāo)，需要大量的實(shí)驗(yàn)篩選；高輻射可能導(dǎo)致有害突變（如染色體斷裂、基因功能失活），產(chǎn)生不良表型，甚至影響后代的遺傳健康，需要進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和安全性評估；太空育種或基因工程實(shí)驗(yàn)需要在太空特殊環(huán)境（真空、溫度變化、空間碎片風(fēng)險(xiǎn)）下進(jìn)行，對實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)提出了高要求，實(shí)驗(yàn)過程控制難度大，成功率不確定；此外，太空環(huán)境對微生物的影響也需考慮，可能影響基因工程過程中的微生物宿主或載體。**解析思路：*考察對太空環(huán)境（微重力、輻射）在生物變異（誘變、選擇）方面作用的全面認(rèn)識，并能具體結(jié)合植物（育種）、微生物（基因工程）等實(shí)例，分析其帶來的機(jī)遇（正向改變、提高效率）與挑戰(zhàn)（不可預(yù)測性、有害突變、技術(shù)難度、安全性）。五、案例分析題可能的原因分析：太空生菜生長速度加快可能與其在微重力環(huán)境下代謝速率加快、光合效率相對提高有關(guān)（因?yàn)槿狈χ亓饪走\(yùn)動的限制、葉綠體分布更均勻等）。而葉片黃化則可能與微重力影響植物根系發(fā)育和水分吸收運(yùn)輸效率，導(dǎo)致地上部分水分供應(yīng)不足或養(yǎng)分失衡（如缺鐵），以及高輻射對葉綠體結(jié)構(gòu)和功能的損傷有關(guān)。后續(xù)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)建議：1.增加實(shí)驗(yàn)組別，如設(shè)置不同光照強(qiáng)度、不同營養(yǎng)液配方或不同植物品種的對比實(shí)驗(yàn)組，以排除其他因素干擾，明確微重力是主要影響因素。2.加強(qiáng)對根系形態(tài)和生理功能的監(jiān)