2025年生物技術(shù)人員考試題(附答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下關(guān)于CRISPR-Cas13系統(tǒng)的描述，錯(cuò)誤的是：A.主要靶向RNA分子B.可用于RNA病毒的快速檢測C.相比Cas9更易引發(fā)DNA脫靶效應(yīng)D.可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄后水平的基因表達(dá)調(diào)控答案：C（解析：Cas13靶向RNA，脫靶效應(yīng)主要發(fā)生在RNA層面，DNA脫靶風(fēng)險(xiǎn)低于Cas9）2.合成生物學(xué)中，“生物磚（BioBrick）”的核心設(shè)計(jì)原則是：A.標(biāo)準(zhǔn)化連接接口B.增強(qiáng)基因表達(dá)強(qiáng)度C.提高宿主兼容性D.簡化代謝途徑答案：A（解析：生物磚通過定義統(tǒng)一的酶切位點(diǎn)（如EcoRI、XbaI、SpeI、PstI）實(shí)現(xiàn)模塊間的標(biāo)準(zhǔn)化組裝）3.流式細(xì)胞術(shù)檢測中，F(xiàn)ITC熒光素的激發(fā)光和發(fā)射光波長組合最可能是：A.488nm激發(fā)，525nm發(fā)射B.561nm激發(fā)，580nm發(fā)射C.640nm激發(fā)，670nm發(fā)射D.355nm激發(fā)，450nm發(fā)射答案：A（解析：FITC（異硫氰酸熒光素）典型激發(fā)波長488nm，發(fā)射波長525nm左右）4.關(guān)于堿基編輯技術(shù)（BaseEditing），以下表述正確的是：A.需要誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂（DSB）B.只能實(shí)現(xiàn)C→T或A→G的單堿基轉(zhuǎn)換C.依賴Cas9的HNH結(jié)構(gòu)域活性D.脫靶效應(yīng)主要發(fā)生在RNA水平答案：B（解析：當(dāng)前主流堿基編輯器（CBE和ABE）分別介導(dǎo)C→T和A→G轉(zhuǎn)換，無需DSB，Cas9采用切口酶（nCas9）或失活形式（dCas9））5.工業(yè)酶制劑生產(chǎn)中，提高重組酶熱穩(wěn)定性的常用策略是：A.增加二硫鍵數(shù)目B.降低蛋白質(zhì)分子量C.減少α-螺旋比例D.提高酸性氨基酸含量答案：A（解析：二硫鍵可穩(wěn)定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)，是提高熱穩(wěn)定性的經(jīng)典手段）6.單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）中，常用的細(xì)胞捕獲技術(shù)不包括：A.微流控芯片（如10xGenomics）B.激光捕獲顯微切割（LCM）C.熒光激活細(xì)胞分選（FACS）D.原位雜交（ISH）答案：D（解析：原位雜交是檢測RNA定位的技術(shù)，不用于單細(xì)胞捕獲）7.重組蛋白在大腸桿菌中表達(dá)時(shí)，形成包涵體的主要原因是：A.宿主蛋白酶活性過高B.目標(biāo)蛋白折疊速率快于伴侶蛋白輔助速率C.培養(yǎng)基滲透壓過低D.啟動(dòng)子強(qiáng)度不足答案：B（解析：異源蛋白快速合成時(shí)，未及時(shí)折疊的中間體相互聚集形成包涵體）8.以下哪項(xiàng)是CAR-T細(xì)胞治療實(shí)體瘤的主要挑戰(zhàn)？A.細(xì)胞因子釋放綜合征（CRS）B.腫瘤微環(huán)境抑制（TME）C.靶抗原脫靶效應(yīng)D.制備周期過長答案：B（解析：實(shí)體瘤的免疫抑制微環(huán)境（如Treg細(xì)胞、PD-L1高表達(dá)、基質(zhì)屏障）是CAR-T療效的主要障礙）9.代謝工程中，“動(dòng)態(tài)調(diào)控”策略的核心目的是：A.提高目標(biāo)產(chǎn)物合成速率B.平衡細(xì)胞生長與產(chǎn)物合成C.降低副產(chǎn)物生成量D.增強(qiáng)宿主對有毒產(chǎn)物的耐受性答案：B（解析：通過條件響應(yīng)型調(diào)控元件（如代謝物傳感器），在對數(shù)期優(yōu)先保證細(xì)胞生長，穩(wěn)定期啟動(dòng)產(chǎn)物合成）10.關(guān)于蛋白質(zhì)定向進(jìn)化技術(shù)，以下描述錯(cuò)誤的是：A.易錯(cuò)PCR用于引入隨機(jī)突變B.DNA改組（DNAshuffling）可重組不同突變體C.高通量篩選是關(guān)鍵步驟D.適用于所有蛋白質(zhì)功能優(yōu)化答案：D（解析：膜蛋白、多亞基蛋白等因表達(dá)或檢測困難，定向進(jìn)化技術(shù)應(yīng)用受限）二、填空題（每空1分，共20分）1.基因編輯工具中，______（系統(tǒng)）可實(shí)現(xiàn)RNA的定點(diǎn)切割或修飾，其效應(yīng)蛋白通常具有______結(jié)構(gòu)域。答案：CRISPR-Cas13；HEPN（高等真核生物和原核生物核苷酸結(jié)合）2.合成生物學(xué)中，常用的模式微生物包括大腸桿菌、______和______（列舉兩種）。答案：釀酒酵母；谷氨酸棒桿菌（或藍(lán)細(xì)菌、枯草芽孢桿菌等）3.單克隆抗體制備的關(guān)鍵技術(shù)是______，其原理是通過______使B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合。答案：細(xì)胞融合（或雜交瘤技術(shù)）；聚乙二醇（PEG）或電融合4.蛋白質(zhì)結(jié)晶的常用方法包括______、______和氣相擴(kuò)散法（需列舉兩種非氣相擴(kuò)散法）。答案：坐滴法；懸滴法（或批量法、微透析法）5.病毒載體中，______（載體）因能整合至宿主基因組且免疫原性較低，常用于基因治療；______（載體）因容量大（約35kb）且不整合，適合短期表達(dá)。答案：慢病毒；腺相關(guān)病毒（AAV）（注：此處需注意，AAV實(shí)際容量約4.7kb，正確應(yīng)為腺病毒載體容量大，可能題目存在筆誤，根據(jù)最新知識(shí)調(diào)整答案為：慢病毒；腺病毒）6.實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qPCR）中，SYBRGreen法通過檢測______的熒光信號(hào)定量，TaqMan探針法通過檢測______的熒光信號(hào)定量。答案：雙鏈DNA結(jié)合；探針?biāo)夂筢尫?.干細(xì)胞分類中，______干細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力，______干細(xì)胞可分化為三胚層所有細(xì)胞類型。答案：全能；多能（或胚胎干細(xì)胞）8.酶工程中，固定化酶的常用方法包括______、______和包埋法（需列舉兩種化學(xué)方法）。答案：共價(jià)結(jié)合法；交聯(lián)法9.生物信息學(xué)中，______數(shù)據(jù)庫主要存儲(chǔ)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)信息，______數(shù)據(jù)庫用于基因表達(dá)譜分析（需寫全稱）。答案：蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（ProteinDataBank,PDB）；基因表達(dá)綜合數(shù)據(jù)庫（GeneExpressionOmnibus,GEO）10.工業(yè)發(fā)酵中，溶氧（DO）控制的常用策略包括調(diào)節(jié)______和______（需列舉兩種操作參數(shù)）。答案：攪拌轉(zhuǎn)速；通氣量（或罐壓、補(bǔ)料速率）三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述CRISPR-Cas9、BaseEditor（BE）和PrimeEditor（PE）在作用機(jī)制上的主要區(qū)別。答案：CRISPR-Cas9：通過sgRNA引導(dǎo)Cas9蛋白至靶DNA位點(diǎn)，利用Cas9的HNH和RuvC結(jié)構(gòu)域切割形成雙鏈斷裂（DSB），依賴非同源末端連接（NHEJ）或同源重組（HDR）修復(fù)，實(shí)現(xiàn)基因敲除或定點(diǎn)插入/刪除。BaseEditor（BE）：融合失活或切口酶形式的Cas9（dCas9/nCas9）與脫氨酶（如APOBEC1或TadA），無需DSB，直接催化靶位點(diǎn)單堿基（C→T或A→G）脫氨基，通過DNA修復(fù)實(shí)現(xiàn)單堿基轉(zhuǎn)換。PrimeEditor（PE）：利用nCas9與逆轉(zhuǎn)錄酶（RT）融合蛋白，結(jié)合pegRNA（包含引物結(jié)合位點(diǎn)和編輯模板），通過nCas9切割DNA單鏈形成切口，以pegRNA為模板進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄，實(shí)現(xiàn)任意單堿基替換、小片段插入或刪除，無需DSB和供體DNA。2.說明CAR-T細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成及各部分功能。答案：CAR（嵌合抗原受體）結(jié)構(gòu)主要包括：（1）胞外區(qū)：含單鏈抗體（scFv），負(fù)責(zé)特異性識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面抗原（如CD19）。（2）鉸鏈區(qū)：連接胞外區(qū)與跨膜區(qū)，維持空間構(gòu)象，常用CD8α或IgG的鉸鏈結(jié)構(gòu)。（3）跨膜區(qū)：錨定CAR至T細(xì)胞膜，多采用CD3ζ、CD8α或CD28的跨膜結(jié)構(gòu)域。（4）胞內(nèi)區(qū)（信號(hào)傳導(dǎo)區(qū)）：-第一信號(hào)域：CD3ζ，傳遞T細(xì)胞激活的基礎(chǔ)信號(hào)；-共刺激信號(hào)域：如CD28、4-1BB（CD137）或OX40，增強(qiáng)T細(xì)胞增殖、存活和效應(yīng)功能。完整CAR-T通過scFv識(shí)別抗原后，通過胞內(nèi)區(qū)傳遞雙重信號(hào)，激活T細(xì)胞對腫瘤的殺傷作用。3.設(shè)計(jì)一個(gè)利用代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn)β-胡蘿卜素的方案，需說明關(guān)鍵步驟及理論依據(jù)。答案：關(guān)鍵步驟及依據(jù)：（1）異源合成途徑引入：克隆來源于歐文氏菌（Erwiniauredovora）的crtE（牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸合酶）、crtB（八氫番茄紅素合酶）、crtI（八氫番茄紅素脫氫酶）基因，構(gòu)建至大腸桿菌表達(dá)載體（如pET系列），使大腸桿菌從自身甲羥戊酸（MVA）或2-C-甲基-D-赤蘚糖醇-4-磷酸（MEP）途徑的FPP（法尼基焦磷酸）合成GGPP（牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸），進(jìn)而生成八氫番茄紅素并轉(zhuǎn)化為β-胡蘿卜素。（2）前體供應(yīng)強(qiáng)化：過表達(dá)MEP途徑關(guān)鍵酶（如dxs、ispA），或引入MVA途徑（如來自釀酒酵母的tHMG1、mvaS、mvaE），提高IPP（異戊烯焦磷酸）和DMAPP（二甲基烯丙基焦磷酸）的供應(yīng)，增加GGPP合成量。（3）反饋抑制解除：通過定點(diǎn)突變或替換啟動(dòng)子，消除途徑中關(guān)鍵酶（如DXS）的反饋抑制（如受硫胺素抑制）。（4）產(chǎn)物積累優(yōu)化：敲除大腸桿菌內(nèi)源性類胡蘿卜素降解酶（如不存在則無需），或引入脂滴形成相關(guān)基因（如perilipin）促進(jìn)β-胡蘿卜素在胞內(nèi)儲(chǔ)存，減少毒性積累。（5）動(dòng)態(tài)調(diào)控：使用代謝物響應(yīng)型啟動(dòng)子（如基于β-胡蘿卜素的傳感器），在對數(shù)期優(yōu)先合成前體，穩(wěn)定期啟動(dòng)crt基因表達(dá)，平衡生長與合成。4.比較一代測序（Sanger）、二代測序（NGS）和三代測序（TGS）的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用場景。答案：（1）一代測序（Sanger）：-技術(shù)特點(diǎn)：基于雙脫氧核苷酸（ddNTP）鏈終止法，通過毛細(xì)管電泳分離不同長度片段，讀取序列；讀長1000-1500bp，準(zhǔn)確率>99.99%，通量低（單次反應(yīng)1個(gè)樣本）。-應(yīng)用場景：小片段測序（如基因克隆驗(yàn)證、突變檢測）、SNP分型、低通量精準(zhǔn)測序。（2）二代測序（NGS）：-技術(shù)特點(diǎn)：基于邊合成邊測序（如Illumina的橋式PCR+熒光標(biāo)記dNTP）或焦磷酸測序（如454），通過大規(guī)模平行測序?qū)崿F(xiàn)高通量（單runbillionsofreads）；讀長50-300bp（Illumina）或400-700bp（454已淘汰），準(zhǔn)確率99%-99.9%。-應(yīng)用場景：全基因組測序（WGS）、轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）、外顯子測序（WES）、ChIP-seq等大規(guī)模項(xiàng)目。（3）三代測序（TGS）：-技術(shù)特點(diǎn)：單分子實(shí)時(shí)測序（如PacBio的SMRT，基于零模波導(dǎo)孔檢測DNA聚合酶合成時(shí)的熒光）或納米孔測序（如OxfordNanopore，基于核酸通過納米孔時(shí)的電流變化）；讀長>10kb（PacBio）或理論無上限（Nanopore），準(zhǔn)確率90%-99.9%（需糾錯(cuò)）。-應(yīng)用場景：復(fù)雜基因組組裝（如高度重復(fù)區(qū)域）、長讀長RNA測序（全長轉(zhuǎn)錄本）、表觀遺傳修飾（如甲基化）檢測。5.簡述基因治療中腺相關(guān)病毒（AAV）載體的優(yōu)缺點(diǎn)及優(yōu)化策略。答案：優(yōu)點(diǎn)：-低免疫原性：野生型AAV感染后不易引發(fā)強(qiáng)烈免疫反應(yīng)；-廣泛宿主范圍：不同血清型（如AAV2、AAV9）可靶向特定組織（如肝臟、神經(jīng)）；-長期表達(dá)：以episome形式存在（非整合），可實(shí)現(xiàn)持續(xù)數(shù)月至數(shù)年的基因表達(dá)；-安全性高：無致病性，天然病毒無毒性基因。缺點(diǎn)：-包裝容量?。▇4.7kb），無法裝載大基因（如DMD基因>100kb）；-體內(nèi)存在預(yù)存抗體：部分人群因自然感染攜帶抗AAV抗體，影響轉(zhuǎn)導(dǎo)效率；-隨機(jī)整合風(fēng)險(xiǎn)：雖主要以episome存在，但仍有極低概率整合至宿主基因組（如AAVS1位點(diǎn)）；-生產(chǎn)難度高：需輔助病毒（如腺病毒）或輔助質(zhì)粒，純化工藝復(fù)雜。優(yōu)化策略：-載體工程：開發(fā)雜合血清型（如AAV-DJ）或靶向肽修飾的AAV，提高組織特異性；-大容量載體：構(gòu)建雙AAV載體（splitAAV），通過同源重組或剪接恢復(fù)大基因；-抗體中和規(guī)避：使用免疫抑制療法（如糖皮質(zhì)激素）或篩選低免疫原性的新型血清型；-生產(chǎn)工藝改進(jìn)：采用無輔助病毒的HEK293細(xì)胞包裝系統(tǒng)，結(jié)合親和層析提高純化效率；-整合控制：通過基因編輯技術(shù)敲除AAV的Rep基因，降低整合風(fēng)險(xiǎn)。四、案例分析題（每題15分，共30分）案例1：某公司計(jì)劃開發(fā)一款基于CRISPR的新冠病毒快速檢測試劑盒，要求檢測時(shí)間<30分鐘，靈敏度達(dá)1拷貝/μL，特異性區(qū)分Omicron變異株與其他冠狀病毒（如流感病毒、普通冠狀病毒）。請?jiān)O(shè)計(jì)技術(shù)方案并說明關(guān)鍵驗(yàn)證步驟。答案：技術(shù)方案設(shè)計(jì)：（1）靶標(biāo)選擇：選取Omicron變異株的特異性突變區(qū)域（如刺突蛋白S基因的R346T、K444T等高頻突變位點(diǎn)），同時(shí)選擇新冠病毒保守區(qū)（如N基因）作為內(nèi)參，避免假陰性。（2）檢測系統(tǒng)構(gòu)建：采用CRISPR-Cas12或Cas13系統(tǒng)（優(yōu)先Cas13，因靶向RNA無需反轉(zhuǎn)錄）：-對于RNA檢測：樣本經(jīng)簡單裂解后，加入逆轉(zhuǎn)錄酶（若選Cas12需先RT）或直接利用Cas13的RNA切割活性；-設(shè)計(jì)crRNA：針對Omicron特異性區(qū)域設(shè)計(jì)向?qū)NA，確保與其他冠狀病毒的同源序列無交叉；-報(bào)告系統(tǒng)：使用熒光標(biāo)記的ssDNA/RNA探針（如FAM-BHQ），Cas蛋白切割靶標(biāo)后激活反式切割活性，降解探針釋放熒光。（3）反應(yīng)體系優(yōu)化：-等溫?cái)U(kuò)增：結(jié)合RPA（重組酶聚合酶擴(kuò)增）或LAMP（環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增），在37-42℃下快速擴(kuò)增靶RNA（15-20分鐘），提高靈敏度至1拷貝/μL；-時(shí)間控制：將擴(kuò)增與CRISPR檢測合并為單管反應(yīng)，總時(shí)間<30分鐘；-抗干擾設(shè)計(jì)：添加RNase抑制劑防止RNA降解，優(yōu)化Mg2+濃度和緩沖液pH以提高酶活性。關(guān)鍵驗(yàn)證步驟：（1）特異性驗(yàn)證：-檢測Omicron各亞分支（BA.2、BA.5等）及其他冠狀病毒（如SARS-CoV-1、MERS、流感病毒）、人類基因組DNA，確認(rèn)無交叉反應(yīng)；-通過錯(cuò)配實(shí)驗(yàn)（crRNA與非靶標(biāo)序列存在1-3個(gè)堿基錯(cuò)配時(shí)無熒光信號(hào)）驗(yàn)證特異性。（2）靈敏度驗(yàn)證：-用梯度稀釋的Omicron假病毒（10?-10?拷貝/μL）進(jìn)行檢測，確定最低檢測限（LOD）是否達(dá)1拷貝/μL；-計(jì)算臨床樣本的陽性符合率（需檢測至少100例已知陽性樣本）。（3）穩(wěn)定性驗(yàn)證：-測試不同保存條件（4℃、室溫、37℃加速老化）下試劑盒的性能，確保有效期內(nèi)活性穩(wěn)定；-分析批間差（不同批次試劑盒檢測同一樣本的CV值<15%）。（4）臨床驗(yàn)證：-在真實(shí)臨床樣本（咽拭子、鼻拭子）中測試，對比RT-PCR結(jié)果，計(jì)算準(zhǔn)確率、靈敏度、特異度（要求均>95%）；-評估樣本處理流程（如裂解液是否兼容不同樣本類型）的魯棒性。案例2：某實(shí)驗(yàn)室在利用CHO細(xì)胞生產(chǎn)重組人促紅細(xì)胞生成素（EPO）時(shí)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物糖基化異常（唾液酸含量低，半乳糖暴露），導(dǎo)致體內(nèi)半衰期縮短。請分析可能原因并提出解決方案。答案：可能原因分析：（1）細(xì)胞株問題：CHO細(xì)胞內(nèi)源性糖基轉(zhuǎn)移酶（如唾液酸轉(zhuǎn)移酶ST3Gal3、ST6Gal1）表達(dá)不足，或關(guān)鍵酶（如半乳糖轉(zhuǎn)移酶GalT）活性過高，導(dǎo)致半乳糖未被充分唾液酸化。（2）培養(yǎng)條件影響：-培養(yǎng)基成分：葡萄糖濃度過高可能導(dǎo)致代謝副產(chǎn)物（乳酸、氨）積累，抑制糖基轉(zhuǎn)移酶活性；-培養(yǎng)環(huán)境：pH波動(dòng)（<6.8或>7.4）、溶氧不足（DO<30%）影響細(xì)胞代謝和糖基化相關(guān)基因表達(dá)；-培養(yǎng)時(shí)間：收獲時(shí)間過早（對數(shù)期），細(xì)胞未完成充分的糖基化修飾。（3）基因工程操作：EPO基因插入位點(diǎn)影響宿主細(xì)胞糖基化相關(guān)基因的表達(dá)（如插入至沉默染色質(zhì)區(qū)域）；或載體設(shè)計(jì)中使用的啟動(dòng)子（如CMV）導(dǎo)致EPO過表達(dá)，超出細(xì)胞糖基化能力。（4）其他因素：細(xì)胞傳代次數(shù)過高導(dǎo)致表型漂移，或病毒污染（如支原體）干擾細(xì)胞代謝。解決方案：（1）細(xì)胞株優(yōu)化：-過表達(dá)唾液酸轉(zhuǎn)移酶基因（如ST3Gal3）：通過慢病毒轉(zhuǎn)染或CRISPR激活（CRISPRa）技術(shù)，提高細(xì)胞內(nèi)ST3Gal3的表達(dá)水平；-敲低半乳糖轉(zhuǎn)移酶（GalT）：使用siRNA或CRISPR敲除GalT基因，減少半乳糖的過度添加；-篩選高糖基化能力的CHO細(xì)胞亞株：通過流式細(xì)胞術(shù)分選高表達(dá)唾液酸轉(zhuǎn)移酶的細(xì)胞克隆。（2）培養(yǎng)條件優(yōu)化：-培養(yǎng)基調(diào)整：添加唾液酸前體（如N-乙酰神經(jīng)氨酸，Neu5Ac）或UDP-半乳糖、UDP-葡萄糖醛酸等糖核苷酸前體，提高底物供應(yīng)；-控制代謝副產(chǎn)物：采用灌流培養(yǎng)或補(bǔ)料分批培養(yǎng)（Fed-batch），維持葡萄糖濃度在2-5g/L，及時(shí)移除乳酸（<20mM）和氨（<5mM）；-優(yōu)化環(huán)境參數(shù)：維持pH7.0-7.2，DO40%-60%，溫度33-37℃（降低溫度可延長培養(yǎng)時(shí)間，促進(jìn)糖基化）。（3）工藝改進(jìn)：-延長培養(yǎng)時(shí)間：在平臺(tái)期（細(xì)胞活力開始下降前）收獲，確保糖基化修飾完成；-共表達(dá)分子伴侶：如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶（Calnexin）或高爾基體蛋白（如MannII），協(xié)助EPO的正確折疊和運(yùn)輸；-使用化學(xué)分子：添加丁酸鈉（0.5-1mM）抑制組蛋白去乙?；?，激活糖基轉(zhuǎn)移酶基因表達(dá)。（4）檢測與監(jiān)控：-建立糖基化質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)：通過HPLC（高效液相色譜）或毛細(xì)管電泳（CE）檢測唾液酸含量（目標(biāo)：每分子EPO含8-14個(gè)唾液酸）；-實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵酶活性：通過qPCR檢測ST3Gal3、GalT等基因的mRNA水平，或通過Westernblot檢測蛋白表達(dá)量；-支原體檢測：定期使用PCR或熒光染色法檢測，確保無支原體污染（支原體可降解唾液酸）。五、論述題（20分）論述合成生物學(xué)在“雙碳”（碳達(dá)峰、碳中和）目標(biāo)中的應(yīng)用潛力及面臨的挑戰(zhàn)。答案：合成生物學(xué)通過設(shè)計(jì)和構(gòu)建人工生物系統(tǒng)，可在碳捕獲、轉(zhuǎn)化和利用環(huán)節(jié)發(fā)揮關(guān)鍵作用，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要技術(shù)支撐。其應(yīng)用潛力主要體現(xiàn)在以下方面：一、應(yīng)用潛力1.二氧化碳固定與轉(zhuǎn)化-人工固碳途徑開發(fā)：自然光合作用的固碳效率（約1-2%）較低，合成生物學(xué)可設(shè)計(jì)更高效的固碳途徑。例如，德國馬普所構(gòu)建的“CETCH循環(huán)”（化學(xué)-酶促固碳循環(huán)），通過17種酶將CO?轉(zhuǎn)化為甲酸，效率是卡爾文循環(huán)的5倍；美國JBEI開發(fā)的“ReductiveGlycinePathway”可在厭氧條件下固碳，適用于工業(yè)發(fā)酵環(huán)境。-微生物合成高附加值產(chǎn)品：利用藍(lán)細(xì)菌、大腸桿菌或酵母等工程菌，將CO?轉(zhuǎn)化為生物燃料（如乙醇、丁醇）、生物塑料（如聚羥基脂肪酸酯PHA）、化學(xué)品（如丙酮、異戊二烯）。例如，LanzaTech公司的工程產(chǎn)甲烷菌可將工業(yè)尾氣（含CO、CO?）轉(zhuǎn)化為乙醇，已實(shí)現(xiàn)萬噸級量產(chǎn)。2.生物質(zhì)資源化利用-木質(zhì)纖維素高效降解：通過合成生物學(xué)改造纖維素酶（如內(nèi)切酶、外切酶、β-葡萄糖苷酶）的分泌系統(tǒng)，或構(gòu)建“纖維小體”（Cellulosome）人工復(fù)合體，提高秸稈、木屑等農(nóng)林廢棄物的降解效率，轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖（如葡萄糖），進(jìn)一步生產(chǎn)生物燃料或生物基化學(xué)品。-油脂微生物合成：工程微藻（如萊茵衣藻）或酵母（如解脂耶氏酵母）可將廢棄油脂、糖類轉(zhuǎn)化為三酰甘油（TAG），用于生物柴油生產(chǎn)，減少對化石燃料的依賴。3.甲烷等溫室氣體減排-甲烷氧化菌改造：甲烷（CH?）的溫室效應(yīng)是CO?的28倍，合成生物學(xué)可增強(qiáng)甲烷氧化菌（如Methylococcuscapsulatus）的甲烷單加氧酶（MMO）活性，將CH?轉(zhuǎn)化為甲醇或其他含氧化合物；或構(gòu)建“甲烷-CO?”轉(zhuǎn)化鏈，減少農(nóng)業(yè)（如反芻動(dòng)物腸道）和能源行業(yè)的甲烷排放。-氧化亞氮（N?O）分解：通過工程菌表達(dá)N?O還原