2025考研生物與醫(yī)藥（合成生物學(xué)）真題（南京師范大學(xué)）一、選擇題1.合成生物學(xué)中常用的底盤生物不包括：A.大腸桿菌B.釀酒酵母C.哺乳動(dòng)物細(xì)胞D.藍(lán)藻2.CRISPRCas9系統(tǒng)中負(fù)責(zé)識(shí)別并切割目標(biāo)DNA的蛋白是：A.Cas9蛋白B.gRNAC.PAM序列D.修復(fù)模板3.代謝工程中用于提高目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量的策略不包括：A.過(guò)表達(dá)關(guān)鍵酶基因B.敲除競(jìng)爭(zhēng)途徑基因C.優(yōu)化啟動(dòng)子強(qiáng)度D.增加細(xì)胞體積4.合成生物學(xué)中"正交系統(tǒng)"指的是：A.相互獨(dú)立的調(diào)控元件B.相互拮抗的調(diào)控元件C.相同功能的調(diào)控元件D.級(jí)聯(lián)調(diào)控的調(diào)控元件5.生物傳感器中用于檢測(cè)環(huán)境信號(hào)的元件通常是：A.啟動(dòng)子B.終止子C.核糖體結(jié)合位點(diǎn)D.轉(zhuǎn)錄因子二、判斷題1.合成生物學(xué)完全等同于基因工程。錯(cuò)2.標(biāo)準(zhǔn)生物部件必須具有可預(yù)測(cè)性和可互換性。對(duì)3.代謝途徑重構(gòu)只能通過(guò)過(guò)表達(dá)基因?qū)崿F(xiàn)。錯(cuò)4.合成基因回路的設(shè)計(jì)必須考慮生物系統(tǒng)的魯棒性。對(duì)5.所有的人工合成基因都必須從頭合成。錯(cuò)三、填空題1.合成生物學(xué)的三個(gè)核心要素是______、______和______。標(biāo)準(zhǔn)化、抽象化、自動(dòng)化2.基因回路設(shè)計(jì)中常用的邏輯門包括______、______和______。AND門、OR門、NOT門3.代謝工程中常用的三種策略是______、______和______。上調(diào)、下調(diào)、重構(gòu)4.合成生物學(xué)中底盤生物的選擇應(yīng)考慮______、______和______。遺傳背景、代謝特性、培養(yǎng)條件5.生物制造的關(guān)鍵技術(shù)包括______、______和______。菌株改造、發(fā)酵工藝、產(chǎn)物分離四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述合成生物學(xué)與基因工程的區(qū)別與聯(lián)系。2.說(shuō)明代謝工程在提高微生物產(chǎn)物產(chǎn)量中的作用機(jī)制。3.描述基因回路設(shè)計(jì)的基本原則和步驟。4.解釋底盤生物選擇的標(biāo)準(zhǔn)和影響因素。5.闡述生物傳感器在合成生物學(xué)中的應(yīng)用原理。五、應(yīng)用題1.設(shè)計(jì)一個(gè)用于檢測(cè)重金屬離子的生物傳感器系統(tǒng)，說(shuō)明其工作原理。2.針對(duì)某種抗生素的生物合成途徑，提出代謝工程改造方案。3.設(shè)計(jì)一個(gè)基因振蕩器，描述其組成部分和調(diào)控機(jī)制。4.針對(duì)某種高價(jià)值化合物的生物合成，選擇合適的底盤生物并說(shuō)明理由。5.設(shè)計(jì)一個(gè)用于疾病診斷的合成生物學(xué)系統(tǒng)，描述其檢測(cè)原理。六、分析題1.分析合成生物學(xué)在醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)和未來(lái)趨勢(shì)。2.評(píng)估合成生物學(xué)技術(shù)在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用潛力和局限性。七、實(shí)踐操作題1.設(shè)計(jì)一個(gè)完整的合成生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，包括基因回路設(shè)計(jì)、載體構(gòu)建、轉(zhuǎn)化表達(dá)和功能驗(yàn)證。2.針對(duì)某種目標(biāo)產(chǎn)物的生物合成，制定從菌株改造到工業(yè)化生產(chǎn)的完整技術(shù)路線。八、專業(yè)設(shè)計(jì)題：1.設(shè)計(jì)一個(gè)能夠感知環(huán)境pH值變化并自動(dòng)調(diào)節(jié)代謝途徑的合成生物學(xué)系統(tǒng)，要求包括傳感器模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模塊和響應(yīng)模塊的設(shè)計(jì)原理。2.構(gòu)建一個(gè)多基因共表達(dá)系統(tǒng)用于生產(chǎn)某種次級(jí)代謝產(chǎn)物，需要考慮啟動(dòng)子選擇、RBS優(yōu)化、基因排列順序和終止子設(shè)計(jì)等關(guān)鍵因素。3.設(shè)計(jì)一個(gè)基于CRISPRCas技術(shù)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)基因的精確時(shí)空表達(dá)控制，包括gRNA設(shè)計(jì)和Cas蛋白選擇策略。4.構(gòu)建一個(gè)人工合成途徑用于降解環(huán)境污染物，需要考慮酶的選擇、途徑優(yōu)化、底盤生物改造和產(chǎn)物毒性等問題。5.設(shè)計(jì)一個(gè)智能細(xì)胞工廠，能夠根據(jù)底物濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)產(chǎn)物合成速率，包括反饋調(diào)控機(jī)制的設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化。九、概念解釋題：1.正交遺傳系統(tǒng)：指在宿主細(xì)胞中獨(dú)立于內(nèi)源調(diào)控系統(tǒng)的外源遺傳元件組合，能夠?qū)崿F(xiàn)特異性調(diào)控而不干擾宿主正常生理功能。2.代謝負(fù)荷：外源基因表達(dá)對(duì)宿主細(xì)胞造成的資源消耗和生理壓力，包括能量消耗、蛋白質(zhì)合成負(fù)擔(dān)和膜系統(tǒng)壓力等。3.基因回路魯棒性：基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在面對(duì)內(nèi)外環(huán)境擾動(dòng)時(shí)維持穩(wěn)定功能和輸出特性的能力，包括抗干擾性和適應(yīng)性。4.合成生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化：建立統(tǒng)一的生物元件設(shè)計(jì)、表征和組裝規(guī)范，確保元件的可預(yù)測(cè)性、可互換性和可重復(fù)性。5.系統(tǒng)生物學(xué)建模：運(yùn)用數(shù)學(xué)和計(jì)算方法描述生物系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能并指導(dǎo)合成生物學(xué)設(shè)計(jì)。十、思考題：1.如何解決合成生物學(xué)中基因表達(dá)背景噪音問題？從啟動(dòng)子設(shè)計(jì)、RBS優(yōu)化、終止子選擇和宿主改造等方面分析解決方案。2.代謝途徑重構(gòu)中如何平衡產(chǎn)物合成與細(xì)胞生長(zhǎng)的關(guān)系？考慮動(dòng)態(tài)調(diào)控、資源分配和適應(yīng)性進(jìn)化等策略。3.合成生物學(xué)設(shè)計(jì)構(gòu)建測(cè)試學(xué)習(xí)循環(huán)中，如何提高學(xué)習(xí)階段的效率和準(zhǔn)確性？結(jié)合高通量篩選和機(jī)器學(xué)習(xí)方法討論。4.多細(xì)胞合成生物學(xué)系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的有效通訊和協(xié)調(diào)？分析群體感應(yīng)機(jī)制和信號(hào)分子設(shè)計(jì)原理。5.合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)化面臨的主要技術(shù)瓶頸是什么？從菌株穩(wěn)定性、工藝放大和成本控制等角度分析。十一、社會(huì)擴(kuò)展題：1.合成生物學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景如何？分析其在作物改良、生物肥料和病蟲害防治等方面的潛力和挑戰(zhàn)。2.如何評(píng)估合成生物學(xué)產(chǎn)品的環(huán)境安全性？從生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、基因流動(dòng)控制和生物安全監(jiān)管等方面討論。3.合成生物學(xué)對(duì)傳統(tǒng)制藥行業(yè)將產(chǎn)生哪些顛覆性影響？分析其在藥物發(fā)現(xiàn)、生產(chǎn)方式創(chuàng)新和個(gè)性化醫(yī)療等方面的作用。4.合成生物學(xué)發(fā)展中的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)面臨哪些新問題？從基因?qū)＠?、生物材料保護(hù)和數(shù)據(jù)共享等角度分析。5.如何平衡合成生物學(xué)技術(shù)創(chuàng)新與倫理規(guī)范的關(guān)系？討論生物安全、生物倫理和社會(huì)接受度等方面的政策制定。一、選擇題答案：1.C2.A3.D4.A5.D二、判斷題答案：1.錯(cuò)2.對(duì)3.錯(cuò)4.對(duì)5.錯(cuò)三、填空題答案：1.標(biāo)準(zhǔn)化、抽象化、自動(dòng)化2.AND門、OR門、NOT門3.上調(diào)、下調(diào)、重構(gòu)4.遺傳背景、代謝特性、培養(yǎng)條件5.菌株改造、發(fā)酵工藝、產(chǎn)物分離四、簡(jiǎn)答題答案要點(diǎn)：1.區(qū)別：合成生物學(xué)強(qiáng)調(diào)工程化設(shè)計(jì)理念，基因工程側(cè)重單一基因操作；聯(lián)系：都基于分子生物學(xué)技術(shù)，合成生物學(xué)是基因工程的延伸和發(fā)展。2.作用機(jī)制：通過(guò)調(diào)控關(guān)鍵酶基因表達(dá)水平，優(yōu)化代謝流分布，消除競(jìng)爭(zhēng)途徑，提高目標(biāo)產(chǎn)物的合成效率和產(chǎn)量。3.基本原則：模塊化設(shè)計(jì)、正交性、可預(yù)測(cè)性；步驟：需求分析、元件選擇、回路組裝、功能驗(yàn)證、參數(shù)優(yōu)化。4.選擇標(biāo)準(zhǔn)：遺傳操作便利性、代謝兼容性、生長(zhǎng)特性、安全性；影響因素：培養(yǎng)條件、產(chǎn)物毒性、調(diào)控機(jī)制。5.應(yīng)用原理：利用生物識(shí)別元件感知特定信號(hào)，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生可檢測(cè)的輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)或生物傳感。五、應(yīng)用題答案要點(diǎn)：1.重金屬離子生物傳感器：設(shè)計(jì)重金屬特異性轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控報(bào)告基因表達(dá)，通過(guò)熒光或顏色變化檢測(cè)重金屬濃度。2.抗生素生物合成代謝工程：過(guò)表達(dá)生物合成基因簇，敲除負(fù)調(diào)控基因，優(yōu)化前體供應(yīng)途徑，提高抗生素產(chǎn)量。3.基因振蕩器設(shè)計(jì)：利用抑制蛋白和激活蛋白的相互調(diào)控，形成負(fù)反饋回路，產(chǎn)生周期性基因表達(dá)振蕩。4.高價(jià)值化合物底盤生物選擇：根據(jù)化合物性質(zhì)選擇原核或真核系統(tǒng)，考慮代謝途徑兼容性、產(chǎn)物分泌能力和工業(yè)化潛力。5.疾病診斷合成生物學(xué)系統(tǒng)：設(shè)計(jì)疾病標(biāo)志物識(shí)別元件，連接信號(hào)放大和輸出模塊，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的疾病檢測(cè)。六、分析題答案要點(diǎn)：1.醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀：藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、個(gè)性化治療、疫苗開發(fā)；挑戰(zhàn)：安全性、有效性、監(jiān)管；趨勢(shì)：精準(zhǔn)醫(yī)療、智能診療。2.環(huán)境修復(fù)應(yīng)用潛力：污染物降解、生態(tài)修復(fù)、生物監(jiān)測(cè)；局限性：環(huán)境適應(yīng)性、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)成熟度。七、實(shí)踐操作題答案要點(diǎn)：1.合成生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方案：基因回路設(shè)計(jì)軟件輔助、GoldenGate組裝、化學(xué)轉(zhuǎn)化、熒光檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析。2.生物合成技術(shù)路線：基因組編輯、適應(yīng)性進(jìn)化、發(fā)酵優(yōu)化、下游純化、工藝驗(yàn)證、規(guī)?；a(chǎn)。一、合成生物學(xué)基礎(chǔ)理論1.標(biāo)準(zhǔn)化理論：生物元件標(biāo)準(zhǔn)化、接口標(biāo)準(zhǔn)化、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化2.抽象化理論：系統(tǒng)分層、功能模塊化、設(shè)計(jì)抽象化3.自動(dòng)化理論：高通量篩選、自動(dòng)化組裝、操作二、分子生物學(xué)基礎(chǔ)1.基因表達(dá)調(diào)控：?jiǎn)?dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子、轉(zhuǎn)錄因子2.蛋白質(zhì)功能：酶催化、結(jié)構(gòu)蛋白、調(diào)控蛋白、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)3.代謝網(wǎng)絡(luò)：中心代謝、次級(jí)代謝、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)平衡三、基因工程技術(shù)1.基因編輯：CRISPRCas系統(tǒng)、TALEN、ZFN、同源重組2.基因合成：寡核苷酸合成、基因組裝、密碼子優(yōu)化3.載體系統(tǒng)：質(zhì)粒載體、病毒載體、人工染色體四、系統(tǒng)生物學(xué)理論1.網(wǎng)絡(luò)分析：基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)、代謝網(wǎng)絡(luò)2.建模方法：確定性模型、隨機(jī)模型、混合模型3.系統(tǒng)優(yōu)化：參數(shù)估計(jì)、敏感性分析、魯棒性分析各題型考察知識(shí)點(diǎn)詳解：一、選擇題考察要點(diǎn)：1.基礎(chǔ)概念理解：底盤生物概念、CRISPR系統(tǒng)組成、代謝工程策略2.專業(yè)術(shù)語(yǔ)掌握：正交系統(tǒng)、生物傳感器、基因編輯技術(shù)3.技術(shù)原理理解：基因調(diào)控機(jī)制、蛋白質(zhì)功能、代謝途徑示例：第1題考察底盤生物概念，要求學(xué)生了解常用合成生物學(xué)宿主系統(tǒng)二、判斷題考察要點(diǎn)：1.概念辨析能力：合成生物學(xué)與基因工程關(guān)系、標(biāo)準(zhǔn)生物部件特性2.技術(shù)原理理解：代謝工程實(shí)現(xiàn)方式、基因回路設(shè)計(jì)原則3.技術(shù)應(yīng)用認(rèn)知：基因合成方法、生物制造技術(shù)示例：第1題考察合成生物學(xué)定義辨析，要求準(zhǔn)確理解學(xué)科內(nèi)涵和外延三、填空題考察要點(diǎn)：1.核心概念記憶：合成生物學(xué)三要素、基因回路邏輯門2.技術(shù)方法掌握：代謝工程策略、底盤選擇標(biāo)準(zhǔn)3.應(yīng)用領(lǐng)域了解：生物制造關(guān)鍵技術(shù)示例：第1題考察合成生物學(xué)核心要素，要求準(zhǔn)確記憶三個(gè)關(guān)鍵概念四、簡(jiǎn)答題考察要點(diǎn)：1.概念比較分析：學(xué)科關(guān)系辨析、技術(shù)對(duì)比分析2.原理機(jī)制理解：代謝工程作用機(jī)制、基因回路設(shè)計(jì)原理3.技術(shù)應(yīng)用認(rèn)知：底盤生物選擇、生物傳感器應(yīng)用示例：第1題考察概念比較，要求深入理解合成生物學(xué)與基因工程的異同五、應(yīng)用題考察要點(diǎn)：1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力：生物傳感器設(shè)計(jì)、代謝工程方案設(shè)計(jì)2.技術(shù)綜合應(yīng)用：基因振蕩器構(gòu)建、底盤生物選擇3.創(chuàng)新思維培養(yǎng)：智能細(xì)胞工廠設(shè)計(jì)、疾病診斷系統(tǒng)示例：第1題考察系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求綜合運(yùn)用傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和響應(yīng)模塊知識(shí)六、分析題考察要點(diǎn)：1.