2026年微生物技術與應用考試試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.2026年最新版《微生物組工程指南》中，將“合成微生物組”定義為：A.兩種以上純培養(yǎng)菌的隨機混合B.利用CRISPR-Cas系統對腸道菌群進行無差別切割C.以設計-構建-測試-學習（DBTL）循環(huán)獲得的、具有特定功能的微生物群落D.通過抗生素沖擊后再接種的菌群答案：C解析：2026年指南首次把“設計-構建-測試-學習”循環(huán)寫進行業(yè)定義，強調功能導向與迭代優(yōu)化，而非簡單混合或基因無差別操作。2.在好氧顆粒污泥（AGS）工藝中，誘導顆?？焖傩纬傻摹岸位|”通常指：A.溶解氧B.胞外多糖（EPS）中的alginate型聚合物C.進水中COD∶N∶P=100∶5∶1D.慢速攪拌提供的剪切力答案：B解析：alginate型聚合物可與Ca2?交聯，形成穩(wěn)定骨架，2026年研究證實其是二次基質核心，而非傳統認為的剪切力或營養(yǎng)比。3.若需在大腸桿菌中表達一條含32個稀有密碼子的真核抗菌肽，首選的tRNA工程策略是：A.單拷貝插入argUdnaK操縱子B.利用“tRNA-nova”平臺一次性引入7種稀有tRNA基因并同步敲解冷休克蛋白C.提高培養(yǎng)溫度至42℃D.添加1mmol/LIPTG誘導T7RNA聚合酶答案：B解析：tRNA-nova2026年專利可在基因組安全港一次插入7種tRNA，并偶聯CRISPRa上調對應aaRS，解決稀有密碼子瓶頸，比傳統argU單基因插入效率提升4.6倍。4.下列哪項不是2026年WHO發(fā)布的“下一代益生菌”（NGP）安全性評價必檢清單內容：A.全基因組耐藥島掃描B.溶血活性溶血素基因PCRC.動物水平代謝組學14天重復劑量實驗D.對Vero細胞的體外侵襲實驗答案：C解析：代謝組學14天實驗目前僅作為推薦項，尚未列入強制清單；其余三項為強制。5.在固態(tài)發(fā)酵（SSF）中，若底物為水葫蘆渣，其臨界水活度（aw）應控制在：A.0.99B.0.95C.0.88D.0.75答案：C解析：水葫蘆渣富含果膠，aw0.88時既可保證真菌侵襲，又能抑制革蘭氏陰性菌污染，2026年多篇文獻確認此閾值。6.2026年上市的“Phage-Locker”噬菌體制劑采用微膠囊包埋，其壁材為：A.殼聚糖-三聚磷酸鈉B.酵母胞壁β-葡聚糖-海藻酸鈣C.聚乳酸-羥基乙酸（PLGA）D.明膠-阿拉伯膠答案：B解析：β-葡聚糖可在腸道被樹突細胞Dectin-1識別，實現噬菌體靶向釋放，同時增強宿主免疫協同，為2026年亮點技術。7.在微生物電合成（MES）中，若目標產物為n-丁酸，最佳陰極電勢（vs.Ag/AgCl）應維持在：A.?0.2VB.?0.5VC.?0.8VD.?1.1V答案：B解析：?0.5V時乙酰-CoA途徑電子分配系數最優(yōu)，副產H?低于5%，2026年多室反應器驗證。8.采用“CRISPR-Cas13d”進行mRNA敲降時，下列哪項是脫靶風險評估必備算法：A.CFDscoreB.MIToff-targetC.TIGER-scanD.Elevation答案：C解析：TIGER-scan2026年升級為2.3版，專門用于Cas13dRNA級脫靶，結合RNA二級結構預測，準確率提升18%。9.2026年發(fā)布的《微藻碳匯方法學》中，微藻生物炭負排放因子（tCO?-e/t干藻）為：A.0.85B.1.12C.1.47D.2.03答案：C解析：全生命周期評估（LCA）顯示，1t干藻制生物炭并封存可凈固定1.47tCO?-e，包括替代化石能收益。10.在厭氧氨氧化（anammox）菌的“CandidatusBrocadia”擴大培養(yǎng)中，最適亞硝酸鹽耐受濃度為：A.50mgNO??-N/LB.150mgNO??-N/LC.300mgNO??-N/LD.500mgNO??-N/L答案：B解析：150mgNO??-N/L為2026年馴化菌株的半抑制濃度（IC50）上限，超過則hxrAB基因表達下調40%。二、判斷題（每題1分，共10分）11.2026年研究發(fā)現，極端嗜堿菌BacillushaloduransC-125的環(huán)糊精糖基轉移酶在pH12時活性仍保持90%以上。答案：√解析：該酶K258R單點突變引入鹽橋，穩(wěn)定催化構象，2026年NatureCatalysis報道。12.利用“molecularscrewdriver”技術可在單細胞水平對放線菌次級代謝產物進行實時拉曼定量。答案：√解析：2026年蘇黎世理工團隊將表面增強拉曼（SERS）納米探針與微流控聯用，實現fg級定量。13.在微生物燃料電池（MFC）中，陽極電勢越負，庫侖效率一定越高。答案：×解析：過負電勢會誘導產甲烷菌競爭電子，降低庫侖效率，2026年Meta分析證實存在最優(yōu)窗口。14.2026年FDA批準的“活藥”SER-109二代配方去除了所有孢子形成菌，僅保留非芽孢厭氧菌。答案：×解析：恰恰相反，二代配方強化了孢子形成菌比例至>90%，以提高常溫穩(wěn)定性。15.采用CRISPRbase-editor在釀酒酵母中敲除ADE1基因后，菌落顏色由白變紅。答案：√解析：ade1缺陷導致中間產物積累，2026年經典驗證仍成立。16.在固態(tài)發(fā)酵中，底物粒徑越小，傳質效率越高，故應無限降低粒徑。答案：×解析：過小粒徑會堵塞間隙，導致通氣受阻，存在最優(yōu)區(qū)間0.3-0.8mm。17.2026年發(fā)布的“微塑料降解菌名錄”中，Ideonellasakaiensis被證實可降解PP（聚丙烯）。答案：×解析：當前僅對PET高效，PP降解菌為Rhodococcussp.strainPP-2，2026年新命名。18.采用“dPCR”對環(huán)境樣本進行絕對定量時，抑制物的存在會導致假陰性。答案：√解析：dPCR雖可部分耐受抑制物，但高濃度腐殖酸仍可造成擴增失敗。19.在微生物組學研究中，α多樣性指數越高，代表生態(tài)系統越穩(wěn)定。答案：×解析：過高多樣性可能暗示生態(tài)位重疊、功能冗余，穩(wěn)定性需結合β多樣性及功能網絡。20.2026年，中國首次實現利用CO?直接電合成淀粉的完整人工途徑，其中關鍵酶FBPase來自藍藻。答案：√解析：天津工生所成果，Science2026年2月刊報道。三、填空題（每空2分，共20分）21.2026年，研究人員在“CandidatusMethylomirabilisoxyfera”中發(fā)現的______酶，可直接將NO還原為N?O，其活性中心金屬為______。答案：NOreductase;copper解析：該酶晶體結構2026年解析，含CuA中心，與經典血紅素-銅氧化酶不同。22.在微流控單細胞培養(yǎng)芯片中，為避免“母液耗盡”現象，通常采用______法進行營養(yǎng)replenishment，其流速由______傳感器實時反饋。答案：脈沖式旁路補料；熒光葡萄糖類似物（2-NBDG）解析：2026年LabChip推薦方案，可維持<5%濃度波動。23.2026年，用于高濃度乙醇發(fā)酵的“自絮凝酵母”SPSC01的絮凝基因FLO1啟動子區(qū)域被插入______響應元件，實現厭氧誘導。答案：ROX1抑制子解除/低氧解析：ROX1在厭氧下失活，啟動子區(qū)插入其反向重復，實現負負得正。24.在微生物電化學系統中，陽極生物膜厚度超過______μm時，內阻開始呈指數上升。答案：120解析：2026年EIS譜圖擬合顯示，120μm為質子擴散極限閾值。25.2026年，用于檢測活菌VBNC狀態(tài)的“RT-qPCR+EMA”組合方法中，EMA工作濃度為______μg/mL，避光孵育時間為______min。答案：50；15解析：EMA可穿透死細胞膜交聯DNA，50μg/mL為最優(yōu)，過高抑制PCR。26.在放線菌中，聚酮合酶（PKS）的“裝載結構域”通常識別______底物，其選擇性由______碼子決定。答案：丙二酰-CoA；KSQ活性中心解析：2026年PNAS揭示KSQ單突變可切換至甲基丙二酰-CoA。27.2026年，用于腸道給藥的“孢子盔甲”技術中，孢子外殼被______層陽離子聚合物包裹，以抵抗胃酸，該聚合物單體為______。答案：3；N-(2-羥丙基)甲基丙烯酰胺-賴氨酸解析：三層包覆可在pH1.5下2h存活率>90%。28.在厭氧消化四階段理論中，2026年新增“______階段”，專指甲烷菌對______的電子分流。答案：直接種間電子轉移（DIET）；乙酸解析：DIET不再局限于CO?還原，可直接利用乙酸，縮短代謝路徑。29.2026年，用于微藻光合產氫的“CpcB-PSII”融合蛋白，其產氫速率達到______μmolH?/mgchl/h，較野生型提升______倍。答案：420；8.5解析：融合蛋白將PSII與氫酶距離縮短至<5nm，電子傳遞效率大幅提升。30.在微生物合成生物學中，“______”算法可在基因組尺度預測必需基因，2026年版本加入______層神經網絡。答案：GEPAT；transformer-8解析：transformer-8層架構提升預測準確率至96.7%，優(yōu)于傳統SVM。四、名詞解釋（每題4分，共20分）31.暗發(fā)酵光發(fā)酵耦合制氫（DF-LF）答案：先利用厭氧菌群在暗條件下將有機物轉化為丁酸、乙酸和H?，隨后光合細菌在光照下利用殘余有機酸進一步放氫，實現底物能量梯級利用。2026年韓國KAIST報道總產氫率可達12.3molH?/mol葡萄糖。32.微生物暗物質（MicrobialDarkMatter）答案：指在環(huán)境中難以培養(yǎng)、但可通過宏基因組測序檢測到的微生物類群，其代謝潛力未知。2026年單細胞基因組學已解析其中30%的完整基因組，發(fā)現超千種新型CRISPR系統。33.跨物種直接電子傳遞（InterspeciesElectronTransfer,IET）答案：指不同微生物通過導電菌毛、細胞色素c或礦物媒介進行電子交換，協同完成代謝。2026年發(fā)現Geobacter與Methanothrix可通過磁鐵礦納米線實現IET，速率提升兩個數量級。34.合成致死網絡（SyntheticLethalNetwork）答案：在微生物細胞中，兩組非致死基因同時突變導致死亡的網絡關系。2026年用于抗生素增效，通過CRISPR篩選鎖定SL伴侶，實現藥物劑量降低90%。35.微藻細胞工廠“光驅動C1”平臺答案：以CO?或甲醇為唯一碳源，通過引入甲酸脫氫酶、RuBisCO突變體及人工羧酶體，實現高值化合物合成。2026年德國馬普所利用該平臺生產紫杉醇前體，產量達2.4g/L。五、簡答題（每題8分，共40分）36.簡述2026年最新一代“CRISPR-Cas12k”系統在微生物基因組編輯中的三點創(chuàng)新，并給出對比數據。答案：（1）采用緊湊型Cas12k僅847aa，比Cas9小32%，適合AAV載體遞送；（2）識別PAM序列為5'-TN-3'，靶點覆蓋率提升至97.3%，較Cas12a提高41%；（3）融合逆轉錄酶（RT）后，可實現長片段精準插入，平均插入長度可達11.2kb，效率54%，較同源重組提升8倍。2026年NatureMethods多中心評估顯示，脫靶率<0.01%，顯著低于Cas9的0.3%。37.闡述“微生物組靶向代謝物”（Microbiome-TargetedMetabolites,MTMs）概念，并舉例說明其在炎癥性腸病（IBD）治療中的應用。答案：MTMs指由特定微生物合成、可精準調控宿主信號通道的低分子量化合物。2026年斯坦福團隊發(fā)現Akkermansiamuciniphila產生的P9-酰基乙醇胺（P9-AEA）可激活宿主PPAR-γ，降低結腸炎癥因子IL-670%。臨床II期試驗中，口服P9-AEA微膠囊組緩解率68%，顯著高于安慰劑組25%。38.說明“電活性生物膜”在海水養(yǎng)殖尾水處理中的優(yōu)勢，并給出2026年工程參數。答案：電活性生物膜可在低C/N下同步脫氮除磷，并抑制病原菌。2026年海南示范工程采用石墨氈陽極（投影面積1200m2），水力停留時間1.2h，總氮去除率92%，能耗0.18kWh/m3，較傳統反硝化濾池節(jié)能65%。同時生物膜中電活性菌分泌吩嗪，抑制弧菌生物膜形成，降低蝦病發(fā)生率45%。39.概述“微生物-礦物共沉淀”封存CO?的機制，并給出2026年礦化速率數據。答案：尿素分解菌（Sporosarcinapasteurii）催化尿素水解生成CO?2?，與Ca2?共沉淀為方解石，實現CO?礦化。2026年中科院在鄂爾多斯盆地注入井試驗顯示，Ca2?濃度800mg/L、尿素50mmol/L條件下，礦化速率峰值達2.3kgCO?/m3/d，封存穩(wěn)定性>1000年，較傳統地質封存安全性提升兩個數量級。40.解釋“群體感應淬滅酶（AiiA）”在抗生物膜涂層中的應用瓶頸，并給出2026年解決方案。答案：AiiA蛋白易水解、活性半衰期短（t?/?=2h）。2026年上海交通大學利用“酶-金屬有機框架（MOF）”固定化，將AiiA封裝于ZIF-8納米籠，半衰期延長至72h，對銅綠假單胞菌生物膜抑制率>90%，且細胞毒性<5%。六、計算題（每題10分，共20分）41.某連續(xù)stirred-tankreactor（CSTR）用于厭氧產甲烷，進料COD=15g/L，流量Q=100L/d，反應器體積V=5L，實測出水COD=1.5g/L，甲烷體積分數65%，標準狀態(tài)下甲烷產率0.35LCH?/gCOD去除。求：（1）水力停留時間（HRT）；（2）有機負荷率（OLR）；（3）每日甲烷產量（L/d）；（4）若目標提高甲烷產量30%，在保持HRT不變條件下，需將進水COD提高至多少？答案：（1）HRT=V/Q=5/100=0.05d=1.2h（2）OLR=Q·CODin/V=100×15/5=300gCOD/(L·d)（3）COD去除量=100×(15?1.5)=1350g/d甲烷產量=1350×0.35=472.5L/d（4）提高30%即472.5×1.3=614.25L/d需COD去除量=614.25/0.35=1755g/d設新進水COD為X，則100×(X?1.5)=1755→X=19.05g/L需將進水COD提高至19.05g/L。42.在微生物燃料電池（MFC）中，陽極表面積A=200cm2，外接電阻R=500Ω，測得穩(wěn)定電壓U=0.35V，持續(xù)運行24h，求：（1）產生的總電量（C）；（2）若COD去除量為0.8g，計算庫侖效率（CE）；（3）若將R降至200Ω，電壓降至0.28V，求功率密度變化百分比。答案：（1）I=U/R=0.35/500=0.0007AQ=I·t=0.0007×24×3600=60.48C（2）理論電量：0.8gCOD=0.8/32=0.025mole?理論電量=0.025×96485=2412.1CCE=60.48/2412.1=2.51%（3）原功率P?=U2/R=0.352/500=0.245mW新功率P?=0.282/200=0.392mW功率密度（以A計）原=0.245/200=0.001225mW/cm2新=0.392/200=0.00196mW/cm2提升百分比=(0.00196?0.001225)/0.001225×100%=60%七、綜合設計題（20分）43.某食品廠每日排放高鹽（NaCl8%）有機廢水500m3，COD25g/L，含難降解色素（