2025年大学《化学生物学》专业题库- 生物资源开发与利用

2025年大学《化学生物学》专业题库——生物资源开发与利用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题选项中，只有一项符合题意。）1.在从植物中提取生物碱类成分时，常利用其碱性进行分离，下列哪种分离方法主要基于此性质？A.超临界流体萃取B.活性炭吸附C.酸碱萃取D.离子交换色谱2.下列哪种生物资源类型通常富含结构多样的次生代谢产物，是药物发现的重要来源？A.微生物资源B.淡水藻类资源C.植物资源D.海洋生物资源3.利用固定化酶进行生物转化时，其主要优势之一是？A.酶的稳定性显著提高B.反应条件可以更温和C.易于实现酶的重复利用D.可以显著提高酶的催化效率4.在分析复杂天然产物混合物时，常首选的分离技术是？A.气相色谱-质谱联用（GC-MS）B.高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）C.核磁共振波谱（NMR）D.紫外-可见分光光度法（UV-Vis）5.下列哪项不属于生物资源可持续利用的原则？A.加强资源调查与评估B.提高资源采收效率C.减少加工过程中的环境污染D.鼓励过度开发以获取短期经济效益6.发酵工程在生物资源开发中应用广泛，其核心环节通常包括？A.原料预处理、灭菌、接种、发酵、分离提取B.化学合成、酶工程、下游加工、质量控制C.基因测序、蛋白质组学分析、代谢工程改造D.市场调研、工艺设计、成本核算、产品销售7.某植物提取物在体外实验显示具有良好的生物活性，但在体内实验效果不佳，可能的原因是？A.提取物纯度不够高B.有效成分不稳定易降解C.有效成分在体内代谢过快或无法有效吸收D.提取物中存在严重的毒副作用8.下列哪种分离技术利用混合物中各组分在固定相和流动相中分配系数的差异进行分离？A.活性炭吸附B.电泳C.层析D.膜分离9.在利用微生物进行次生代谢产物生物合成时，代谢工程的主要目标是？A.提高菌株的生长速度B.降低菌株对特定营养的需求C.改造或优化生物合成途径，提高目标产物产量D.增强菌株对外界环境胁迫的抵抗力10.绿色化学理念在生物资源开发中的体现，不包括？A.使用可再生资源作为起始原料B.开发环境友好的提取和分离方法C.最大程度地回收利用副产物D.允许使用高毒性溶剂以提高提取效率二、填空题（每空2分，共20分。）1.从微生物培养基中分离纯化某种微生物菌种，常用的方法是__________和__________。2.蛋白质和多糖是生物体内重要的生物大分子，它们的共性与差异主要体现在__________、__________和__________等方面。3.在生物资源开发过程中，对目标活性成分进行结构确证，常用的波谱学方法有__________、__________和__________等。4.为了提高酶的稳定性或便于分离回收，常需要对其进行__________。5.某些植物资源具有地域特异性，在进行资源开发时，必须考虑__________问题，避免过度采挖导致物种濒危。三、名词解释（每小题5分，共20分。）1.生物转化2.下游加工3.资源评价4.化学生物学四、简答题（每小题8分，共32分。）1.简述化学提取和物理提取（如蒸馏、压榨）在生物资源初提过程中的主要区别和适用情况。2.简述固定化酶技术的主要方法及其在生物资源开发利用中的优势。3.生物资源开发过程中，进行资源评价的主要目的和常用指标有哪些？4.简述利用微生物或酶进行生物转化在改善天然产物性质（如提高溶解度、改变生物活性）方面的潜力。五、论述题（每小题12分，共24分。）1.论述高效液相色谱（HPLC）技术在生物资源活性成分分离纯化中的重要作用，并简述其基本原理。2.结合化学生物学知识，论述如何实现生物资源的可持续开发与利用，并举例说明。---试卷答案一、选择题1.C2.C3.C4.B5.D6.A7.C8.C9.C10.D二、填空题1.筛选平板划线法（或稀释涂布法）2.分子结构生物合成途径主要功能3.核磁共振波谱（NMR）红外光谱（IR）紫外-可见光谱（UV-Vis）4.固定化5.生物多样性（或物种资源）保护三、名词解释1.生物转化：指利用微生物、酶或细胞系统，通过代谢作用改变目标分子（如天然产物）的结构，以提高其活性、改变其性质或降低其毒性的过程。2.下游加工：指在生物反应（如发酵、酶促反应）结束后，对粗产物进行分离、纯化、浓缩、制剂化以及质量控制的等一系列操作过程，目的是获得最终产品。3.资源评价：指对生物资源的种类、数量、分布、化学成分、活性、可再生能力、生态影响等进行调查、评估和分析，为资源合理开发利用提供科学依据。4.化学生物学：是一门交叉学科，研究生命现象的化学本质，运用化学的原理、方法和工具（如化学合成、药物化学、分子生物学技术）来研究生物大分子的结构、功能、相互作用以及生命活动的分子基础。四、简答题1.答：化学提取利用溶剂与目标成分之间的溶解度差异，常涉及有机溶剂，可能存在溶剂残留和选择性不高的问题，但操作相对简单。物理提取如蒸馏利用挥发性差异（适用于挥发性成分），压榨利用机械力（适用于植物油），通常更环保，但纯化程度可能较低。选择哪种方法取决于目标成分的性质、资源的类型以及生产规模等因素。例如，提取植物精油常用蒸馏或压榨；提取多糖可用水提取；提取生物碱常用碱水提取后酸化沉淀或溶剂萃取法。2.答：固定化酶技术的主要方法包括：吸附法（利用酶与载体间的物理吸附）、包埋法（将酶包埋在凝胶、聚合物或多孔材料中）、交联法（利用化学试剂使酶分子间交联成网状结构）、共价结合法（将酶共价连接在载体表面）。其优势在于：①酶可重复利用，降低成本；②酶易于从反应体系中分离回收；③可提高酶在非水相或高温、高压等条件下的稳定性；④便于实现连续化、自动化生产。3.答：主要目的：为生物资源的合理开发利用提供科学依据，避免盲目开发导致资源枯竭或生态破坏，实现可持续发展。常用指标：①资源量与分布：物种数量、地理分布范围、储量估算。②化学成分与活性：目标成分的种类、含量、生物活性评价。③可再生能力：生长周期、采收率、再生速度。④生态影响：采挖对生态环境的影响评估，保护等级。⑤开发技术经济性：提取、分离、加工技术成熟度，成本效益分析。4.答：利用微生物或酶进行生物转化具有巨大潜力：①微生物或酶可以催化许多化学合成难以实现或条件苛刻的转化反应，如不对称催化、羟基化、氧化还原、糖基化等，从而改变天然产物的化学结构。②可以将原本无活性或毒性较大的前体物质转化为具有期望生物活性的目标产物。③可以提高天然产物类似物的溶解度或脂溶性，改善其药代动力学性质。④可以降低某些天然产物的毒副作用，提高安全性。例如，利用酶催化将植物中的有毒生物碱转化为低毒或无毒的衍生物。五、论述题1.答：高效液相色谱（HPLC）技术在生物资源活性成分分离纯化中起着至关重要的作用。其基本原理是利用混合物中各组分在固定相和流动相之间分配系数的差异，当混合物溶解在流动相中，随流动相通过填充有固定相的色谱柱时，各组分会以不同的速度移动，从而实现分离。根据固定相和流动相的性质不同，可分为多种模式，如反相模式（最常用，固定相为非极性，流动相为极性）、正相模式（固定相为极性，流动相为非极性）、离子交换模式（固定相带电荷，与带相反电荷的组分结合）、凝胶过滤模式（分离基于分子大小）等。通过选择合适的色谱条件和检测器，可以实现对复杂生物提取物中目标活性成分的高效分离、纯化和定量分析，是现代药物发现和天然产物研究中不可或缺的关键技术。2.答：实现生物资源的可持续开发与利用，需要多方面努力，并结合化学生物学知识：①保护生物多样性：建立自然保护区，实施濒危物种保护计划，保护遗传资源库，因为许多生物资源是独特的基因来源。②合理采收与轮替：根据资源的再生能力，制定科学的采收计划和轮伐期，避免过度采挖。③加强资源评价与监测：利用化学生物学方法（如活性筛选、成分分析）深入评价资源潜力，并持续监测资源动态和开发影响。④发展绿色环保技术：采用环境友好的提取、分离、转化技术（如超临界流体萃取、酶工程、生物转化），减少环境污染，实现清洁生产。⑤推动再生资源利用：探索利