2025考研生物与医药（合成生物学）真题（南京师范大学）

2025考研生物与医药（合成生物学）真题（南京师范大学）一、选择题1.合成生物学中常用的底盘生物不包括：A.大肠杆菌B.酿酒酵母C.哺乳动物细胞D.蓝藻2.CRISPRCas9系统中负责识别并切割目标DNA的蛋白是：A.Cas9蛋白B.gRNAC.PAM序列D.修复模板3.代谢工程中用于提高目标产物产量的策略不包括：A.过表达关键酶基因B.敲除竞争途径基因C.优化启动子强度D.增加细胞体积4.合成生物学中"正交系统"指的是：A.相互独立的调控元件B.相互拮抗的调控元件C.相同功能的调控元件D.级联调控的调控元件5.生物传感器中用于检测环境信号的元件通常是：A.启动子B.终止子C.核糖体结合位点D.转录因子二、判断题1.合成生物学完全等同于基因工程。错2.标准生物部件必须具有可预测性和可互换性。对3.代谢途径重构只能通过过表达基因实现。错4.合成基因回路的设计必须考虑生物系统的鲁棒性。对5.所有的人工合成基因都必须从头合成。错三、填空题1.合成生物学的三个核心要素是______、______和______。标准化、抽象化、自动化2.基因回路设计中常用的逻辑门包括______、______和______。AND门、OR门、NOT门3.代谢工程中常用的三种策略是______、______和______。上调、下调、重构4.合成生物学中底盘生物的选择应考虑______、______和______。遗传背景、代谢特性、培养条件5.生物制造的关键技术包括______、______和______。菌株改造、发酵工艺、产物分离四、简答题1.简述合成生物学与基因工程的区别与联系。2.说明代谢工程在提高微生物产物产量中的作用机制。3.描述基因回路设计的基本原则和步骤。4.解释底盘生物选择的标准和影响因素。5.阐述生物传感器在合成生物学中的应用原理。五、应用题1.设计一个用于检测重金属离子的生物传感器系统，说明其工作原理。2.针对某种抗生素的生物合成途径，提出代谢工程改造方案。3.设计一个基因振荡器，描述其组成部分和调控机制。4.针对某种高价值化合物的生物合成，选择合适的底盘生物并说明理由。5.设计一个用于疾病诊断的合成生物学系统，描述其检测原理。六、分析题1.分析合成生物学在医药领域的发展现状、挑战和未来趋势。2.评估合成生物学技术在环境修复中的应用潜力和局限性。七、实践操作题1.设计一个完整的合成生物学实验方案，包括基因回路设计、载体构建、转化表达和功能验证。2.针对某种目标产物的生物合成，制定从菌株改造到工业化生产的完整技术路线。八、专业设计题：1.设计一个能够感知环境pH值变化并自动调节代谢途径的合成生物学系统，要求包括传感器模块、信号转导模块和响应模块的设计原理。2.构建一个多基因共表达系统用于生产某种次级代谢产物，需要考虑启动子选择、RBS优化、基因排列顺序和终止子设计等关键因素。3.设计一个基于CRISPRCas技术的基因调控网络，实现对目标基因的精确时空表达控制，包括gRNA设计和Cas蛋白选择策略。4.构建一个人工合成途径用于降解环境污染物，需要考虑酶的选择、途径优化、底盘生物改造和产物毒性等问题。5.设计一个智能细胞工厂，能够根据底物浓度自动调节产物合成速率，包括反馈调控机制的设计和参数优化。九、概念解释题：1.正交遗传系统：指在宿主细胞中独立于内源调控系统的外源遗传元件组合，能够实现特异性调控而不干扰宿主正常生理功能。2.代谢负荷：外源基因表达对宿主细胞造成的资源消耗和生理压力，包括能量消耗、蛋白质合成负担和膜系统压力等。3.基因回路鲁棒性：基因调控网络在面对内外环境扰动时维持稳定功能和输出特性的能力，包括抗干扰性和适应性。4.合成生物学标准化：建立统一的生物元件设计、表征和组装规范，确保元件的可预测性、可互换性和可重复性。5.系统生物学建模：运用数学和计算方法描述生物系统的动态行为，预测系统性能并指导合成生物学设计。十、思考题：1.如何解决合成生物学中基因表达背景噪音问题？从启动子设计、RBS优化、终止子选择和宿主改造等方面分析解决方案。2.代谢途径重构中如何平衡产物合成与细胞生长的关系？考虑动态调控、资源分配和适应性进化等策略。3.合成生物学设计构建测试学习循环中，如何提高学习阶段的效率和准确性？结合高通量筛选和机器学习方法讨论。4.多细胞合成生物学系统中，如何实现细胞间的有效通讯和协调？分析群体感应机制和信号分子设计原理。5.合成生物学产业化面临的主要技术瓶颈是什么？从菌株稳定性、工艺放大和成本控制等角度分析。十一、社会扩展题：1.合成生物学技术在农业生产中的应用前景如何？分析其在作物改良、生物肥料和病虫害防治等方面的潜力和挑战。2.如何评估合成生物学产品的环境安全性？从生态风险评估、基因流动控制和生物安全监管等方面讨论。3.合成生物学对传统制药行业将产生哪些颠覆性影响？分析其在药物发现、生产方式创新和个性化医疗等方面的作用。4.合成生物学发展中的知识产权保护面临哪些新问题？从基因专利、生物材料保护和数据共享等角度分析。5.如何平衡合成生物学技术创新与伦理规范的关系？讨论生物安全、生物伦理和社会接受度等方面的政策制定。一、选择题答案：1.C2.A3.D4.A5.D二、判断题答案：1.错2.对3.错4.对5.错三、填空题答案：1.标准化、抽象化、自动化2.AND门、OR门、NOT门3.上调、下调、重构4.遗传背景、代谢特性、培养条件5.菌株改造、发酵工艺、产物分离四、简答题答案要点：1.区别：合成生物学强调工程化设计理念，基因工程侧重单一基因操作；联系：都基于分子生物学技术，合成生物学是基因工程的延伸和发展。2.作用机制：通过调控关键酶基因表达水平，优化代谢流分布，消除竞争途径，提高目标产物的合成效率和产量。3.基本原则：模块化设计、正交性、可预测性；步骤：需求分析、元件选择、回路组装、功能验证、参数优化。4.选择标准：遗传操作便利性、代谢兼容性、生长特性、安全性；影响因素：培养条件、产物毒性、调控机制。5.应用原理：利用生物识别元件感知特定信号，通过信号转导产生可检测的输出信号，实现环境监测或生物传感。五、应用题答案要点：1.重金属离子生物传感器：设计重金属特异性转录因子，调控报告基因表达，通过荧光或颜色变化检测重金属浓度。2.抗生素生物合成代谢工程：过表达生物合成基因簇，敲除负调控基因，优化前体供应途径，提高抗生素产量。3.基因振荡器设计：利用抑制蛋白和激活蛋白的相互调控，形成负反馈回路，产生周期性基因表达振荡。4.高价值化合物底盘生物选择：根据化合物性质选择原核或真核系统，考虑代谢途径兼容性、产物分泌能力和工业化潜力。5.疾病诊断合成生物学系统：设计疾病标志物识别元件，连接信号放大和输出模块，实现快速准确的疾病检测。六、分析题答案要点：1.医药领域发展现状：药物靶点发现、个性化治疗、疫苗开发；挑战：安全性、有效性、监管；趋势：精准医疗、智能诊疗。2.环境修复应用潜力：污染物降解、生态修复、生物监测；局限性：环境适应性、生态风险、技术成熟度。七、实践操作题答案要点：1.合成生物学实验方案：基因回路设计软件辅助、GoldenGate组装、化学转化、荧光检测、数据分析。2.生物合成技术路线：基因组编辑、适应性进化、发酵优化、下游纯化、工艺验证、规模化生产。一、合成生物学基础理论1.标准化理论：生物元件标准化、接口标准化、协议标准化2.抽象化理论：系统分层、功能模块化、设计抽象化3.自动化理论：高通量筛选、自动化组装、操作二、分子生物学基础1.基因表达调控：启动子、增强子、沉默子、转录因子2.蛋白质功能：酶催化、结构蛋白、调控蛋白、信号转导3.代谢网络：中心代谢、次级代谢、调控网络、系统平衡三、基因工程技术1.基因编辑：CRISPRCas系统、TALEN、ZFN、同源重组2.基因合成：寡核苷酸合成、基因组装、密码子优化3.载体系统：质粒载体、病毒载体、人工染色体四、系统生物学理论1.网络分析：基因调控网络、蛋白质相互作用网络、代谢网络2.建模方法：确定性模型、随机模型、混合模型3.系统优化：参数估计、敏感性分析、鲁棒性分析各题型考察知识点详解：一、选择题考察要点：1.基础概念理解：底盘生物概念、CRISPR系统组成、代谢工程策略2.专业术语掌握：正交系统、生物传感器、基因编辑技术3.技术原理理解：基因调控机制、蛋白质功能、代谢途径示例：第1题考察底盘生物概念，要求学生了解常用合成生物学宿主系统二、判断题考察要点：1.概念辨析能力：合成生物学与基因工程关系、标准生物部件特性2.技术原理理解：代谢工程实现方式、基因回路设计原则3.技术应用认知：基因合成方法、生物制造技术示例：第1题考察合成生物学定义辨析，要求准确理解学科内涵和外延三、填空题考察要点：1.核心概念记忆：合成生物学三要素、基因回路逻辑门2.技术方法掌握：代谢工程策略、底盘选择标准3.应用领域了解：生物制造关键技术示例：第1题考察合成生物学核心要素，要求准确记忆三个关键概念四、简答题考察要点：1.概念比较分析：学科关系辨析、技术对比分析2.原理机制理解：代谢工程作用机制、基因回路设计原理3.技术应用认知：底盘生物选择、生物传感器应用示例：第1题考察概念比较，要求深入理解合成生物学与基因工程的异同五、应用题考察要点：1.系统设计能力：生物传感器设计、代谢工程方案设计2.技术综合应用：基因振荡器构建、底盘生物选择3.创新思维培养：智能细胞工厂设计、疾病诊断系统示例：第1题考察系统设计，要求综合运用传感器、信号转导和响应模块知识六、分析题考察要点：1.