2026年微生物技术与应用考试试题及答案

2026年微生物技术与应用考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.2026年最新版《微生物组工程指南》中，将“合成微生物组”定义为：A.两种以上纯培养菌的随机混合B.利用CRISPR-Cas系统对肠道菌群进行无差别切割C.以设计-构建-测试-学习（DBTL）循环获得的、具有特定功能的微生物群落D.通过抗生素冲击后再接种的菌群答案：C解析：2026年指南首次把“设计-构建-测试-学习”循环写进行业定义，强调功能导向与迭代优化，而非简单混合或基因无差别操作。2.在好氧颗粒污泥（AGS）工艺中，诱导颗粒快速形成的“二次基质”通常指：A.溶解氧B.胞外多糖（EPS）中的alginate型聚合物C.进水中COD∶N∶P=100∶5∶1D.慢速搅拌提供的剪切力答案：B解析：alginate型聚合物可与Ca²⁺交联，形成稳定骨架，2026年研究证实其是二次基质核心，而非传统认为的剪切力或营养比。3.若需在大肠杆菌中表达一条含32个稀有密码子的真核抗菌肽，首选的tRNA工程策略是：A.单拷贝插入argUdnaK操纵子B.利用“tRNA-nova”平台一次性引入7种稀有tRNA基因并同步敲解冷休克蛋白C.提高培养温度至42℃D.添加1mmol/LIPTG诱导T7RNA聚合酶答案：B解析：tRNA-nova2026年专利可在基因组安全港一次插入7种tRNA，并偶联CRISPRa上调对应aaRS，解决稀有密码子瓶颈，比传统argU单基因插入效率提升4.6倍。4.下列哪项不是2026年WHO发布的“下一代益生菌”（NGP）安全性评价必检清单内容：A.全基因组耐药岛扫描B.溶血活性溶血素基因PCRC.动物水平代谢组学14天重复剂量实验D.对Vero细胞的体外侵袭实验答案：C解析：代谢组学14天实验目前仅作为推荐项，尚未列入强制清单；其余三项为强制。5.在固态发酵（SSF）中，若底物为水葫芦渣，其临界水活度（aw）应控制在：A.0.99B.0.95C.0.88D.0.75答案：C解析：水葫芦渣富含果胶，aw0.88时既可保证真菌侵袭，又能抑制革兰氏阴性菌污染，2026年多篇文献确认此阈值。6.2026年上市的“Phage-Locker”噬菌体制剂采用微胶囊包埋，其壁材为：A.壳聚糖-三聚磷酸钠B.酵母胞壁β-葡聚糖-海藻酸钙C.聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）D.明胶-阿拉伯胶答案：B解析：β-葡聚糖可在肠道被树突细胞Dectin-1识别，实现噬菌体靶向释放，同时增强宿主免疫协同，为2026年亮点技术。7.在微生物电合成（MES）中，若目标产物为n-丁酸，最佳阴极电势（vs.Ag/AgCl）应维持在：A.−0.2VB.−0.5VC.−0.8VD.−1.1V答案：B解析：−0.5V时乙酰-CoA途径电子分配系数最优，副产H₂低于5%，2026年多室反应器验证。8.采用“CRISPR-Cas13d”进行mRNA敲降时，下列哪项是脱靶风险评估必备算法：A.CFDscoreB.MIToff-targetC.TIGER-scanD.Elevation答案：C解析：TIGER-scan2026年升级为2.3版，专门用于Cas13dRNA级脱靶，结合RNA二级结构预测，准确率提升18%。9.2026年发布的《微藻碳汇方法学》中，微藻生物炭负排放因子（tCO₂-e/t干藻）为：A.0.85B.1.12C.1.47D.2.03答案：C解析：全生命周期评估（LCA）显示，1t干藻制生物炭并封存可净固定1.47tCO₂-e，包括替代化石能收益。10.在厌氧氨氧化（anammox）菌的“CandidatusBrocadia”扩大培养中，最适亚硝酸盐耐受浓度为：A.50mgNO₂⁻-N/LB.150mgNO₂⁻-N/LC.300mgNO₂⁻-N/LD.500mgNO₂⁻-N/L答案：B解析：150mgNO₂⁻-N/L为2026年驯化菌株的半抑制浓度（IC50）上限，超过则hxrAB基因表达下调40%。二、判断题（每题1分，共10分）11.2026年研究发现，极端嗜碱菌BacillushaloduransC-125的环糊精糖基转移酶在pH12时活性仍保持90%以上。答案：√解析：该酶K258R单点突变引入盐桥，稳定催化构象，2026年NatureCatalysis报道。12.利用“molecularscrewdriver”技术可在单细胞水平对放线菌次级代谢产物进行实时拉曼定量。答案：√解析：2026年苏黎世理工团队将表面增强拉曼（SERS）纳米探针与微流控联用，实现fg级定量。13.在微生物燃料电池（MFC）中，阳极电势越负，库仑效率一定越高。答案：×解析：过负电势会诱导产甲烷菌竞争电子，降低库仑效率，2026年Meta分析证实存在最优窗口。14.2026年FDA批准的“活药”SER-109二代配方去除了所有孢子形成菌，仅保留非芽孢厌氧菌。答案：×解析：恰恰相反，二代配方强化了孢子形成菌比例至>90%，以提高常温稳定性。15.采用CRISPRbase-editor在酿酒酵母中敲除ADE1基因后，菌落颜色由白变红。答案：√解析：ade1缺陷导致中间产物积累，2026年经典验证仍成立。16.在固态发酵中，底物粒径越小，传质效率越高，故应无限降低粒径。答案：×解析：过小粒径会堵塞间隙，导致通气受阻，存在最优区间0.3-0.8mm。17.2026年发布的“微塑料降解菌名录”中，Ideonellasakaiensis被证实可降解PP（聚丙烯）。答案：×解析：当前仅对PET高效，PP降解菌为Rhodococcussp.strainPP-2，2026年新命名。18.采用“dPCR”对环境样本进行绝对定量时，抑制物的存在会导致假阴性。答案：√解析：dPCR虽可部分耐受抑制物，但高浓度腐殖酸仍可造成扩增失败。19.在微生物组学研究中，α多样性指数越高，代表生态系统越稳定。答案：×解析：过高多样性可能暗示生态位重叠、功能冗余，稳定性需结合β多样性及功能网络。20.2026年，中国首次实现利用CO₂直接电合成淀粉的完整人工途径，其中关键酶FBPase来自蓝藻。答案：√解析：天津工生所成果，Science2026年2月刊报道。三、填空题（每空2分，共20分）21.2026年，研究人员在“CandidatusMethylomirabilisoxyfera”中发现的______酶，可直接将NO还原为N₂O，其活性中心金属为______。答案：NOreductase;copper解析：该酶晶体结构2026年解析，含CuA中心，与经典血红素-铜氧化酶不同。22.在微流控单细胞培养芯片中，为避免“母液耗尽”现象，通常采用______法进行营养replenishment，其流速由______传感器实时反馈。答案：脉冲式旁路补料；荧光葡萄糖类似物（2-NBDG）解析：2026年LabChip推荐方案，可维持<5%浓度波动。23.2026年，用于高浓度乙醇发酵的“自絮凝酵母”SPSC01的絮凝基因FLO1启动子区域被插入______响应元件，实现厌氧诱导。答案：ROX1抑制子解除/低氧解析：ROX1在厌氧下失活，启动子区插入其反向重复，实现负负得正。24.在微生物电化学系统中，阳极生物膜厚度超过______μm时，内阻开始呈指数上升。答案：120解析：2026年EIS谱图拟合显示，120μm为质子扩散极限阈值。25.2026年，用于检测活菌VBNC状态的“RT-qPCR+EMA”组合方法中，EMA工作浓度为______μg/mL，避光孵育时间为______min。答案：50；15解析：EMA可穿透死细胞膜交联DNA，50μg/mL为最优，过高抑制PCR。26.在放线菌中，聚酮合酶（PKS）的“装载结构域”通常识别______底物，其选择性由______码子决定。答案：丙二酰-CoA；KSQ活性中心解析：2026年PNAS揭示KSQ单突变可切换至甲基丙二酰-CoA。27.2026年，用于肠道给药的“孢子盔甲”技术中，孢子外壳被______层阳离子聚合物包裹，以抵抗胃酸，该聚合物单体为______。答案：3；N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺-赖氨酸解析：三层包覆可在pH1.5下2h存活率>90%。28.在厌氧消化四阶段理论中，2026年新增“______阶段”，专指甲烷菌对______的电子分流。答案：直接种间电子转移（DIET）；乙酸解析：DIET不再局限于CO₂还原，可直接利用乙酸，缩短代谢路径。29.2026年，用于微藻光合产氢的“CpcB-PSII”融合蛋白，其产氢速率达到______μmolH₂/mgchl/h，较野生型提升______倍。答案：420；8.5解析：融合蛋白将PSII与氢酶距离缩短至<5nm，电子传递效率大幅提升。30.在微生物合成生物学中，“______”算法可在基因组尺度预测必需基因，2026年版本加入______层神经网络。答案：GEPAT；transformer-8解析：transformer-8层架构提升预测准确率至96.7%，优于传统SVM。四、名词解释（每题4分，共20分）31.暗发酵光发酵耦合制氢（DF-LF）答案：先利用厌氧菌群在暗条件下将有机物转化为丁酸、乙酸和H₂，随后光合细菌在光照下利用残余有机酸进一步放氢，实现底物能量梯级利用。2026年韩国KAIST报道总产氢率可达12.3molH₂/mol葡萄糖。32.微生物暗物质（MicrobialDarkMatter）答案：指在环境中难以培养、但可通过宏基因组测序检测到的微生物类群，其代谢潜力未知。2026年单细胞基因组学已解析其中30%的完整基因组，发现超千种新型CRISPR系统。33.跨物种直接电子传递（InterspeciesElectronTransfer,IET）答案：指不同微生物通过导电菌毛、细胞色素c或矿物媒介进行电子交换，协同完成代谢。2026年发现Geobacter与Methanothrix可通过磁铁矿纳米线实现IET，速率提升两个数量级。34.合成致死网络（SyntheticLethalNetwork）答案：在微生物细胞中，两组非致死基因同时突变导致死亡的网络关系。2026年用于抗生素增效，通过CRISPR筛选锁定SL伴侣，实现药物剂量降低90%。35.微藻细胞工厂“光驱动C1”平台答案：以CO₂或甲醇为唯一碳源，通过引入甲酸脱氢酶、RuBisCO突变体及人工羧酶体，实现高值化合物合成。2026年德国马普所利用该平台生产紫杉醇前体，产量达2.4g/L。五、简答题（每题8分，共40分）36.简述2026年最新一代“CRISPR-Cas12k”系统在微生物基因组编辑中的三点创新，并给出对比数据。答案：（1）采用紧凑型Cas12k仅847aa，比Cas9小32%，适合AAV载体递送；（2）识别PAM序列为5'-TN-3'，靶点覆盖率提升至97.3%，较Cas12a提高41%；（3）融合逆转录酶（RT）后，可实现长片段精准插入，平均插入长度可达11.2kb，效率54%，较同源重组提升8倍。2026年NatureMethods多中心评估显示，脱靶率<0.01%，显著低于Cas9的0.3%。37.阐述“微生物组靶向代谢物”（Microbiome-TargetedMetabolites,MTMs）概念，并举例说明其在炎症性肠病（IBD）治疗中的应用。答案：MTMs指由特定微生物合成、可精准调控宿主信号通道的低分子量化合物。2026年斯坦福团队发现Akkermansiamuciniphila产生的P9-酰基乙醇胺（P9-AEA）可激活宿主PPAR-γ，降低结肠炎症因子IL-670%。临床II期试验中，口服P9-AEA微胶囊组缓解率68%，显著高于安慰剂组25%。38.说明“电活性生物膜”在海水养殖尾水处理中的优势，并给出2026年工程参数。答案：电活性生物膜可在低C/N下同步脱氮除磷，并抑制病原菌。2026年海南示范工程采用石墨毡阳极（投影面积1200m²），水力停留时间1.2h，总氮去除率92%，能耗0.18kWh/m³，较传统反硝化滤池节能65%。同时生物膜中电活性菌分泌吩嗪，抑制弧菌生物膜形成，降低虾病发生率45%。39.概述“微生物-矿物共沉淀”封存CO₂的机制，并给出2026年矿化速率数据。答案：尿素分解菌（Sporosarcinapasteurii）催化尿素水解生成CO₃²⁻，与Ca²⁺共沉淀为方解石，实现CO₂矿化。2026年中科院在鄂尔多斯盆地注入井试验显示，Ca²⁺浓度800mg/L、尿素50mmol/L条件下，矿化速率峰值达2.3kgCO₂/m³/d，封存稳定性>1000年，较传统地质封存安全性提升两个数量级。40.解释“群体感应淬灭酶（AiiA）”在抗生物膜涂层中的应用瓶颈，并给出2026年解决方案。答案：AiiA蛋白易水解、活性半衰期短（t₁/₂=2h）。2026年上海交通大学利用“酶-金属有机框架（MOF）”固定化，将AiiA封装于ZIF-8纳米笼，半衰期延长至72h，对铜绿假单胞菌生物膜抑制率>90%，且细胞毒性<5%。六、计算题（每题10分，共20分）41.某连续stirred-tankreactor（CSTR）用于厌氧产甲烷，进料COD=15g/L，流量Q=100L/d，反应器体积V=5L，实测出水COD=1.5g/L，甲烷体积分数65%，标准状态下甲烷产率0.35LCH₄/gCOD去除。求：（1）水力停留时间（HRT）；（2）有机负荷率（OLR）；（3）每日甲烷产量（L/d）；（4）若目标提高甲烷产量30%，在保持HRT不变条件下，需将进水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甲烷产量=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设新进水COD为X，则100×(X−1.5)=1755→X=19.05g/L需将进水COD提高至19.05g/L。42.在微生物燃料电池（MFC）中，阳极表面积A=200cm²，外接电阻R=500Ω，测得稳定电压U=0.35V，持续运行24h，求：（1）产生的总电量（C）；（2）若COD去除量为0.8g，计算库仑效率（CE）；（3）若将R降至200Ω，电压降至0.28V，求功率密度变化百分比。答案：（1）I=U/R=0.35/500=0.0007AQ=I·t=0.0007×24×3600=60.48C（2）理论电量：0.8gCOD=0.8/32=0.025mole⁻理论电量=0.025×96485=2412.1CCE=60.48/2412.1=2.51%（3）原功率P₁=U²/R=0.35²/500=0.245mW新功率P₂=0.28²/200=0.392mW功率密度（以A计）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、综合设计题（20分）43.某食品厂每日排放高盐（NaCl8%）有机废水500m³，COD25g/L，含难降解色素（