2025年生物工程类试题及答案

2025年生物工程类试题及答案2025年生物工程类专业考试试题一、单项选择题（共10题，每题2分，共20分。每小题仅有一个正确选项）1.基因工程中，逆转录酶的主要功能是（）。A.催化DNA链的延伸B.以RNA为模板合成cDNAC.切割双链DNA产生黏性末端D.连接DNA片段的磷酸二酯键2.动物细胞融合常用的化学诱导剂是（）。A.聚乙二醇（PEG）B.灭活的仙台病毒C.氯化钙（CaCl₂）D.秋水仙素3.下列关于发酵过程中溶氧（DO）的描述，错误的是（）。A.溶氧是好氧发酵的关键参数B.溶氧浓度过高可能导致菌体氧化损伤C.搅拌转速增加会降低溶氧传递效率D.培养基黏度增大会降低溶氧溶解度4.限制性内切酶EcoRI的切割位点为5'G↓AATTC3'，其切割后产生的DNA片段末端为（）。A.平末端B.5'黏性末端（单链突出）C.3'黏性末端（单链突出）D.无末端（环状结构）5.植物细胞悬浮培养中，用于维持细胞分裂能力的关键植物激素是（）。A.赤霉素（GA）B.脱落酸（ABA）C.细胞分裂素（CTK）D.乙烯（ETH）6.酶固定化技术中，将酶包埋在海藻酸钠凝胶中的方法属于（）。A.吸附法B.共价结合法C.包埋法D.交联法7.下列不属于基因工程载体必须具备的条件是（）。A.自主复制能力B.多个单一酶切位点C.荧光蛋白编码基因D.筛选标记基因（如抗性基因）8.发酵过程中，对数生长期的微生物（）。A.生长速率逐渐下降B.代谢产物大量积累C.比生长速率（μ）最大且恒定D.细胞形态发生显著变化9.生物分离工程中，亲和层析的核心原理是（）。A.分子大小差异B.电荷差异C.特异性分子识别D.疏水性差异10.CRISPRCas9基因编辑系统中，sgRNA的主要作用是（）。A.激活Cas9蛋白的核酸酶活性B.识别并结合靶DNA序列C.修复DNA双链断裂（DSB）D.催化RNA的合成二、多项选择题（共5题，每题3分，共15分。每小题有24个正确选项，错选、漏选均不得分）1.重组质粒转化大肠杆菌后，常用的筛选方法包括（）。A.抗生素抗性筛选（如氨苄青霉素）B.蓝白斑筛选（α互补法）C.荧光蛋白表达检测（如GFP）D.温度敏感型标记筛选2.植物细胞培养技术可用于（）。A.生产次生代谢物（如紫杉醇）B.快速繁殖珍稀植物（如兰花）C.诱导原生质体融合D.制备单克隆抗体3.下列属于酶固定化优点的是（）。A.提高酶的稳定性（抗变性）B.实现酶的重复利用C.扩大酶的作用pH范围D.简化产物分离纯化过程4.发酵过程中，杂菌污染的常见检测方法包括（）。A.显微镜直接观察（革兰氏染色）B.检测发酵液pH异常波动C.测定发酵液中残糖含量D.进行平板划线培养（验证是否有杂菌菌落）5.CRISPRCas9系统的组成包括（）。A.Cas9核酸酶B.sgRNA（单链向导RNA）C.逆转录酶D.DNA连接酶三、填空题（共10空，每空1分，共10分）1.PCR技术的三个基本步骤是________、退火和延伸。2.限制性内切酶EcoRI名称中，“Eco”代表________（填微生物属名和种名缩写）。3.动物细胞培养分为贴壁培养和________两种方式，其中癌细胞多采用后者。4.发酵过程中，pH的主要影响因素包括微生物代谢产物（如有机酸）和________的消耗或转化。5.单克隆抗体制备的关键步骤是________（如B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合）及后续的杂交瘤细胞筛选。6.酶的比活力是指单位质量酶蛋白所具有的________，是评价酶纯度的重要指标。7.植物体细胞杂交前需用________（酶）去除细胞壁，获得原生质体。8.发酵动力学中，Monod方程描述的是微生物比生长速率（μ）与________浓度（S）的关系。9.基因工程中，常用________（方法）将重组质粒导入植物细胞，其原理是利用农杆菌Ti质粒的TDNA转移特性。10.生物分离工程中，________（技术）可根据分子大小差异分离蛋白质，常用介质为葡聚糖凝胶（如Sephadex）。四、简答题（共4题，共30分）1.（8分）简述PCR技术的基本原理及主要步骤。2.（7分）比较植物体细胞杂交与动物细胞融合的异同点（至少列出4点）。3.（7分）酶固定化技术的主要优点有哪些？举例说明其在工业生产中的应用。4.（8分）发酵过程中溶氧（DO）不足可能由哪些原因引起？可采取哪些措施提高溶氧水平？五、应用题（共3题，共25分）1.（8分）某发酵过程中，测得初始细胞浓度（X₀）为0.5g/L，培养4小时后细胞浓度（X）为8g/L，假设菌体处于对数生长期且符合指数生长模型（X=X₀·e^(μt)）。计算：（1）比生长速率（μ，单位：h⁻¹）；（2）细胞倍增时间（td，单位：h）。（注：ln2≈0.693）2.（9分）某实验室尝试通过基因工程技术将人胰岛素基因导入大肠杆菌，构建工程菌生产人胰岛素，但转化后平板上未出现阳性克隆（含重组质粒的菌落）。请分析可能的原因（至少列出4点）。3.（8分）设计利用大肠杆菌生产人胰岛素的完整流程，需包括关键步骤及技术要点（如目的基因获取、载体构建、转化、诱导表达、分离纯化等）。参考答案一、单项选择题1.B2.A3.C4.B5.C6.C7.C8.C9.C10.B二、多项选择题1.ABC2.ABC3.ABD4.ABD5.AB三、填空题1.变性2.大肠杆菌（Escherichiacoli）3.悬浮培养4.培养基成分（或碳源、氮源）5.细胞融合6.酶活力（或催化活性）7.纤维素酶和果胶酶8.限制性底物（或碳源）9.农杆菌介导转化法10.凝胶过滤层析（或分子筛层析）四、简答题1.（8分）原理：PCR（聚合酶链式反应）利用DNA半保留复制原理，通过高温变性、低温退火和适温延伸的循环，在体外特异性扩增目的DNA片段。步骤：①变性（9495℃）：双链DNA解旋为单链；②退火（5060℃）：引物与单链DNA模板的互补序列特异性结合；③延伸（72℃）：TaqDNA聚合酶以dNTP为原料，从引物3'端延伸合成新的DNA链。重复2535个循环后，目的DNA片段指数级扩增。2.（7分）相同点：①均需诱导细胞融合（物理/化学/生物方法）；②融合后形成杂种细胞；③可用于遗传改良或创造新物种。不同点：①预处理：植物细胞需去壁（酶解法），动物细胞无需去壁；②诱导方法：动物细胞可用灭活病毒（如仙台病毒），植物细胞常用PEG或电融合；③全能性：植物杂种细胞可发育成完整植株（全能性高），动物杂种细胞多需培养为细胞系；④应用：植物体细胞杂交用于远缘杂交育种（如番茄马铃薯），动物细胞融合用于单克隆抗体制备。3.（7分）优点：①提高稳定性：固定化后酶抗pH、温度变化及蛋白酶降解能力增强；②重复利用：酶与产物易分离，可多次使用，降低成本；③简化工艺：连续反应或自动化操作更易实现；④提高产物纯度：避免酶混入产物，减少分离步骤。应用举例：葡萄糖异构酶固定化后用于高果糖浆生产（将葡萄糖转化为果糖），可连续使用数月，显著降低生产成本。4.（8分）可能原因：①通气量不足：空气流量过低或过滤器堵塞；②搅拌效率低：搅拌转速不足或搅拌桨设计不合理，影响溶氧传递；③菌体浓度过高：对数期后期菌体密度大，耗氧速率超过供氧速率；④培养基黏度大：高浓度基质（如多糖）增加传质阻力，降低溶氧溶解度；⑤设备泄漏：发酵罐密封不严导致空气溢出。解决措施：①增加通气量（提高空气流速）或改用富氧空气；②提高搅拌转速或更换高效搅拌桨（如径流桨+轴向桨组合）；③适当稀释培养基或控制菌体浓度（如补料分批培养）；④优化培养基配方（降低黏度，如减少多糖含量）；⑤检查并修复发酵罐密封系统。五、应用题1.（8分）（1）根据指数生长模型X=X₀·e^(μt)，取自然对数得：ln(X/X₀)=μt代入数据：X₀=0.5g/L，X=8g/L，t=4hln(8/0.5)=ln(16)=2.7726=μ×4解得：μ=2.7726/4≈0.693h⁻¹（2）倍增时间td=ln2/μ≈0.693/0.693≈1h2.（9分）可能原因：①目的基因未成功插入载体：限制性内切酶酶切不完全（如星活性），或DNA连接酶活性低，导致重组质粒未形成；②转化效率低：大肠杆菌感受态细胞制备不当（如CaCl₂处理不充分），或热激时间/温度不合适；③筛选标记失效：载体的抗性基因（如氨苄青霉素抗性基因）未正确表达（如启动子缺失），或平板抗生素浓度过高（杀死所有菌）；④目的基因毒性：人胰岛素基因在大肠杆菌中过度表达可能抑制菌体生长，导致无克隆生长；⑤操作污染：实验过程中引入核酸酶（如DNase）降解重组质粒；⑥引物或模板错误：PCR扩增目的基因时引物设计错误，或模板DNA中无胰岛素基因。3.（8分）流程设计：①目的基因获取：从人胰腺细胞提取总RNA，通过逆转录PCR（RTPCR）获得人胰岛素cDNA（避免内含子干扰）；或人工合成胰岛素基因（根据密码子偏好性优化，适应大肠杆菌表达）。②载体构建：选择大肠杆菌表达载体（如pET系列），用限制性内切酶（如BamHI和HindIII）切割载体和目的基因，T4DNA连接酶连接，形成重组质粒（含启动子T7、抗性基因如Amp^r、终止子）。③转化大肠杆菌：制备大肠杆菌感受态细胞（如DH5α或BL21（DE3）），通过CaCl₂法或电转化法将重组质粒导入，涂于含氨苄青霉素的LB平板筛选。④诱导表达：挑取阳性