2025年高二生物生态合成学生物制造试卷

2025年高二生物生态合成学生物制造试卷2025年高二生物生态合成学生物制造试卷

姓名：______班级：______学号：______得分：______

（考试时间：90分钟，满分：100分）

1.**选择题（每题2分，共20分）**

-15题

2.**填空题（每空1分，共10分）**

-5题

3.**简答题（每题4分，共20分）**

-5题

4.**实验题（每题10分，共30分）**

-3题

5.**论述题（20分）**

-1题

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**1.选择题（每题2分，共20分）**

1.生态系统中的初级生产者主要是指（）

A.消费者B.分解者C.生产者D.异养生物

2.光合作用中，光能转化为化学能的主要场所是（）

A.细胞膜B.叶绿体基质C.叶绿体类囊体D.细胞核

3.下列哪项不属于生态合成中的生物制造技术？（）

A.微藻生物燃料B.生物塑料合成C.人工光合作用D.化石燃料开采

4.碳循环中，大气中的CO₂主要进入植物体的途径是（）

A.根系吸收B.叶片蒸腾C.光合作用D.异化作用

5.下列哪项生物制造过程利用了基因工程技术？（）

A.发酵生产乙醇B.微藻生物柴油C.转基因作物培育D.酶工程降解污染物

6.生态合成中的“绿色制造”理念主要强调（）

A.高产高效B.资源循环C.化石能源依赖D.技术突破

7.下列哪项是光合作用光反应阶段的产物？（）

A.葡萄糖B.ATPC.糖原D.氧气

8.生态合成中的生物基材料主要来源于（）

A.石油B.天然气C.植物生物质D.煤炭

9.下列哪项技术不属于生物制造范畴？（）

A.合成生物学B.代谢工程C.石油化工D.微生物发酵

10.生态合成中的碳捕集技术主要目的是（）

A.减少CO₂排放B.增加大气湿度C.促进植物生长D.提高土壤肥力

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**2.填空题（每空1分，共10分）**

1.光合作用的总反应式为：________+________→________+________。

2.生态合成中的生物制造过程需遵循________、________和________原则。

3.微藻生物柴油的主要产物是________，其优势在于________。

4.碳循环中，海洋中的浮游植物通过________作用吸收大气CO₂。

5.转基因作物培育中，常用________作为载体将外源基因导入植物细胞。

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**3.简答题（每题4分，共20分）**

1.简述光合作用光反应和暗反应的主要区别。

2.解释什么是“生物制造”及其在生态合成中的应用。

3.列举三种生物基材料的例子并简述其优点。

4.说明碳捕集与封存技术（CCS）在生态合成中的作用。

5.比较人工光合作用与传统光合作用的差异。

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**4.实验题（每题10分，共30分）**

1.设计一个实验验证微藻生物柴油的制备过程，包括实验材料、步骤和预期结果。

2.某研究小组试图通过基因工程提高植物的固碳效率，简述实验设计思路。

3.解释如何利用代谢工程改造微生物以高效生产生物基化学品，并说明关键步骤。

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**5.论述题（20分）**

结合当前生态合成技术的发展现状，论述生物制造在实现碳中和目标中的重要性及面临的挑战，并提出可能的解决方案。

8.**判断题（每题2分，共10分）**

-5题

9.**名词解释（每题3分，共15分）**

-5题

10.**简答题（每题5分，共25分）**

-5题

11.**计算题（每题6分，共18分）**

-3题

12.**分析题（10分）**

-1题

13.**设计题（12分）**

-1题

14.**比较题（8分）**

-1题

15.**开放题（15分）**

-1题

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**8.判断题（每题2分，共10分）**

1.光合作用中产生的ATP主要用于暗反应阶段的三碳化合物还原。（）

2.生物基材料是指完全由生物体合成的材料。（）

3.人工光合作用可以完全替代自然光合作用。（）

4.基因工程在生物制造中只能用于植物，不能用于微生物。（）

5.碳捕集与封存技术（CCS）可以彻底解决全球变暖问题。（）

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**9.名词解释（每题3分，共15分）**

1.初级生产者

2.代谢工程

3.生物基材料

4.碳捕集与封存技术（CCS）

5.人工光合作用

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**10.简答题（每题5分，共25分）**

1.简述生态合成中的资源循环利用原则。

2.解释什么是生物燃料及其主要类型。

3.列举两种可用于生物制造的转基因技术。

4.说明生物制造在环境保护方面的作用。

5.比较植物和微生物在生物制造中的应用优势。

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**11.计算题（每题6分，共18分）**

1.某生态系统中的初级生产量为1000吨有机物/年，假设能量传递效率为10%，计算该生态系统中初级消费者可获得的能量。

2.已知某微藻的光合效率为5%，光照强度为1000μmolphotons/m²/s，计算每平方米每小时能固定多少摩尔的CO₂。

3.某生物基塑料的生产成本为5000元/吨，与传统塑料相比，价格高出50%，计算传统塑料的价格为多少元/吨。

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**12.分析题（10分）**

分析当前生物制造技术面临的瓶颈问题，并探讨可能的解决途径。

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**13.设计题（12分）**

设计一个实验方案，利用代谢工程改造大肠杆菌以高效生产生物乙醇，包括实验目的、材料、步骤和预期结果。

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**14.比较题（8分）**

比较人工光合作用与传统光合作用在效率、成本和环境友好性方面的差异。

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**15.开放题（15分）**

结合当前科技发展趋势，探讨生物制造在未来可持续发展中的潜在应用前景及可能的社会经济影响。

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**8.判断题（每题2分，共10分）**

1.√

2.×

3.×

4.×

5.×

**9.名词解释（每题3分，共15分）**

1.初级生产者：生态系统中能通过光合作用或化能合成作用将无机物转化为有机物的生物，主要是植物、藻类和某些细菌。

2.代谢工程：通过基因工程技术改造生物体的代谢途径，以实现特定目标产物的高效合成或积累。

3.生物基材料：以生物质为原料生产的材料，如生物塑料、生物燃料等，具有可降解、环境友好等特点。

4.碳捕集与封存技术（CCS）：将工业排放或直接从大气中捕集的CO₂进行压缩、运输并注入地下深层地质构造中进行长期封存的技术。

5.人工光合作用：利用人工系统模拟自然光合作用过程，将CO₂和H₂O转化为有机物和氧气的技术。

**10.简答题（每题5分，共25分）**

1.生态合成中的资源循环利用原则：以生物基材料替代化石基材料、最大化资源利用效率、减少废弃物排放、实现能量和物质的闭环循环。

2.生物燃料：由生物质转化而来的燃料，主要类型包括生物乙醇、生物柴油、沼气等。

3.转基因技术：基因枪法、农杆菌介导转化法、显微注射法。

4.生物制造在环境保护方面的作用：减少化石能源依赖、降低温室气体排放、生产可降解材料减少污染、修复退化生态系统。

5.植物在生物制造中的应用优势：固碳能力强、可规模化种植、技术成熟；微生物在生物制造中的应用优势：生长速度快、代谢途径多样、易于工程改造、生产成本较低。

**11.计算题（每题6分，共18分）**

1.初级生产量为1000吨有机物/年，初级消费者可获得的能量为1000吨×10%=100吨有机物/年。

2.光合效率为5%，光照强度为1000μmolphotons/m²/s，每小时固定CO₂量=1000μmol×5%×(6.02×10²³mol/₁₀²³μmol)×(1molCO₂/3molphotons)≈1.01molCO₂/m²/h。

3.生物基塑料成本为5000元/吨，传统塑料价格高50%，则传统塑料价格为5000元/吨÷1.5≈3333元/吨。

**12.分析题（10分）**

瓶颈问题：转化效率低、生产成本高、原料来源受限、技术集成难度大；解决途径：优化基因工程改造、发展高效催化剂、拓展非粮生物质原料、建立智能化生产系统。

**13.设计题（12分）**

实验方案：

目的：改造大肠杆菌以高效生产生物乙醇；

材料：大肠杆菌菌株、乙醇脱氢酶基因、表达载体、发酵培养基；

步骤：

①提取大肠杆菌基因组，筛选关键酶基因；

②构建表达载体，将乙醇脱氢酶基因克隆至载体中；

③将重组质粒转化到大肠杆菌中，筛选阳性克隆；

④优化发酵条件，提高乙醇产量；

预期结果：获得能高效合成乙醇的大肠杆菌菌株，乙醇产量显著提升。

**14.比较题（8分）**

人工光合作用vs传统光合作用：

效率：人工光合作用可优化光能利用效率；传统光合作用受自然条件限制；

成本：人工光合作用设备成本高；传统光合作用自然进行；

环境友好性：人工光合作用可定向转化污染物；传统光合作用依赖自然循环。

**15.开放题（15分）**

生物制造在未来可持续发展中的潜在应用前景：

1.可持续能源：生物燃料替代化石燃料；

2.环境修复：微生物降解污染物；

3.医药健康：生物制药、组织工程；

社会经济影响：推动绿色经济转型、创造就业机会、提升农业附加值、促进国际合作。

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**知识点分类和总结**

**一、生态合成基础理论**

1.生态系统与初级生产者

-生态系统的组成：生产者、消费者、分解者；

-初级生产者的作用：固定CO₂，转化光能为化学能。

-示例：植物通过光合作用合成有机物。

2.光合作用机制

-光反应：光能转化为ATP和NADPH；

-暗反应：CO₂固定与C₃/C₄途径。

**二、生物制造技术**

1.生物基材料与生物燃料

-生物基材料：生物塑料（如PHA）、生物燃料（如乙醇、柴油）；

-优势：可降解、减少环境污染。

2.转基因与代谢工程

-转基因技术：基因枪法、农杆菌介导法；

-代谢工程：改造生物代谢途径以提高产物产量。

**三、碳循环与生态合成**

1.碳循环过程

-大气CO₂→植物光合作用→消费者→分解者→大气；

-碳捕集与封存（CCS）技术。

2.人工光合作用

-模拟自然光合作用，实现CO₂资源化利用。

**四、计算与实验设计**

1.生态系统能量传递计算

-能量传递效率（10%法则）；

-示例：初级生产量100吨，次级消费者获得10吨。

2.实验设计

-转基因菌株构建、发酵条件优化；

-示例：利用基因工程改造大肠杆菌生产乙醇。

**五、社会经济与未来趋势**

1.生物制造的经济影响

-推动绿色产业、创造就业；

-示例：生物燃料产业带动农业和化工发展。

2.未来发展方向

-可持续能源、环境修复、医药健康；

-示例：利用微藻生物柴油减少碳排放。

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**各题型知识点详解及示例**

**1.选择题**

-考察基础概念与原理，如光合作用场所（叶绿体类囊体）、生物制造技术类型（合成生物学）。

-示例：第1题“初级生产者”对应生态系统基础理论。

**2.填空题**

-考察核心术语与反应式，如光合作用反应式、生物制造原则（资源循环）。

-示例：第1空“6CO₂+6H₂O”为光合作用反应式。

**3.简答题**

-考察原理应用与比较分析，如生物制造与化石能源的对比、代谢工程的步骤。

-示例：第2题解释生物制造的定义及其在生态合成中的应用。

**4.实验题**

-考察实验设计能力，如微藻生物柴油制备流程、转基因作物实验方案。

-示例：设计实验验证微藻生物柴油的制备过程。

**5.论述题**

-考察综合分析能力，如生物制造在碳中和中的作用及挑战。

-示例：论述生物制造如何助力碳中和目标及解决方案。

**6.判断题**

-考察概念辨析，如光合作用ATP用途、CCS的局限性。

-示例：第1题“光合作用中产生的ATP主要用于暗反应”为正确表述。

**7.名词解释**

-考察专业术语的准确理解，如初级生产者、生物基材料。

-示例：初级生产者指能固定CO₂的生物。

**8.计算题**

-考察量化分析能力，如能量传递效率计算、光合作用CO₂固定量。

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