2025年生物技术与工程考研模拟试卷及答案

2025年生物技术与工程考研模拟试卷及答案一、选择题（共40分）（一）单项选择题（10题，每题2分，共20分）1.下列关于DNA双螺旋结构的描述，错误的是（）。A.两条链反向平行B.直径约2nmC.每圈螺旋含10个碱基对D.磷酸脱氧核糖骨架位于螺旋内部2.竞争性抑制剂对酶促反应的影响是（）。A.增大Km，Vmax不变B.减小Km，Vmax不变C.增大Vmax，Km不变D.减小Vmax，Km不变3.大肠杆菌的营养类型属于（）。A.光能自养型B.化能自养型C.光能异养型D.化能异养型4.限制性内切酶EcoRI的识别序列是（）。A.GAATTC（互补链CTTAAG）B.GGATCC（互补链CCTAGG）C.AAGCTT（互补链TTCGAA）D.GCGGCCGC（互补链CGCCGGCG）5.真核细胞中，线粒体DNA的复制主要发生在（）。A.G1期B.S期C.G2期D.M期6.下列属于次级代谢产物的是（）。A.氨基酸B.核苷酸C.抗生素D.多糖7.植物体细胞杂交的关键步骤是（）。A.原生质体的制备B.原生质体的融合C.杂种细胞的筛选D.植株的再生8.在PCR反应中，引物的作用是（）。A.提供DNA合成的模板B.激活Taq酶的活性C.提供3'OH末端供DNA聚合酶延伸D.稳定反应体系的pH9.下列关于单克隆抗体制备的描述，正确的是（）。A.需用灭活的病毒诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合B.融合后的细胞直接进行克隆化培养即可获得单克隆抗体C.骨髓瘤细胞需预先经过免疫处理以表达特定抗体D.单克隆抗体仅能识别一种抗原表位10.发酵过程中，对数期微生物的主要特征是（）。A.生长速率常数为0B.细胞形态和生理特性稳定C.次级代谢产物大量积累D.营养物质消耗速率降低（二）多项选择题（5题，每题4分，共20分，少选、错选均不得分）11.原核与真核生物基因表达调控的差异包括（）。A.原核生物存在操纵子结构，真核生物无B.原核生物转录与翻译偶联，真核生物分隔进行C.原核生物mRNA多为单顺反子，真核多为多顺反子D.真核生物有更复杂的染色质结构调控12.下列属于PCR反应体系必需成分的是（）。A.模板DNAB.dNTPC.引物D.DNA连接酶13.发酵过程中，影响产物生成的关键环境因素包括（）。A.温度B.pHC.溶氧量D.接种量14.植物细胞培养可用于（）。A.生产次生代谢产物（如紫杉醇）B.快速繁殖无病毒苗木C.诱导体细胞变异培育新品种D.大规模生产动物疫苗15.蛋白质纯化的常用方法包括（）。A.亲和层析（如Histag纯化）B.离子交换层析C.凝胶过滤层析D.差速离心二、填空题（10题，每空1分，共20分）1.米氏常数（Km）是酶的特征常数，其定义为反应速率达到最大反应速率（Vmax）______时的底物浓度。2.真核生物mRNA的5'端修饰为______，3'端修饰为______。3.基因工程中常用的载体包括质粒、______、______（列举两种）。4.微生物的连续培养分为恒浊培养和______，前者通过控制______维持菌体浓度恒定。5.细胞周期的调控核心是______（CDK）与______的结合。6.酶工程中，固定化酶的常用方法包括吸附法、______、______和包埋法。7.发酵罐的常见类型有机械搅拌式、______和______（列举两种）。8.植物组织培养的理论基础是______，其关键步骤包括______和再分化。9.蛋白质的二级结构主要包括α螺旋、______和______。10.基因编辑技术CRISPRCas9系统中，Cas9蛋白的功能是______，sgRNA的功能是______。三、简答题（4题，每题10分，共40分）16.简述乳糖操纵子的诱导表达机制（封闭型）。17.比较原核生物与真核生物DNA复制的主要差异（封闭型）。18.分析基因工程中“蓝白斑筛选”的原理及操作步骤（开放型）。19.论述酶的变构调节与共价修饰调节的区别（开放型）。四、应用题（3题，共50分）20.酶动力学计算（15分）：已知某酶的Vmax为100μmol/(L·min)，Km为2mmol/L。当底物浓度[S]为0.5mmol/L时，计算反应速率v，并说明Km的生物学意义。21.基因工程菌株设计（20分）：设计一个利用大肠杆菌生产人胰岛素的基因工程流程，需包括以下关键步骤的原理说明：（1）目的基因的获取；（2）载体的选择与改造；（3）重组DNA的构建；（4）转化与筛选；（5）目的蛋白的表达与纯化。22.发酵过程分析（15分）：某发酵罐生产青霉素时，中期检测发现溶氧浓度（DO）持续低于设定阈值（30%饱和氧），请分析可能的原因及解决措施（需结合微生物生理、发酵设备参数等）。答案及解析一、选择题（一）单项选择题1.D（磷酸脱氧核糖骨架位于螺旋外侧，碱基对位于内部）2.A（竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心，增大Km，不影响Vmax）3.D（大肠杆菌通过氧化有机物获得能量，属于化能异养型）4.A（EcoRI的识别序列为GAATTC，切割位点在G与A之间）5.B（线粒体DNA的复制与核DNA同步，主要发生在S期）6.C（抗生素是微生物生长后期产生的次级代谢产物）7.B（原生质体融合是获得杂种细胞的关键步骤）8.C（引物为DNA聚合酶提供3'OH末端，启动DNA链的合成）9.A（灭活病毒可诱导细胞融合；融合后需筛选杂交瘤细胞并克隆化培养；骨髓瘤细胞不产生抗体；单克隆抗体特异性识别单一抗原表位）10.B（对数期微生物生长速率恒定，细胞形态和生理特性稳定）（二）多项选择题11.ABD（原核mRNA多为多顺反子，真核多为单顺反子）12.ABC（DNA连接酶用于连接DNA片段，非PCR必需）13.ABC（接种量影响初始菌量，但非环境因素）14.ABC（植物细胞不能生产动物疫苗）15.ABCD（差速离心用于分离细胞组分，可初步纯化蛋白质）二、填空题1.1/22.7甲基鸟苷三磷酸（m7GpppN）；多聚腺苷酸尾（polyA尾）3.噬菌体；酵母人工染色体（YAC）（或BAC、病毒载体等）4.恒化培养；培养基流速5.周期蛋白依赖性激酶；周期蛋白（cyclin）6.共价结合法；交联法7.气升式；自吸式（或鼓泡式）8.细胞全能性；脱分化9.β折叠；β转角（或无规卷曲）10.切割靶DNA（核酸内切酶活性）；引导Cas9识别靶序列（序列特异性结合）三、简答题16.乳糖操纵子的诱导表达机制：乳糖操纵子（lacoperon）由启动子（P）、操纵基因（O）和结构基因（lacZ、lacY、lacA）组成。无诱导物（乳糖）时，阻遏蛋白结合于O区，阻碍RNA聚合酶结合启动子，结构基因不表达。当乳糖存在时，乳糖（实际为别乳糖）作为诱导物与阻遏蛋白结合，使其构象改变并脱离O区，RNA聚合酶得以启动转录，表达β半乳糖苷酶（分解乳糖）、通透酶（转运乳糖）和乙酰转移酶（参与代谢），从而利用乳糖。17.原核与真核DNA复制的主要差异：（1）复制起点：原核为单起点（如大肠杆菌的oriC），真核为多起点；（2）复制叉数量：原核单复制叉双向复制，真核多个复制叉同时进行；（3）引物长度：原核引物较长（约1060nt），真核较短（约10nt）；（4）参与酶类：原核主要为DNA聚合酶Ⅲ（主酶）和Ⅰ（修复），真核为Polα（引物合成）、Polδ（前导链）、Polε（后随链）；（5）端粒处理：原核为环状DNA无末端问题，真核线性DNA需端粒酶延长端粒；（6）复制速度：原核快（约1000nt/s），真核慢（约50100nt/s）。18.蓝白斑筛选的原理及操作：原理：载体（如pUC系列质粒）携带lacZ基因的α片段（编码β半乳糖苷酶N端部分），宿主菌（如JM109）携带lacZΔM15（编码C端部分），二者可通过α互补形成有活性的酶。当载体插入外源DNA时，lacZα被破坏，无法产生α片段，不能形成有活性的酶。在含Xgal（β半乳糖苷酶底物）和IPTG（诱导剂）的培养基中，未插入外源DNA的重组菌（空载体）可表达完整酶，分解Xgal产生蓝色产物（蓝斑）；插入外源DNA的重组菌因lacZα失活，无法分解Xgal（白斑）。操作步骤：（1）构建重组质粒（外源DNA插入载体的多克隆位点，破坏lacZα）；（2）转化感受态宿主菌；（3）将菌液涂布于含氨苄青霉素（载体抗性基因）、Xgal和IPTG的LB平板；（4）37℃培养1216小时，白色菌落为阳性克隆（含外源DNA），蓝色为阴性克隆（空载体）。19.酶的变构调节与共价修饰调节的区别：（1）调节机制：变构调节通过变构效应剂（小分子）与酶的变构位点非共价结合，改变酶构象；共价修饰通过酶催化（如磷酸化/去磷酸化）改变酶的化学基团（如磷酸基）。（2）可逆性：变构调节通常可逆（效应剂结合/解离）；共价修饰需特定酶催化（如蛋白激酶/磷酸酶），可逆但需能量。（3）速度：变构调节快速（毫秒级）；共价修饰较慢（秒至分钟级）。（4）调节范围：变构调节多为代谢途径的快速反馈抑制（如ATP抑制磷酸果糖激酶）；共价修饰用于长期调控（如糖原磷酸化酶的磷酸化激活）。（5）效应：变构调节可激活或抑制酶活性；共价修饰通常单向（如磷酸化激活或抑制）。四、应用题20.酶动力学计算：根据米氏方程：v=Vmax·[S]/(Km+[S])代入数据：Vmax=100μmol/(L·min)，Km=2mmol/L，[S]=0.5mmol/Lv=100×0.5/(2+0.5)=50/2.5=20μmol/(L·min)Km的生物学意义：Km是酶的特征常数（与酶结构、底物、温度、pH有关），反映酶与底物的亲和力（Km越小，亲和力越高）；可用于判断酶的最适底物（Km最小的底物为天然底物）；在代谢途径中，Km可反映限速酶的特性。21.大肠杆菌生产人胰岛素的基因工程流程：（1）目的基因获取：人胰岛素基因由A链和B链编码（或先获取前胰岛素原基因），可通过以下方法：①从胰岛β细胞提取mRNA，反转录合成cDNA；②化学合成（已知胰岛素基因序列）；③PCR扩增（设计特异性引物从cDNA文库扩增）。（2）载体选择与改造：选择大肠杆菌表达载体（如pET系列），需具备：①启动子（如T7启动子，强诱导表达）；②多克隆位点（插入目的基因）；③抗性基因（如氨苄青霉素抗性，筛选转化子）；④融合标签（如Histag，便于纯化）；⑤终止子（确保转录终止）。（3）重组DNA构建：用限制性内切酶（如BamHI和HindⅢ）切割载体和目的基因，产生互补黏性末端；通过DNA连接酶连接，形成重组质粒。（4）转化与筛选：将重组质粒转化大肠杆菌感受态细胞（如BL21(DE3)，含T7RNA聚合酶基因）；涂布于含氨苄青霉素的平板，筛选阳性克隆；通过PCR（检测插入片段）、酶切验证（确认插入方向）或测序（验证序列正确性）鉴定。（5）表达与纯化：阳性克隆接种LB培养基，37℃培养至OD600≈0.6，加入IPTG诱导（激活T7启动子）；诱导46小时后离心收集菌体，超声破碎；通过亲和层析（Histag与NiNTA柱结合）纯化粗提液；透析去除变性剂（若蛋白以包涵体形式表达，需先变性复性）；最终获得重组人胰岛素，经活性检测（如小鼠血糖降低实验）验证功能。22.发酵罐溶氧不足的原因及解决措施：可能原因：（1）微生物方面：菌体进入对数期，代谢旺盛，耗氧量增加（呼吸强度QO2升高）；（2）培养基方面：培养基黏度增大（如多糖类物质积累），阻碍氧气扩散；（3）设备方面：搅拌转速不足（混合效果差，气液传质系数kLa降低）；通气量不足（空气流量低于需求）；空气过滤器堵塞（减少实际通气量）；（4）环境方面：发酵温度升高（溶解度随温度升高而降低）；罐压降低（氧分压下降，溶解度降低）。解决措施：（1）调整搅拌与通气：提高搅拌转速（增