合成生物学代谢工程工程师考试试卷及答案

合成生物学代谢工程工程师考试试卷及答案填空题（每题1分，共10分）1.CRISPR/Cas9系统的核心组分包括____和____。2.代谢工程中提高目标产物产量的常用策略是____关键酶表达量。3.大肠杆菌中心代谢途径不包括____（EMP/TCA/磷酸戊糖/脂肪酸合成）。4.合成生物学调控基因表达的顺式元件含启动子、____和终止子。5.酿酒酵母乙醇发酵的关键限速酶是____。6.CRISPRi技术通过表达____实现基因沉默。7.合成生物学中组装大片段DNA的无缝技术是____。8.代谢工程改造步骤包括途径分析、____、菌株构建和发酵优化。9.解除关键酶反馈抑制的常用方法是____。10.原核代谢工程模式生物除大肠杆菌外，还有____。单项选择题（每题2分，共20分）1.以下不属于基因编辑工具的是？A.CRISPR/Cas9B.TALENC.ZFND.PCR2.代谢工程中不能提高产物产量的策略是？A.过表达限速酶B.敲除副产物基因C.下调关键酶D.优化发酵条件3.酿酒酵母有氧条件下主要进行？A.乙醇发酵B.有氧呼吸C.乳酸发酵D.光合代谢4.sgRNA在CRISPR/Cas9中的作用是？A.切割DNAB.识别目标序列C.结合Cas9D.以上都是5.以下属于真核模式生物的是？A.大肠杆菌B.酿酒酵母C.枯草芽孢杆菌D.毕赤酵母（注：毕赤酵母为真核，但单选优先选常用模式）6.代谢工程核心是？A.基因测序B.代谢途径改造C.蛋白表达D.发酵放大7.CRISPRi的核心是表达？A.野生Cas9B.dCas9C.截短Cas9D.融合Cas98.以下属于厌氧发酵产物的是？A.柠檬酸B.乙醇C.琥珀酸D.苹果酸9.启动子的作用是？A.终止转录B.启动转录C.结合核糖体D.复制DNA10.无缝DNA组装技术不包括？A.GibsonB.GoldenGateC.酶切连接D.重叠延伸PCR多项选择题（每题2分，共20分）1.合成生物学基因编辑技术包括？A.CRISPR/Cas9B.TALENC.ZFND.限制酶切割2.代谢工程提高产物产量的策略有？A.过表达限速酶B.敲除副产物基因C.解除反馈抑制D.优化发酵温度3.常用模式生物包括？A.大肠杆菌B.酿酒酵母C.枯草芽孢杆菌D.拟南芥4.中心代谢途径包括？A.EMPB.TCAC.磷酸戊糖途径D.氨基酸合成5.CRISPR/Cas9组成部分有？A.Cas9蛋白B.sgRNAC.模板DNAD.引物6.调控基因表达的元件有？A.启动子B.RBSC.终止子D.增强子7.解除反馈抑制的方法有？A.关键酶定点突变B.过表达不敏感酶C.敲除调控基因D.增加底物浓度8.厌氧发酵产物包括？A.乙醇B.乳酸C.乙酸D.柠檬酸9.DNA组装技术包括？A.GibsonB.GoldenGateC.酶切连接D.重叠延伸PCR10.代谢工程应用领域包括？A.生物燃料B.医药中间体C.食品添加剂D.环境修复判断题（每题2分，共20分）1.代谢工程核心是改造代谢途径提高目标产物产量。（√）2.CRISPR/Cas9只能敲除不能插入基因。（×）3.酿酒酵母有氧下抑制乙醇发酵。（√）4.启动子强度不影响基因表达量。（×）5.过表达所有酶都能提高产物产量。（×）6.CRISPRi可实现基因可逆沉默。（√）7.大肠杆菌无mitochondria。（√）8.无缝组装可避免酶切位点限制。（√）9.代谢流分析是代谢工程重要工具。（√）10.毕赤酵母不属于代谢工程模式生物。（×）简答题（每题5分，共20分）1.简述限速酶的定义及提高其表达量的意义限速酶是代谢途径中催化速率最慢的酶，决定途径总通量。提高其表达量可解除该步骤对代谢流的限制，使更多碳源流向目标产物；避免中间代谢物积累的细胞毒性；协同其他策略（如敲除副产物基因）提升产物效率。例如乙醇发酵中过表达丙酮酸脱羧酶，可显著提高乙醇产量。2.简述CRISPR/Cas9在代谢工程中的应用CRISPR/Cas9是高效编辑工具，应用包括：①基因敲除（敲除副产物基因减少碳流失）；②基因插入/替换（整合目标途径基因）；③基因调控（dCas9沉默非必需基因优化流）；④多基因编辑（重构复杂途径）。其优势是效率高、特异性强，缩短菌株改造周期。3.简述酿酒酵母作为模式生物的优势酿酒酵母是真核模式生物，优势：①遗传背景清晰，工具成熟（CRISPR、同源重组）；②代谢完善，可合成复杂产物（乙醇、青蒿酸前体）；③安全性高（GRAS），适合食品/医药；④发酵性能优（耐高糖、高乙醇），易放大；⑤可进行蛋白翻译后修饰，表达真核酶。4.简述反馈抑制的定义及解除策略反馈抑制是终产物积累抑制关键酶活性的调控。解除策略：①关键酶定点突变（改变变构位点）；②过表达不敏感突变酶；③敲除反馈调控基因；④代谢流分流（降低终产物浓度）。例如赖氨酸合成中突变天冬氨酸激酶，可提高赖氨酸产量。讨论题（每题5分，共10分）1.讨论合成生物学与代谢工程的区别与联系区别：合成生物学侧重“设计-构建-测试-学习”（DBTL），构建人工生物系统（如基因线路）；代谢工程侧重改造现有途径优化产物。联系：合成生物学为代谢工程提供工具（CRISPR、无缝组装），代谢工程是合成生物学的重要应用（如青蒿酸合成）。两者融合推动生物制造发展，例如用合成生物学构建的人工途径，经代谢工程优化实现工业化。2.讨论代谢工程在生物燃料生产中的前景与挑战前景：①利用廉价碳源（秸秆水解糖）降低成本；②优化途径提高产量（如丁醇发酵过表达限速酶）；③开发新型燃料（异丁醇）。挑战：①复杂碳源利用效率低；②代谢流调控难，副产物积累；③发酵稳定性与放大性不足；④燃料毒性抑制微生物生长。未来需结合动态调控线路与系统生物学，解决上述问题推动产业化。答案汇总填空题1.Cas9蛋白；sgRNA2.上调3.脂肪酸合成4.核糖体结合位点（RBS）5.丙酮酸脱羧酶6.dCas97.Gibson组装8.代谢调控设计9.关键酶定点突变10.枯草芽孢杆菌单项选择题1.D2.C3.B