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2025年合成生物学研究员生物合成技术期末考试试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.以下哪种元件属于合成生物学动态调控系统中的“传感器”模块？

A.小分子响应型启动子

B.T7RNA聚合酶

C.核糖体结合位点（RBS）

D.终止子

答案：A（解析：传感器模块负责感知环境信号或代谢物浓度变化，小分子响应型启动子可通过结合特定代谢物改变转录活性，属于典型传感器元件）

2.在构建异源代谢途径时，若目标产物合成路径中存在毒性中间体，最有效的优化策略是：

A.过表达宿主自身的解毒酶

B.将毒性中间体编码基因密码子优化

C.引入动态调控元件控制毒性基因表达时序

D.增加途径末端酶的拷贝数

答案：C（解析：动态调控可通过时间或浓度依赖的方式控制毒性基因表达，避免中间体积累，比单一过表达解毒酶更具针对性）

3.用于蛋白质非天然氨基酸定点插入的技术核心是：

A.扩展遗传密码子系统

B.核糖体工程改造

C.密码子简并性利用

D.tRNA氨基酰化酶突变

答案：A（解析：通过引入正交tRNA-氨酰tRNA合成酶对，将非天然氨基酸与特定终止密码子（如琥珀密码子）关联，实现定点插入）

4.以下哪种底盘细胞更适合用于高温条件下的生物合成？

A.大肠杆菌BL21(DE3)

B.枯草芽孢杆菌168

C.嗜热栖热菌（Thermusthermophilus）

D.酿酒酵母BY4741

答案：C（解析：嗜热菌的最适生长温度通常高于60℃，其酶系统和膜结构在高温下更稳定，适合高温生物合成）

5.在代谢通量分析（MFA）中，13C同位素示踪实验的关键前提是：

A.细胞处于稳态生长阶段

B.培养基中碳源单一

C.目标代谢途径完全已知

D.同位素标记率达到100%

答案：A（解析：稳态假设是MFA模型建立的基础，确保代谢物输入输出速率平衡，同位素分布可通过质量平衡方程计算）

6.用于构建基因线路的“逻辑门”元件中，实现“与门”功能的典型设计是：

A.两个激活型启动子串联

B.一个激活型启动子与一个抑制型启动子并联

C.两个抑制蛋白竞争结合同一操作子

D.转录因子需同时结合两种效应物才能激活转录

答案：D（解析：与门要求两个输入信号同时存在时输出，转录因子需同时结合两种效应物（如小分子A和B）才能激活启动子，符合与门逻辑）

7.蛋白质定向进化中，提高突变库功能多样性的关键技术是：

A.易错PCR

B.DNA改组（DNAshuffling）

C.饱和突变

D.定点突变

答案：B（解析：DNA改组通过不同突变体基因片段的随机重组，可产生比易错PCR更丰富的功能组合，显著提高突变库质量）

8.生物正交反应的核心要求是：

A.反应在活细胞生理条件下快速进行

B.反应物与生物分子天然官能团不反应

C.产物具有可检测的信号（如荧光）

D.催化剂为生物相容性金属离子

答案：B（解析：生物正交性强调反应基团在生物体系中不与天然存在的官能团（如氨基、巯基）发生非特异性反应，确保反应特异性）

9.合成生物学中“底盘细胞驯化”的主要目的是：

A.提高细胞对目标产物的耐受性

B.增强细胞生长速率

C.简化细胞代谢网络

D.降低培养基成本

答案：A（解析：驯化通过适应性实验室进化（ALE）等方法，使底盘细胞耐受高浓度目标产物或毒性中间体，提高生产强度）

10.基于CRISPR的基因组编辑技术中，实现基因转录激活（CRISPRa）的关键改造是：

A.使用失活的Cas9（dCas9）融合转录激活结构域

B.设计靶向基因启动子区的sgRNA

C.敲除宿主自身的转录抑制因子

D.提高Cas9蛋白的表达量

答案：A（解析：dCas9保留DNA结合能力但失去切割活性，融合VP64等激活结构域后，可靶向结合基因启动子区并激活转录）

二、填空题（每空1分，共20分）

1.合成生物学中常用的“基因回路”设计需满足三个基本要素：________、________和________。

答案：输入信号感知模块、信号处理模块、输出响应模块

2.异源代谢途径在底盘细胞中的适配性优化通常包括________、________和________三个层面。

答案：密码子优化、辅酶偏好性匹配、代谢中间体毒性缓解

3.蛋白质从头设计的关键步骤包括________、________和________。

答案：目标结构建模、氨基酸序列设计、实验验证与优化

4.动态调控系统常用的信号分子可分为________（如乙酰磷酸）和________（如N-乙酰高丝氨酸内酯）两类。

答案：内源性代谢物、群体感应分子

5.生物合成中“非天然产物”的合成策略主要有________（如扩展代谢途径）和________（如从头设计酶