CO2固定的合成生物学-生物通

2024年研究生考试考研植物生理学与生物化学(414)复习试卷(答案在后面)一、选择题（植物生理学部分，10题，每题2分，总分20分）1、下列关于光合作用中光反应的描述，错误的是：A、光反应发生在叶绿体的类囊体膜上B、光反应需要光能将ADP和无机磷（Pi）合成ATPC、光反应不涉及氧气的产生D、光反应通过水的光解产生ATP和NADPH2、在植物生物化学中，下列哪种酶通常参与蛋白质的合成？A、RNA聚合酶B、DNA聚合酶C、转氨酶D、核糖体3、以下关于植物激素的描述，正确的是：A、赤霉素的作用是促进细胞伸长，抑制种子萌发B、脱落酸的作用是促进果实成熟，抑制植物生长C、生长素的作用是促进细胞分裂，抑制细胞伸长D、细胞分裂素的作用是促进细胞伸长，抑制叶绿素合成4、下列哪种物质不是植物激素？A. 赤霉素B. 细胞分裂素C. 生长素D. 叶绿素5、在植物细胞壁合成过程中，下列哪种酶起到关键作用？A. 淀粉合酶B. 纤维素合酶C. ATP合成酶D. 氧化还原酶6、下列哪种代谢途径与植物对逆境的适应无关？A. 脱水素的合成B. 抗冻蛋白的表达C. 脂肪酸的β-氧化D. 热激蛋白的产生7、植物光合作用中，叶绿体类囊体薄膜上的光反应主要产生以下哪种物质？A、ATPB、NADPHC、CO2D、O28、在植物生物化学中，以下哪个化合物不属于植物体内的初级代谢产物？A、葡萄糖B、氨基酸C、脂肪酸D、叶绿素9、以下哪种酶催化植物细胞壁的合成？A、纤维素酶B、果胶酶C、半乳糖醛酸酶D、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶10、下列哪种物质在植物细胞内作为第二信使参与信号转导过程？A、cAMPB、RNAC、ATPD、DNA二、实验题（植物生理学部分，总分13分）题目：请设计一个实验方案，以探究植物光合作用过程中光合产物分配对植物生长的影响。

实验材料为同种植物的不同品种（品种A和品种B），实验条件为光照、温度、水分等均适宜。

实验步骤：1.将品种A和品种B的植物幼苗种植在相同的培养箱中，保证光照、温度、水分等条件一致。

·大家专版·江会锋，２００８年中科院昆明动物研究所获博士学位，攻读博士期间在美国Ｃｏｒｎｅｌｌ大学交流访问一年，之后在美国Ｃｏｒｎｅｌｌ大学进行博士后研究。

２０１２年回国受聘于中国科学院天津工业生物技术研究所，研究员，中国科学院系统微生物工程重点实验室副主任。

主要研究方向为代谢合成生物学，重点研究自然界蛋白质起源与进化的基本规律，开发蛋白质功能元件的理性改造与设计新方法。

以新酶设计为核心，发掘改造植物天然产物合成关键基因，优化酵母基因组代谢网络，构建高效的植物天然产物合成细胞工厂，为颠覆植物天然产物的生产模式奠定基础；设计创造一碳生物合成新酶，创建从一碳到多碳化学品的生物合成途径，为变革生物制造原料路线奠定基础。

近年来参与国家９７３计划、国家８６３计划、国家自然科学基金、天津市科技支撑计划等科研项目，在ＮａｔｕｒｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ＡＣＳＳｙｎｔｈｅｔｉｃＢｉｏｌｏ ｇｙ等期刊上发表论文４０余篇，申请国内国际专利３０余项。

　基金项目：中国科学院重点部署项目（ＺＤＲＷ ＺＳ ２０１６）　作者简介：江会锋　男，研究员，博士，博士生导师。

主要研究方向为合成生物学。

Ｔｅｌ：０２２ ２４８２８７３２，Ｅ ｍａｉｌ：ｊｉａｎｇ＿ｈｆ＠ｔｉｂ．ｃａｓ．ｃｎ　收稿日期：２０２０ ０２ ２３生物固碳途径研究进展江会锋１，刘玉万１，杨巧玉１，２（１．中国科学院天津工业生物技术研究所系统微生物工程重点实验室，天津　３００３０８；２．中国科学院大学，北京　１０００４９）摘　要　生物固碳是地球碳循环过程的重要组成部分。

自然界已经发现了六条天然生物固碳途径，但自然途径不仅能量利用效率低下，而且人工改造提升固碳效率难度大。

随着合成生物学的发展，新的人工固碳途径不断涌现。

相对于天然途径，人工固碳途径具有路线短、耗能少、原子经济性高等优点，有望在不久的将来能够替代天然固碳途径，实现固碳效率的大幅提高，是解决人类能源与环境问题的有效途径之一。

2022年华南农业大学生物科学专业《微生物学》期末试卷B(有答案）一、填空题1、产甲烷细菌的细胞壁不含______，它属于______。

2、病毒一步生长曲线有三个最重要的特征参数，即______期（包括______期和______期）和______期的长短以及______的大小。

3、一切生物，在新陈代谢的本质上既存在着高度的______，又存在着明显的______。

4、蓝细菌的培养可用______培养基。

5、酵母菌中，有性生殖可以产生的孢子有______孢子或______孢子。

6、1347年的一场由______引起的瘟疫几乎摧毁了整个欧洲，有1/3的人（约2500万人）死于这场灾难。

7、获得微生物同步生长的方法主要有两类：① ______，如______等；② ______，如______等。

8、自然界的碳素循环主要包括______和______两个过程。

9、线粒体的核糖体在大小上类似于原核生物的核糖体，线粒体与细菌之间的近缘关系，支持真核的细胞器（线粒体、叶绿体）是由______演化出来的假设。

10、IgG在木瓜蛋白酶的作用下，可产生2个相同的______（符号为______）和1个______（符号为______）。

二、判断题11、通过电子显微镜的深入研究，发现放线菌的孢子丝可通过凝聚分裂和横隔分裂两种方式形成成串的分生孢子。

（）12、实验室做固体培养基时，常加1.8%的琼脂作凝固剂，做半固体培养基时，琼脂加入量通常是0.5%。

（）13、由于固氮酶对氧的极度敏感，因此，凡能固氮的微生物都是厌氧菌。

（）14、与其他微生物相似，同种病毒粒或噬菌体个体间，也存在生长期（即年龄）和形态上的差别。

（）15、真菌的每一段菌丝都可以发展成为一个新的菌体。

（）16、在同种微生物的不同菌株间，一些非分类鉴定特征如代谢产物的种类和数量等也总是比较接近的。

（）17、至今研究过的抗生素，其效价都是定为1μg纯化合物为1个单位。

co2在生物合成中循环利用CO2在生物合成中循环利用一、引言二氧化碳（CO2）是一种重要的温室气体，它的排放是导致全球变暖的主要原因之一。

然而，在自然界中，CO2也扮演着生物合成的重要角色，通过光合作用和其他生物过程，CO2能够被转化为有机物，并在生态系统中循环利用。

本文将探讨CO2在生物合成中的循环利用过程及其意义。

二、光合作用中的CO2循环利用光合作用是一种生物合成过程，其中植物利用太阳能将CO2和水转化为有机物（如葡萄糖）和氧气。

在光合作用中，CO2被植物吸收，并在叶绿体中与水进行反应，产生氧气并释放出化学能。

这种反应需要光能和叶绿素的催化作用。

光合作用中的CO2循环利用是地球上生物多样性的基础。

通过吸收大量的CO2，植物能够减少大气中的温室气体浓度，缓解全球变暖的问题。

同时，光合作用还能提供氧气，维持地球上动植物的生存环境。

三、细菌和植物的CO2固定除了光合作用，一些细菌和植物也通过其他途径固定CO2，将其转化为有机物。

例如，某些细菌利用化学能或热能来固定CO2，产生有机物。

此外，一些植物也能在缺氧条件下固定CO2，将其转化为有机酸。

这些细菌和植物在某些特殊环境中起到重要的生态功能，维持着生态系统的稳定。

四、CO2在生物合成中的重要性CO2在生物合成中的循环利用不仅有助于减少大气中的温室气体浓度，还能为生物提供能量和有机物。

通过将CO2转化为有机物，生物能够获得所需的碳源，并利用这些有机物进行生长和繁殖。

此外，CO2在生物合成中也起到调节生物代谢和维持生态平衡的作用。

五、CO2循环利用的应用CO2的循环利用在现代工业和农业中也具有重要意义。

例如，CO2可以用作温室气体肥料，促进植物生长。

同时，CO2还可以用于制造化学品、燃料和建筑材料等。

这些应用有助于减少CO2的排放，同时提高资源利用效率。

六、CO2循环利用的挑战和前景CO2的循环利用面临一些挑战。

首先，CO2的固定和转化过程需要消耗能量，如何提高能源利用效率是一个重要问题。

CO2固定化的途径介绍二氧化碳(CO2)是一种被广泛认定为主要温室气体的物质，对全球气候变化和环境污染有着重要影响。

随着人类经济的发展和工业生产的增加，CO2排放速度急剧增加。

因此，寻找可行的CO2固定化途径已成为当前的热门研究方向之一。

本文将深入探讨CO2固定化的途径，并介绍相关的技术和方法。

二级标题一：生物固定化生物固定化是利用生物体或酶类催化剂将CO2转化为有机化合物的过程。

以下是一些常见的生物固定化途径：三级标题一：光合作用光合作用是指植物和一些微生物利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程。

通过加强植被覆盖，增加森林、草原等绿地面积，可以增加光合作用过程中CO2的固定化效率。

三级标题二：微生物代谢一些微生物具有将CO2转化为有机物质的能力。

例如，甲烷生成细菌可以通过还原二氧化碳产生甲烷，这是一种可再生的燃料。

此外，有一些细菌可以利用CO2合成有机酸，如用于生产乙酸的乙酸菌和丙酸菌。

三级标题三：生物炭生物炭是利用生物质热解过程中产生的副产物，其中含有高浓度的固碳化合物。

生物炭可以作为土壤改良剂，在农业领域中应用，可有效地固定和存储CO2。

二级标题二：化学固定化化学固定化是利用化学反应将CO2转化为有机化合物或无机质的过程。

以下是一些常见的化学固定化途径：三级标题一：CO2捕捉与封存 (Carbon Capture and Storage, CCS)CCS是指将CO2从燃烧排气中捕获并封存到地下储层中的技术。

目前，已经开发出多种CCS技术，包括化学吸收、膜分离和固体吸附等方法。

CCS技术可以减少大气中CO2的浓度，同时为高排放行业提供了一种减排途径。

三级标题二：CO2电化学还原CO2电化学还原是通过加入适当的电流和电位，在电解池中将CO2还原为有机物或其他有价值的化合物的过程。

该技术可以实现CO2的高效固定化，并且产生的有机物可以用于合成燃料、化学品等。

三级标题三：人工光合作用人工光合作用是通过模仿植物光合作用过程，利用催化剂和太阳能将CO2转化为有机物。

研究生考试考研植物生理学与生物化学(414)复习试题(答案在后面)一、选择题（植物生理学部分，10题，每题2分，总分20分）1、植物体内负责CO2固定和光合磷酸化反应的细胞器是：A、线粒体B、叶绿体C、内质网D、高尔基体2、在植物生物化学中，以下哪种物质不是光合作用初级产物？A、葡萄糖B、三磷酸腺苷（ATP）C、还原型辅酶NADPHD、丙酮酸3、植物细胞中，以下哪种酶是光合作用过程中催化水的光解反应的关键酶？A、光合色素B、ATP合酶C、NADP+还原酶D、水光解酶4、题目：下列关于植物细胞呼吸的描述，错误的是：A. 植物细胞呼吸是细胞获取能量的主要途径。

B. 有氧呼吸和无氧呼吸都是植物细胞呼吸的方式。

C. 有氧呼吸产生的主要产物是水。

D. 无氧呼吸的最终产物是酒精和二氧化碳。

5、题目：以下哪种酶与植物光合作用的碳反应有关？A. ATP合成酶B. 磷酸戊糖途径中的酶C. 光合作用中的光反应酶D. 水合酶6、题目：以下哪种植物激素与植物的生长发育无关？A. 赤霉素B. 脱落酸C. 细胞分裂素D. 茁长素7、下列哪种物质是植物光合作用中的光反应阶段产生的？A. ATPB. NADPHC. ADPD. GTP8、植物细胞中，哪种酶在光合作用的暗反应中起关键作用？A. 蛋白质合成酶B. 脱氢酶C. 磷酸化酶D. 磷酸甘油酸激酶9、植物细胞中，哪种色素在光合作用中主要吸收蓝光和红光？A. 叶绿素aB. 叶绿素bC. 胡萝卜素D. 叶黄素10、下列关于光合作用过程中光反应和暗反应的描述，正确的是（）A. 光反应发生在叶绿体的类囊体膜上，暗反应发生在叶绿体基质中B. 光反应需要光能，暗反应需要ATP和NADPHC. 光反应产生ATP和NADPH，暗反应消耗ATP和NADPHD. 光反应和暗反应可以独立进行，互不影响二、实验题（植物生理学部分，总分13分）题目：利用分光光度法测定叶绿素含量实验目的：学习利用分光光度法测定叶绿素含量的原理和方法。

第五章微生物的代谢一、名词解释：01.新陈代谢（metabolism）：简称代谢，泛指发生在活细胞中的各种化学反应的总和，也是生物细胞与外界环境不断进行物质交换的过程。

包括合成代谢和分解代谢，它是推动生物一切生命活动的动力源。

02.合成代谢（anabolism）：又称同化作用。

微生物从环境吸收营养物质，在细胞内合成新的细胞物质和贮藏物质，并储存能量，建立生长、发育的物质基础的过程。

03.分解代谢（catabolism）：又称异化作用。

微生物分解营养物质，释放能量，供给同化作用、机体运动、生长和繁殖等生命活动所用，产生中间代谢产物，并排泄代谢废物和部分能量的过程。

04.生物氧化（biological oxidation）：分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系列的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程，这个过程也称为生物氧化。

05.呼吸作用（respiration）：微生物在降解底物的过程中，将释放的电子交给电子载体，再经过电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程。

06.有氧呼吸（aerobic respiration）：以分子氧作为氢和电子的最终受体的生物氧化过程，称为好氧呼吸或有氧呼吸。

07.无氧呼吸（anaerobic respiration）：又称为厌氧呼吸，在无氧的条件下，微生物以无机氧化物作为最终氢和电子受体的生物氧化过程。

08.发酵（fermentation）：狭义发酵：在无外源氢受体的条件下，细胞有机物氧化释放的[H]或电子交给某一内源性的中间代谢物，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。

即电子供体是有机物，而最终电子受体也是有机物的生物氧化过程。

广义发酵：泛指任何利用微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料的一类生产方式。

09.底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）：物质在生物氧化过程中，常生成一些有高能键的化合物，这些化合物可直接偶联A TP或GTP的合成，这种产生ATP等高能键的方式称为底物水平磷酸化。

命题点2CO2固定方式的比较及光呼吸1．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的方式比较(1)比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式相同点：都对CO2进行了两次固定。

不同点：C4植物两次固定CO2是空间上错开；CAM植物两次固定CO2是时间上错开。

(2)比较C3、C4、CAM途径C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。

2．光呼吸(1)发生原因：Rubisco是一种双功能酶，当CO2/O2的值高时，可催化C5固定CO2合成有机物；当CO2/O2的值低时，可催化C5结合O2发生氧化分解，消耗有机物，此过程称为光呼吸。

(2)一定条件下光呼吸使光合效率下降25%～30%，抑制光呼吸的措施：适当降低环境中O2浓度或提高CO2浓度。

(3)光呼吸对植物有重要的正面意义，在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少。

其生理作用体现在：①光呼吸是高耗能反应，可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP。

②光呼吸的产物有CO2，可以弥补CO2不足，维系暗反应，暗反应也可以消耗掉NADPH和ATP。

③正常光照下体内产生乙醇酸是不可避免的，乙醇酸对细胞有毒害作用，而光呼吸可以消耗乙醇酸。

(4)光呼吸与细胞呼吸的比较项目光呼吸细胞呼吸(有氧呼吸)底物C2化合物糖类等有机物发生部位过氧化物酶体、线粒体、叶绿体细胞质基质、线粒体反应条件光照光或暗都可以能量消耗能量产生能量共同点消耗O2、释放CO21．(2021·全国乙，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。

这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。

回答下列问题：(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有__________________________，光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和____________释放的CO2。

二氧化碳生物制
二氧化碳生物制（Carbon（Dioxide（Bioconversion）是指利用生物学的方法将二氧化碳 CO2）转化为有用的化学物质或生物燃料的过程。

这一过程通常涉及利用微生物、植物或其他生物体的代谢途径，将CO2固定并转化为有机化合物。

以下是一些二氧化碳生物制的主要方法和应用领域：
1.植物光合作用：（自然界中，植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气，其中光合作用中的碳固定过程是将二氧化碳转化为有机物的重要步骤。

2.微生物发酵：（一些微生物，如细菌和酵母，具有能够利用CO2进行发酵的能力。

这些微生物可以被工程改造，以生产化学品、酒精或其他有用的产物。

3.甲烷氧化细菌：（一些特定的细菌能够利用甲烷（ CH4）和二氧化碳进行代谢，产生有机化合物。

这些细菌在一些环境中发挥了重要的生态作用，并被研究用于二氧化碳生物制的应用。

4.光合细菌：（光合细菌是一类可以在没有光照的条件下进行光合作用的微生物，它们能够利用光合作用产生的氢气来还原CO2，形成有机物。

5.电合成：（通过电合成技术，使用电能将二氧化碳还原为有机化合物。

这一过程通常涉及利用电极上的微生物或催化剂进行电化学反应。

二氧化碳生物制有望在减缓气候变化、减少温室气体排放和生产可再生能源等方面发挥积极作用。

然而，目前这一领域仍然面临一些挑战，如效率提高、产物纯度、经济可行性等。

研究人员正在努力开发新的生物技术和工程方法，以推动二氧化碳生物制的发展。

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