科学与技术形考任务二.docx

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科学与技术形考任务二

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一、填空题　（每题1分，共10分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）

题目1

完成

满分10.00

题干

1．原子的围是________m。

2.原子核的围是________m。

3.夸克的的围________m。

4．原子能释放的方式有三种，分别是原子核衰变、________、原子核聚变。

5.在原子能三种释放形式中，其中利用最多是________？

6．核电站是利用________反应所放出的核能，驱动汽轮发电机组进行发电的设施。

７．三大合成高分子材料是塑料、合成纤维、　　　　　　　。

８．分子生物学诞生的标志是                           。

９．蛋白质的基本结构单位是      。

10.核酸的基本单位是      。

1、10-10

2、10-14-10-15

3、 10-20

4、 原子核裂变

5、 裂变

6、 原子核裂变

7、 合成橡胶

8、 DNA双螺旋结构的分子模型的确立

9、 氨基酸

10、核苷酸

二、名词解释（每题3分，共18分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）

题目2

完成

满分18.00

题干

1．原子核

2．核能

3．纳米材料

4．超导材料

5．细胞全能性

6．基因工程

1、原子核：

尺度为10-14—10-15m大小的，由质子和中子组成的原子的中心区只有原子的万分之一大小，这里却是原子中的全部正电荷和近全部质量集中区，也是核外电子环绕运动的中心。

2、核能：

核能即原子能，它是原子结构发生变化而释放的能量。

通常的化学反应，仅涉及原子与原子之间相互结合关系的变化，而原子核不发生变化。

在原子核反应中，原子核的组成部分（中子和质子）的相互关系发生变化。

由于这些粒子之间结合的紧密程度，远远大于原子间结合的紧密程度，因此核反应中的能量变化比化学反应大几百万倍。

3、纳米材料：

纳米是1m的十亿分之一，即10-9m.纳米材料就是用特殊的方法将材料颗粒加工到纳米级，再用这种超细颗粒制造人们需要的材料。

目前纳米材料有四种，纳米材料表现出奇特的性能。

4、超导材料：

在一定条件（温度）下能导致导电材料的电阻趋仅近于零的现象叫超导现象，能产生电阻趋近于零现象的材料称为超导材料。

此温度称：

临界温度。

5、细胞的全能性：

是指每一个细胞中都包含着产生一个完整机体的全套基因，在适宜条件下，能形成一个新的个体。

6、基因工程：

在基因水平上,采用与工程设计类似的方法,按人的需要进行设计,然后按设计方案创建出具有某种新的性状的生物新品系,并使之能稳定地遗传给后代.。

三、简答题（每题7分，共21分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）

题目3

完成

满分7.00

题干

爱因斯坦质能关系式说明了什么？

答：

爱因斯坦在关于狭义相对论的第二篇短文中论述了质量与能量的关系。

△E＝（△m）c2公式中E为能量，m为质量，c为光速。

光的速度为c=3×105km/s，是一切物质运动速度的最大极限。

从公式中可以看出，物体的能量每增加△E，相应的惯性质量也必定增加△m＝△E/c2；反之，每减少△m的质量，就意味着释放出△E＝（△m）c2的巨大能量。

也就是说：

质量与能量是等价的，是可以相互转化的，少量的质量能够转换为十分巨大的能量。

这是一个惊天动地的理论，它揭开了宇宙的一个巨大奥妙，为核能的利用奠定了理论基础。

因此，这一质能关系公式被后人称为“改变世界的方程”。

题目4

完成

满分7.00

题干

简述生物技术的定义与围。

答：

生物技术也可称为生物工程，它是在分子生物学、细胞生物学和生物化学等的理论基础上，建立起来的一个综合性技术体系。

生物技术可分为传统生物技术和现代生物技术两大类，传统生物技术是应用发酵、杂交育种等传统的方法来获得需要的产品，现代生物技术是以生物化学或分子生物学方法改变细胞或分子的性质而获得需要的产品。

这也是我们一般所认为的生物技术。

随着显微镜的发明和微生物的发现，二战期间抗生素的特殊需求，DNA双螺旋结构的发现，现代生物技术的雏形逐步形成，20世纪70年代DNA体外重组的成功，标志着现代生物技术的正式诞生。

根据操作的对象和技术，现代生物工程一般包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程，其中，基因工程技术是现代生物技术的核心技术。

题目5

完成

满分7.00

题干

简述现代化学发展的特点。

现代化学发展的特点是精、深、细、多学科，综合化。

研究对象由静态向动态发展。

研究层面由宏观向微观发展。

研究结果又描述性到推理性，研究方法由定性到定量。

经过约200多年的努力，化学进入现代时期。

总结起来说现代化学有五大特点：

（1）化学家对物质的认识和研究，从宏观向微观深入。

20世纪以来，化学家已用实验打开原子大门，深入地了解原子部的情况，并且用量子理论探讨原子的电子排布、能量变化等。

就是对复杂的化学反应来说，也可以测量反应机理，了解反应过渡态的情况以及分子、原子间能量的交换。

（2）从定性和半定量化向高度定量化深入。

虽然近代化学也曾广泛地使用各种定量化工具，但是还只能说停留在定性和半定量化水平。

本世纪60年代后，电子计算机大规模地引进化学领域，用它来计算分子结构已取得巨大的成功。

如今任何化学论文如无详尽的定量数据就难以发表，发表了也难取得公认。

而且如今化学实验的精密度愈来愈高，几乎所有仪器都是定量化的，有的还用电子计算机来控制。

　　（3）对物质的研究从静态向动态伸展。

近代化学对物质的研究基本上停留在静态的水平或从静态出发，推出一些动态情况。

例如，从热力学定律出发，通过状态函数的变化，从始态及终态情况推断反应变化中一些可能情况。

现代化学已摆脱这种间接研究推理，而采用直接的方法去了解或描述动态情况，特别是激光技术、同位素技术、微微秒技术、分子束技术在现代化学里的大规模应用。

化学家目前已能了解皮秒微粒运动的情况，反应中化学键的断裂以及能量交换等情况。

特别值得一提的是有关动态薛定谔方程的研究，一旦成功它将会为动态研究开辟光辉前景。

　　（4）由描述向推理或设计深化。

近代化学几乎全凭经验，主要通过实验来了解和阐述物质。

虽然也有一些理论如溶液理论、结构理论等可以指示研究方向，但总体来说近代化学基本上是描述性的。

原来化学中四大学科（无机化学、有机化学、分析化学、物理化学）彼此存在很大独立性。

然而现代化学已打破传统的界限，化学不仅自身各学科相互渗透，而且跟物理、生物、数学、医学等学科相互交融和渗透。

特别是近年量子化学的发展，已渗透到各学科，使化学摆脱历史传统，可以预先预测和推理，然后用实验来验证或合成。

例如，当今许多高难度的合成工作都事先根据理论设计，然后决定合成路线。

著名的维生素B12的合成工作就是一个典，它标志着化学已从描述向设计飞跃。

　　（5）向研究分子群深入。

近代化学对化学的研究通常只停留在一个或几个分子间的作用。

即所谓0级、1级、2级、3级反应，对多分子的反应是无能为力的。

但是近代化学远远不能满足实际需要了，特别是研究生物体的化学反应，就要研究多个分子甚至一大群分子间的反应了。

例如，一个活细胞往往需要几十种酶作催化剂，同时催化许多化学反应。

因此研究分子群关系，已成为现代化学的一个特点。

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四、论述题（每题12分，共36分）

题目6

完成

满分12.00

题干

为什么说核能是高效、清洁和安全的能源？

（1）核能是高效的能源，一千克天然铀所能够发出的电量是同量木材，煤，石油等燃料所发电量的万倍以上，也是太阳能，水能等天然能源发电量的万倍以上。

所以可以看出核能比其它天然和石化能源高效。

（2）核能是清洁的能源，一座的核电站每年卸出的燃烧后的乏燃料所产生的污染要比一座同功率的燃煤电站所产生的污染要小得多。

当然，由于核电站的乏燃料都是放射性元素，处理时要解决特殊的科学技术问题。

但总量少、总容积小是其基本特点。

一座1000MW的核电站每年卸出的燃烧后的核燃料（称作乏燃料）30余吨，大部分经处理后可回收利用，仅余50kg的待处理“废物”。

放射性元素总量少、总容积小是基本特点。

与次相比，一座同功率的燃煤电站每年需耗煤200余万吨，向环境排放的废物有650万吨CO2，1.7万吨SO2，4000吨NOx及28吨烟灰。

在烟灰中约含400t有度的重金属，如砷、汞、铅、镉，还有0.68g镭、4.3吨钍及2吨铀放射性物质随烟灰排放到大气中。

煤电站排出的气体中，二氧化硫及氮氧化物是造成酸雨的根源。

二氧化碳则是影响全球大气环境的温室气体，均属应限制及减少排放的对象。

二氧化硫对人体的健康是极为有害的。

上述排放量约为人群致死剂量的1/10。

　　（3）核能是安全的能源，核电站和原子弹所用的核燃料浓度不同，工作原理不同，不会发生类似原子弹的爆炸现象。

核电站的乏燃料中的放射性物质被层层包围在包壳，压力壳和安全壳三道屏障，不会释放出来危害人类和生物。

人类的生活环境本来就存在天然放射性，来自于土壤、居室、空气及宇宙线，这些放射性称为“天然本底”。

由于核电站对核燃料在反应堆、外的整个循环过程中，都采取了严密的与环境隔离的措施，周围居民受放射性污染只比“天然本底”增加百分之一，而煤电站对煤的吞吐量大，没有隔离防护措施，随烟灰排放的放射性对周围居民的影响比“天然本底”高一倍，其放射性也比核电站大得多。

另外，核电站动力堆的核燃料中，铀-235的浓度一般只占3%~4%，不具备原子弹那样的爆炸条件。

而且反应堆外还有三道屏障，不会让放射性物质排放出去。

历史上的美国三里岛事故和前苏联（乌克兰境）切尔诺贝利事故，是由于人为的操作不当造成的，总结这些经验教训，核电站的安全乃是有充分保证的。

题目7

完成

满分12.00

题干

当代新材料发展方向是什么？

随着社会的进步，人类总是不断地对材料提出新的要求。

当今新材料的发展有以下几点：

（1）结构与功能相结合。

即新材料应是结构和功能上较为完美的结合。

（2）智能型材料的开发。

所谓智能型是要求材料本身具有一定的模仿生命体系的作用，既具有敏感又有驱动的双重的功能。

　　（3）少污染或不污染环境。

新材料在开发和使用过程，甚至废弃后，应尽可能少地对环境产生污染。

　　（4）能再生。

为了保护和充分利用地球上的自然资源，开发可再生材料是首选。

　　（5）节约能源。

对制作过程能耗较少的，或者新材料本身能帮助节能的，或者有利于能源的开发和利用的新材料优先开发。

       （6）长寿命。

新材料应有较长的寿命，在使用的过程中少维修或尽可能不维修。

材料是人们用来制造有用物品的各种物质。

是人类生产和生活的物质基础，也是社会生产力的重要因素。

而新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料。

新材料是能源工业、信息技术发展的物质基础和前提。

也是其它新技术的直接载体和根本动力。

新材料的发展将促进包括新材料产业在的高新技术产业的形成与发展，同时还将带动传统产业和支柱产业的改造和产品的升级换代,

新材料成为其他高新技术发展的支撑和先导，其研究水平和产业化规模已成为衡量一个国家和地区经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。

在现代社会的经济生活中，诸多高新技术产品都是与新材料、新能源技术的发展密切相关。

例如，在新材料技术领域，高温结构材料、多功能材料、超导材料、激光材料、生物材料等高性能材料的开发与利用已经获得突飞猛进的发展。

材料技术为航空、航天工业提供了强度更高、刚性更好、质量更轻的新型材料；先进陶瓷材料极大地扩展了它的应用围和领域，从而使它成为末来工业重要的原材料。

据专家估计，用陶瓷材料替代金属材料制作发动机部件，将使发动机耗油量减少30％以上；电子信息材料的发展促进了信息产业的发展，使信息产业成为许多国家的支住性产业；超导材料实现了陶瓷无机材料的无电阻状态，而超导技术的广泛应用使许多方面发生着飞跃式的发展；激光和光导纤维材料技术的发展，正在把人类带人光通信的时代；生物材料为人类提供了新的医疗手段，并且创造着人类健康新概念；而纳米技术则通过对原有各类材料进行纳米级结构单元的重组，极大地改进了原有材料的性能与功能。

　　 由此可见，新材料技术已经成为推进一个国家产业升级，影响产业结构变化的重要因素，新材料的开发与利用也正在成为一个国家重要的支柱性产业。

题目8

完成

满分12.00

题干

目前生物技术的应用主要在哪几个方面？

试举例三个方面。

      伴随着生命科学的新突破，现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域，产生了巨大的经济和社会效益。

例如，在食品方面。

食品生产是世界上最大的工业之一，食品生物技术包含的容很广，如提高食品产量和质量、开拓食品种类等。

     首先，生物技术被用来提高生产效率，从而提高食品产量。

例如，现代发酵工程可以认为是从传统的酿造业脱胎而来，然而，现代发酵工程与传统的酿造业已经是不可同日而语的两回事了。

作为人们的重要调味品之一的酱油，世界上不少地方至今仍用传统的酿造工艺进行生产，但那可是一个很繁琐、很费时的过程，从发酵、晒酱、泡酱，直到取得成品酱油，需要半年到一年的时间。

在20世纪80年代，日本的一家公司用现代的发酵工程取而代之。

他们的做法是将一种耐乳酸细菌和一种酵母菌一起固定在海藻酸钙凝胶上，再装入制造酱油的发酵罐。

从原料到成品的周期还不满3天！

      其次，生物技术可以提高食品质量。

例如，由于人体吸收过量的砂糖会增加脂肪的积累，引起肥胖、高血压、糖尿病、心血管等疾病，因此许多甜味食品中使用高果糖浆来代替蔗糖。

高果糖浆以淀粉为原料，生产过程中先后使用了α－淀粉酶、糖化酶和异构化酶，随着固定化酶的研究和应用的发展，从1973年起，便开始采用固定化酶（或含酶菌体）生产高果糖浆。

目前世界上每年淀粉糖的用量与日俱增，其中70％是高果糖浆，而砂糖用量逐年下降。

可以说高果糖浆的生产是食糖工业的一场革命，又是酶工程在工业生产中最成功、规模最大的应用。

       第三，生物技术还用于开拓食品种类。

例如，蛋白质是构成人体组织的主要材料，每个人在一生中要吃下约1.6吨蛋白质。

然而，蛋白质是地球上最为缺乏的食品，按全世界人口的实际需要计算，每年缺少蛋白质的数量达3000～4000万吨。

利用生物技术生产单细胞蛋白为解决这一问题提供了一条可行之路。

所谓单细胞蛋白，是指由单细胞的微生物生产出来的蛋白质。

微生物体含有丰富的蛋白质，按干重计算，酵母菌的蛋白质含量为45%~55%，细菌的蛋白质含量更是高达60%~80%，而农作物中含蛋白质量最高的是大豆，它的蛋白质含量也不过是40%左右，另外，微生物的繁殖速度很快，因此，通过微生物获取蛋白质比种植业和养殖业快得多。

以发酵工程来生产单细胞蛋白是不太复杂的事，关键是选育出性能优良的酵母菌或细菌。

这些微生物迅速繁殖，一天里要繁殖十几代甚至几十代。

每一代新生的微生物又会拼命吞噬“食物”，合成蛋白质，并繁殖下一代……当然，这些过程都是在发酵罐里完成的。

人们通过电脑严密地控制着发酵罐的发酵过程，不断加入水和营养物（甲醇、甲烷、纤维素……），不时取出高浓度的发酵液，用快速干燥法制取成品——单细胞蛋白。

20世纪60年代，英国率先实现了单细胞蛋白的工业化生产。

此后，日本、美国、法国、前苏联、德国相继建立了生产单细胞蛋白的工厂。

目前，全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨，质量也有了重大突破，从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。

信息文本

五、小论文（二选一，15分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）

题目9

完成

满分15.00

1.在“朋友圈”做一调查，说明生物技术在生活中的应用。

（至少3例，800字以上）

2.用关键词“高科技、新材料、新生活”写一篇心得文章。

（800字以上）

1答：

通过“朋友圈”的调查，得出生物技术在生活中有广泛的应用：

生物技术在医药卫生领域的应用主要有以下三个方面:

1、生物技术解决了过去用常规方法不能生产或者生产成本特别昂贵的药品的生产技术问题，开发出了一大批新的特效药物，如胰岛素、干扰素（IFN）、白细胞介素-2（IL-2）、组织血纤维蛋白溶酶原激活因子（TPA）、肿瘤坏死因子（TNF）、集落刺激因子（CSF）、人生长激素（HGH）、表皮生长因子（EGF）等等，这些药品可以分别用以防治诸如肿瘤、心脑肺血管、遗传性、免疫性、分泌等严重威胁人类健康的疑难病症，而且在避免毒副作用方面明显优于传统药品。

2、生物技术是研制出了一些灵敏度高、性能专一、实用性强的临床诊断新设备，如体外诊断试剂、免疫诊断试剂盒等，并找到了某些疑难病症的发病原理和医治的崭新方法。

我国的单克隆抗体诊断试剂市场前景良好。

3、生物技术是基因工程疫苗、菌苗的研制成功直至大规模生产为人类抵制传染病的侵袭，确保整个群体的优生优育展示了美好的前景。

我国开发重点是乙肝基因疫苗。

现代生物技术以再生的生物资源为原料生产生物药品，从而可获得过去难以得到的足够数量用于临床的研究与治疗。

如1克胰岛素（h-Insulin）要从7.5公斤新鲜猪或牛胰脏组织中提取得到，而目前世界上糖尿病患者有6000万人，每人每年约需1克胰岛素，这样总计需从45亿公斤新鲜胰脏中提取，这实际上办不到的，而生物技术则很容易解决这一难题，利用基因工程的"工程菌"生产1克胰岛素，只需20升发酵液，它的价值是不能用金钱来计算的。

20世纪70年代以来，生物科学的新进展，新成就层出不穷。

从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展:

在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质;

在宏观方面，生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。

我们知道，人类的许多疾病都与基因有关。

在基因水平上对人类的疾病进行诊断和治疗，是科学家们正在探求的另一个重大课题。

为了弄清人类约10万个基因的结构和功能，美国从1988年开始实施“人类基因组计划”，目前这项研究已经成为国际间合作的一项重大科研课题。

生物工程在农业生产上的应用前景更为诱人，1988年，中国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒的基因，并且将这种基因导人烟草等作物的细胞中，得到了抵抗病毒能力很强的作物新系，1989年，中国科学家成功地将人的生长激素基因导人鲤鱼的受精卵中，培育成转基因鲤鱼。

与非转基因鲤鱼相比，转基因鲤鱼的生长速度明显加快，1993年，中国研制的两系法杂交水稻开始大面积试种，与原来普遍种植的三系法杂交水稻相比，平均每公顷增产15%，1995年，中国科学家将某种细菌的抗虫基因导人棉花，培育出了抗棉铃虫效果明显的棉花新品种。

生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。

知道，煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源危机。

使用煤炭、石油等能源，还造成严重的环境污  染。

因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。

美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种--“石油草”，这种植物的茎秆被割开后，就会流出白色乳状的液体，经提炼就得到石油。

在利用细菌治理石油污染方面，由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解，科学家就将不同细菌的基因分离出来，集中到一种细菌，从而得到了“超级菌”。

这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多，净化石油污染的能力得到明显的提高。

生态学方面：

生态学是研究生物与其生存环境之间相互关系的科学。

20世纪60年代以来，人类社会面临的人口爆炸、环境污染、资源匮乏、能源短缺和粮食危机等问题日益突出。

要解决这些问题，都离不开生态学。

生物科学除了在生物工程和生态学领域以外，在其他许多领域也取得了令人鼓舞的进展，向人们展示出美好的前景。

例如，脑科学的研究已经深入到分子水平，这不仅对脑病的防治和智力的开发有重要意义，而且将为研究生物计算机提供理论基础。

光合作用和生物固氮的研究，细胞生物学的研究，等等，也都获得一系列的成就，在21世纪将会有更大的发展。

由于生物科学的迅猛发展和它对人类社会所产生的巨大影响，许多科学家都认为，生物科学将是21世纪领先的学科之一。

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