2025年大學《化學》專業(yè)題庫——生物聚合物的結構與性能研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內）1.下列哪一項不屬于生物大分子（聚合物）的基本組成單位？A.葡萄糖B.氨基酸C.乙二醇D.腺嘌呤2.蛋白質二級結構中，主要依靠氫鍵穩(wěn)定、呈右手螺旋結構的是：A.β-折疊B.α-螺旋C.β-轉角D.無規(guī)卷曲3.對于結晶性高分子材料，提高其結晶度通常會：A.降低玻璃化轉變溫度B.提高材料的強度和耐熱性C.增大材料的溶解度D.減小材料的密度4.下列哪種生物聚合物是天然存在的、主要的結構材料，具有高度的立體規(guī)整性和結晶性？A.蛋白質B.淀粉C.纖維素D.葡萄糖5.用于測定聚合物分子量的常用方法是：A.紅外光譜(IR)B.核磁共振(NMR)C.凝膠滲透色譜(GPC)D.紫外-可見光譜(UV-Vis)6.分子間通過氫鍵相互連接形成的聚集體稱為：A.膠束B.微球C.凝膠D.超分子結構7.下列關于蛋白質一級結構的敘述，正確的是：A.指蛋白質的空間構象B.指氨基酸的種類和排列順序C.指蛋白質的二級結構單元的排列D.指蛋白質與其他分子的相互作用8.生物相容性是生物醫(yī)用材料的重要性能，通常指材料：A.化學性質穩(wěn)定B.不會引起宿主的免疫排斥反應或毒副作用C.密度低D.易于加工成型9.X射線衍射(XRD)技術主要用于研究：A.分子間的氫鍵B.化學鍵的類型C.物質的結晶結構和結晶度D.分子量分布10.能在特定環(huán)境條件下（如pH、溫度變化）發(fā)生結構或性質可逆變化的生物聚合物稱為：A.不可降解聚合物B.智能聚合物C.線型聚合物D.支鏈聚合物二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.天然橡膠的主要成分是________，它是由________單體通過________加成聚合反應形成的。2.蛋白質的三級結構是指蛋白質分子中氨基酸殘基的空間排布，其主要驅動力是________和________之間的相互作用。3.多糖根據(jù)其單糖單元的不同可以分為________多糖和________多糖。4.聚合物鏈的構象是指聚合物鏈在三維空間中的形態(tài)，受主鏈原子的旋轉自由度影響。對于聚乙烯，其最穩(wěn)定的構象是________構象。5.表征聚合物分子量分布的常用指標有數(shù)均分子量、重均分子量和________分子量。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述蛋白質一級結構、二級結構、三級結構和四級結構的定義及其主要維系力。2.解釋什么是聚合物結晶度，并簡述影響聚合物結晶度的因素。3.簡述生物聚合物在藥物遞送領域中的一個應用實例，并說明其結構特點如何影響藥物遞送性能。四、計算題（每題6分，共12分）1.某聚合物樣品的數(shù)均分子量為M_n=20,000g/mol，重均分子量為M_w=40,000g/mol。計算該聚合物的多分散指數(shù)（PDI=M_w/M_n）。2.已知某結晶性聚合物樣品的質量為W=0.5g，其結晶部分的質量分數(shù)（結晶度）P_c=60%。假設該聚合物的密度為ρ=1.3g/cm3。估算該樣品中結晶部分的體積分數(shù)。五、論述題（10分）論述生物聚合物的結構（包括分子鏈結構、構象、聚集態(tài)結構等）對其主要性能（如力學性能、熱性能、水溶性、生物相容性等）的影響，并結合具體實例說明。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.C6.D7.B8.B9.C10.B二、填空題1.天然橡膠；異戊二烯；加成聚合2.肽鍵；疏水作用力（或范德華力/氫鍵等）3.直鏈；支鏈4.全同5.質均三、簡答題1.一級結構：指蛋白質分子中氨基酸殘基的線性排列順序。主要維系力是氨基酸之間形成的肽鍵。二級結構：指蛋白質分子中某一段肽鏈的局部空間結構，主要包括α-螺旋和β-折疊。主要維系力是氫鍵。三級結構：指整條肽鏈的立體空間結構，即蛋白質分子球狀構象的形成。主要維系力包括氫鍵、疏水作用力、范德華力、離子鍵和疏水鍵等。四級結構：指由兩條或多條具有獨立三級結構的多肽鏈（亞基）通過非共價鍵連接形成的聚集體結構（僅存在于多亞基蛋白質中）。主要維系力與非共價鍵類似，包括氫鍵、疏水作用力等。2.聚合物結晶度：指聚合物分子中結晶部分所占的分數(shù)（或質量分數(shù)），常用X射線衍射法測定。影響因素：(1)分子結構：鏈的柔順性、側基體積、化學交聯(lián)等；(2)熱歷史：冷卻速率（快速冷卻有利于結晶，慢速冷卻結晶度更高）；(3)外部條件：壓力、溶劑等。3.應用實例：聚乳酸（PLA）或殼聚糖等生物可降解聚合物用于制備納米粒載藥系統(tǒng)。結構-性能關系：聚合物分子量和分子量分布影響納米粒的粒徑和穩(wěn)定性；聚合物鏈的親疏水性影響藥物包封率和釋放速率；結晶度影響納米粒的機械強度和降解速率；表面修飾（如引入親水基團）影響納米粒的細胞攝取和生物相容性。四、計算題1.解析思路：直接使用多分散指數(shù)的定義公式計算。PDI=M_w/M_n。計算過程：PDI=40,000g/mol/20,000g/mol=2.0。答案：2.0。2.解析思路：首先根據(jù)結晶度定義，計算結晶部分的質量。然后利用密度公式（質量=密度×體積）計算結晶部分和整個樣品的體積，進而計算體積分數(shù)。P_c=(結晶部分質量/樣品總質量)=(結晶部分體積/樣品總體積)。計算過程：(1)結晶部分質量=樣品總質量×結晶度=0.5g×60%=0.3g。(2)樣品總體積=樣品總質量/密度=0.5g/1.3g/cm3≈0.385cm3。(3)結晶部分體積=結晶部分質量/密度=0.3g/1.3g/cm3≈0.231cm3。(4)結晶部分體積分數(shù)=結晶部分體積/樣品總體積=0.231cm3/0.385cm3≈0.599。答案：約0.6(或60%)。五、論述題解析思路：1.結構-性能關系概述：生物聚合物的結構（分子鏈、構象、聚集態(tài)）是其性能的基礎。不同層次的結構對性能產生不同層面的影響。2.分子鏈結構影響：*單體類型與序列：決定了化學性質、電荷分布、親疏水性等。例如，蛋白質的氨基酸序列決定其特定功能；聚乙二醇的分子量影響其水溶性。*分子量與分布：影響力學強度、粘度、擴散速率、生物降解速率等。分子量越高，通常強度越高，但溶解和擴散越慢。*鏈構型（線型、支鏈、交聯(lián)）：影響材料的形態(tài)、柔順性、交聯(lián)網(wǎng)絡材料的強度和彈性。3.構象影響：*局部構象（如蛋白質的α-螺旋、β-折疊）：決定了蛋白質的折疊、穩(wěn)定性、生物活性位點。改變構象常導致功能喪失。*整體鏈構象：影響聚合物的柔順性、溶解性、結晶能力。規(guī)整性強的鏈易于結晶。4.聚集態(tài)結構影響：*結晶度：決定材料的力學強度、熱穩(wěn)定性、透明度。結晶度高通常強度和耐熱性更好，但韌性可能降低。*無定形結構：決定材料的玻璃化轉變溫度（Tg），Tg是材料從硬脆態(tài)到軟彈態(tài)的轉變溫度。*超分子結構（如膠束、凝膠）：影響材料的特殊性能，如藥物緩釋、自組裝行為、生物相容性。5.實例：*纖維素：天然高度結晶、鏈規(guī)整，形成強韌的天然材料（木材、紙張）。*橡膠：鏈柔順性好，分子間作用力