2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——金屬配合物生物活性及藥理學(xué)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.人體內(nèi)鐵主要以________和________的形式存在于血液和細(xì)胞中。2.金屬離子與生物大分子結(jié)合的主要方式包括________結(jié)合、________結(jié)合和________結(jié)合。3.順鉑作為抗癌藥物的作用機(jī)制主要涉及與DNA________位點(diǎn)的結(jié)合，形成________加合物。4.金屬配合物藥代動(dòng)力學(xué)（PK）研究其體內(nèi)________、________和________的過(guò)程。5.鋅手指蛋白是一類能與DNA特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)，其名稱來(lái)源于其結(jié)合鋅離子后形成的________結(jié)構(gòu)。二、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填寫(xiě)在答題紙上）6.下列哪種金屬離子是人體內(nèi)含量最豐富的必需微量元素？A.Ca2?B.K?C.Fe2?D.Na?7.金屬配合物作為藥物的主要優(yōu)勢(shì)之一是具有________。A.更廣泛的生物活性譜B.更低的成本C.更簡(jiǎn)單的化學(xué)結(jié)構(gòu)D.更長(zhǎng)的半衰期8.與天然血紅素相比，某些金屬配合物（如二茂鐵衍生物）作為氧載體具有優(yōu)勢(shì)，主要是因?yàn)樗鼈僟_______。A.與氧結(jié)合力更強(qiáng)B.不易發(fā)生氧化降解C.可以運(yùn)輸二氧化碳D.具有更高的溶解度9.金屬離子通道通常是指一類允許特定金屬離子跨膜運(yùn)輸?shù)牡鞍踪|(zhì)，其功能依賴于________。A.配體門控機(jī)制B.電壓門控機(jī)制C.第二信使調(diào)控D.跨膜酶催化10.下列哪種方法常用于研究金屬配合物與蛋白質(zhì)的結(jié)合模式？A.核磁共振（NMR）波譜B.紫外-可見(jiàn)（UV-Vis）分光光度法C.傅里葉變換紅外（FTIR）光譜D.毛細(xì)管電泳（CE）11.金屬配合物產(chǎn)生光動(dòng)力效應(yīng)（PDT）通常需要光敏劑、氧氣和________三者共同作用。A.細(xì)胞膜B.抗體C.光源D.腫瘤血管12.在設(shè)計(jì)抗腫瘤金屬配合物時(shí)，提高其腫瘤細(xì)胞靶向性的策略之一是________。A.增加配合物的脂溶性B.降低配合物的細(xì)胞毒性C.引入能被腫瘤細(xì)胞特異性攝取的基團(tuán)D.延長(zhǎng)配合物的血漿半衰期13.金屬配合物在體內(nèi)的主要排泄途徑包括________和________。14.評(píng)價(jià)金屬配合物藥物安全性的關(guān)鍵指標(biāo)之一是________。A.藥物與靶點(diǎn)的結(jié)合常數(shù)B.藥物的最大耐受劑量（LD50）C.藥物的生物利用度D.藥物的解離常數(shù)15.計(jì)算金屬配合物穩(wěn)定性常使用________參數(shù)。A.pKaB.KdC.logKD.Eh三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）16.簡(jiǎn)述金屬離子在酶催化中的作用機(jī)制。17.簡(jiǎn)述金屬配合物可能引起毒性的主要原因。18.簡(jiǎn)述金屬配合物構(gòu)效關(guān)系（SAR）研究的主要內(nèi)容。19.簡(jiǎn)述金屬配合物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的可能機(jī)制。20.簡(jiǎn)述光譜法（如UV-Vis,Fluorescence）在研究金屬配合物生物活性中的應(yīng)用。21.簡(jiǎn)述金屬配合物藥代動(dòng)力學(xué)（PK）研究中的關(guān)鍵參數(shù)及其意義。四、論述題（每題10分，共40分）22.論述設(shè)計(jì)具有良好生物活性和低毒性的金屬抗癌配合物應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素。23.論述金屬螯合劑在治療金屬中毒（如鉛、汞中毒）中的原理和作用。24.論述金屬配合物作為藥物相比小分子有機(jī)藥物的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)。25.結(jié)合具體實(shí)例，論述如何通過(guò)計(jì)算化學(xué)方法輔助設(shè)計(jì)新型金屬配合物藥物。---試卷答案一、填空題（每空2分，共20分）1.氧化態(tài)，還原態(tài)2.水合，離子，共價(jià)3.N，交叉4.吸收，分布，排泄5.四股辮二、選擇題（每題2分，共20分）6.C7.A8.B9.B10.A11.C12.C13.腎臟，肝臟14.B15.C三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）16.金屬離子可以作為酶活性中心的催化基團(tuán)，參與酸堿催化、電子轉(zhuǎn)移、原子或官能團(tuán)轉(zhuǎn)移等過(guò)程。它們可以通過(guò)穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)、降低反應(yīng)活化能來(lái)加速反應(yīng)。例如，鋅離子在碳酸酐酶中參與質(zhì)子轉(zhuǎn)移，鐵離子在細(xì)胞色素中參與電子傳遞。17.金屬配合物可能通過(guò)多種途徑引起毒性：與關(guān)鍵生物大分子（如蛋白質(zhì)、DNA）結(jié)合，干擾其正常功能；產(chǎn)生活性氧（ROS），導(dǎo)致細(xì)胞氧化損傷；誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡或壞死；影響器官功能（如肝腎毒性）。18.構(gòu)效關(guān)系（SAR）研究主要分析金屬配合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征（如中心金屬離子種類、配體類型與性質(zhì)、配位數(shù)、空間構(gòu)型等）與其生物活性（如細(xì)胞毒性、酶抑制活性等）之間的定量或定性關(guān)系。通過(guò)SAR研究可以識(shí)別活性基團(tuán)、預(yù)測(cè)活性趨勢(shì)、指導(dǎo)新藥設(shè)計(jì)。19.金屬配合物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的可能機(jī)制包括：干擾細(xì)胞信號(hào)通路（如抑制PI3K/Akt通路，激活caspase）；誘導(dǎo)DNA損傷和修復(fù)超負(fù)荷；產(chǎn)生活性氧（ROS），引發(fā)氧化應(yīng)激；破壞線粒體功能，釋放細(xì)胞色素C。20.光譜法可用于研究金屬配合物與生物分子的相互作用。例如，UV-Vis光譜可檢測(cè)配合物在結(jié)合后吸收光譜的變化，判斷結(jié)合發(fā)生；熒光光譜可利用熒光猝滅或位移來(lái)評(píng)估結(jié)合和動(dòng)力學(xué)；共振光散射光譜可檢測(cè)配合物與生物分子形成的共振光散射發(fā)射體，用于檢測(cè)和定量。21.藥代動(dòng)力學(xué)（PK）研究的關(guān)鍵參數(shù)包括：吸收（Absorption）、分布（Distribution）、代謝（Metabolism）和排泄（Excretion），簡(jiǎn)稱ADME。其中，吸收指藥物進(jìn)入體循環(huán)的程度和速率；分布指藥物從血液分布到組織間的過(guò)程；代謝指藥物在體內(nèi)被轉(zhuǎn)化（通常是酶促降解）；排泄指藥物或其代謝產(chǎn)物通過(guò)尿液、糞便、膽汁、呼吸等途徑排出體外的過(guò)程。這些參數(shù)共同決定了藥物在體內(nèi)的有效濃度和作用時(shí)間。四、論述題（每題10分，共40分）22.設(shè)計(jì)具有良好生物活性和低毒性的金屬抗癌配合物應(yīng)考慮：①中心金屬離子：選擇在生物體內(nèi)有正常生理功能或易于產(chǎn)生毒性效應(yīng)的金屬離子（如過(guò)渡金屬）。②配體設(shè)計(jì)：選擇合適的配體調(diào)節(jié)配合物的溶解性、穩(wěn)定性、氧化還原電位和細(xì)胞通透性；引入具有靶向性的基團(tuán)（如靶向腫瘤細(xì)胞表面的配體）；設(shè)計(jì)易于在體內(nèi)代謝清除的配體結(jié)構(gòu)。③配合物構(gòu)型與價(jià)態(tài)：選擇合適的配位數(shù)和空間構(gòu)型以利于與靶點(diǎn)結(jié)合；利用氧化還原活性殺傷腫瘤細(xì)胞。④生物相容性與安全性：評(píng)估配合物及其代謝產(chǎn)物的細(xì)胞毒性、器官毒性，尋找安全窗口。23.金屬螯合劑通過(guò)與體內(nèi)過(guò)量的毒性金屬離子（如Pb2?,Hg2?,Cd2?）形成穩(wěn)定、水溶性的螯合復(fù)合物，從而降低游離金屬離子的濃度。這個(gè)過(guò)程稱為金屬離子剝奪（Depletion）。螯合劑-金屬?gòu)?fù)合物隨后主要通過(guò)腎臟排泄出體外。通過(guò)口服或注射螯合劑，可以清除血液和組織中的毒性金屬，減輕其毒性作用。理想的金屬螯合劑應(yīng)具有高選擇性（優(yōu)先結(jié)合毒性金屬）、良好的生物利用度、低毒性以及對(duì)重要生物金屬離子的低親和力。24.金屬配合物作為藥物相比小分子有機(jī)藥物的優(yōu)勢(shì)在于：①獨(dú)特的理化性質(zhì)：如可調(diào)的氧化還原電位可用于產(chǎn)生ROS或調(diào)節(jié)細(xì)胞功能；多種配體設(shè)計(jì)可能帶來(lái)豐富的構(gòu)象和活性多樣性。②靶向性：可設(shè)計(jì)配體實(shí)現(xiàn)對(duì)特定細(xì)胞類型（如腫瘤細(xì)胞）或組織的靶向。③抗耐藥性：部分金屬配合物可能克服腫瘤對(duì)傳統(tǒng)化療藥物的耐藥性。挑戰(zhàn)在于：①穩(wěn)定性問(wèn)題：配合物可能在體內(nèi)易降解或與生物分子結(jié)合不穩(wěn)定。②藥代動(dòng)力學(xué)：口服生物利用度普遍較低，體內(nèi)分布和清除機(jī)制復(fù)雜。③毒性：金屬離子本身或配合物可能具有毒性，需要仔細(xì)評(píng)估。④藥代動(dòng)力學(xué)/藥效動(dòng)力學(xué)（PK/PD）關(guān)系復(fù)雜，需要深入研究。25.計(jì)算化學(xué)方法可以在原子水平上模擬和預(yù)測(cè)金屬配合物的性質(zhì)及其與生物體系的相互作用，輔助新藥設(shè)計(jì)。例如：①結(jié)構(gòu)優(yōu)化與性質(zhì)預(yù)測(cè)：使用密度泛函理論（DFT）等計(jì)算方法預(yù)測(cè)配合物的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、鍵合參數(shù)、電子結(jié)構(gòu)、光譜性質(zhì)等。②結(jié)合位點(diǎn)與結(jié)合模式預(yù)測(cè)：通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬或結(jié)合自由能計(jì)算，預(yù)測(cè)配合物與靶點(diǎn)（如蛋白質(zhì)、DNA）的結(jié)合模式、結(jié)合口袋和結(jié)合親和力。③反應(yīng)