2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——應(yīng)用化學(xué)在生物工程領(lǐng)域的實(shí)踐和應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在生物相容性植入物的表面化學(xué)改性中，使用硅烷偶聯(lián)劑（如APTES）的主要目的是（）。A.增加植入物的重量B.提高植入物在有機(jī)溶劑中的溶解度C.在植入物表面引入親水性基團(tuán)，促進(jìn)細(xì)胞附著D.改善植入物的機(jī)械強(qiáng)度2.藥物化學(xué)中，通過(guò)引入酯基或酰胺基對(duì)生物堿進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，其主要目的之一是（）。A.增加藥物的脂溶性B.降低藥物的毒性C.延長(zhǎng)藥物在體內(nèi)的作用時(shí)間D.改變藥物的光學(xué)異構(gòu)體3.在固定化酶技術(shù)中，使用物理吸附法固定酶時(shí)，主要依賴的因素是（）。A.酶與載體之間的共價(jià)鍵合B.酶與載體之間的靜電作用或范德華力C.載體對(duì)酶的催化活性位點(diǎn)具有選擇性吸附D.交聯(lián)劑使酶分子自身交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)4.用于檢測(cè)水體中微量抗生素的化學(xué)方法，通常需要較高的靈敏度和選擇性。以下哪種分析技術(shù)較為常用？（）A.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）B.液體閃爍計(jì)數(shù)法C.電化學(xué)傳感器結(jié)合酶催化放大D.紫外-可見分光光度法5.手性藥物在生物體內(nèi)通常表現(xiàn)出不同的藥理活性。利用手性化學(xué)知識(shí)，可以通過(guò)何種方法制備單一對(duì)映異構(gòu)體的藥物？（）A.化學(xué)合成并拆分B.生物轉(zhuǎn)化C.外消旋體拆分D.晶體工程技術(shù)6.在合成具有生物活性的天然產(chǎn)物類似物時(shí)，常利用的化學(xué)策略是（）。A.尋找完全相同的結(jié)構(gòu)，但用更廉價(jià)的原料合成B.對(duì)天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分修飾，以增強(qiáng)活性或降低毒副作用C.完全改變天然產(chǎn)物的立體化學(xué)構(gòu)型D.僅關(guān)注天然產(chǎn)物的提取和純化7.以下哪種材料通常被認(rèn)為是理想的組織工程支架材料？（）A.具有高楊氏模量的金屬合金B(yǎng).不可生物降解的合成聚合物C.具有良好生物相容性和可降解性，且能提供適當(dāng)力學(xué)支撐的天然或合成聚合物D.表面光滑且無(wú)任何化學(xué)官能團(tuán)的陶瓷材料8.基于酶催化的生物傳感器，其敏感元件的核心通常是（）。A.電化學(xué)電極B.光源或光電探測(cè)器C.響應(yīng)酶的抗體D.具有特定催化活性的酶9.“點(diǎn)擊化學(xué)”在生物正交合成和生物材料表面功能化中的應(yīng)用，主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.反應(yīng)條件溫和，選擇性好，副反應(yīng)少B.反應(yīng)速率極快，產(chǎn)率極高C.操作簡(jiǎn)單，不需要特殊設(shè)備D.可以在水相中高效進(jìn)行所有類型的反應(yīng)10.化學(xué)方法在合成生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中，可以作為底物的是（）。A.任何天然存在的有機(jī)化合物B.僅限于對(duì)微生物有毒害的化合物C.經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾，使微生物能夠利用的化合物D.必須是人工合成的化合物二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.為了提高生物傳感器對(duì)生物分子的檢測(cè)靈敏度，常采用__________技術(shù)來(lái)放大信號(hào)。2.生物材料在體內(nèi)的降解過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是一系列復(fù)雜的__________反應(yīng)。3.在藥物遞送系統(tǒng)中，利用聚合物納米粒作為載體，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物釋放的__________控制。4.化學(xué)方法固定化酶時(shí)，使用__________可以使酶保持其原有的構(gòu)象和活性。5.手性藥物的光學(xué)異構(gòu)體之間，通常具有不同的__________和__________。6.液相色譜技術(shù)在生物樣品分析中，常使用__________作為固定相分離蛋白質(zhì)、多肽等大分子。7.用于制備生物相容性涂層的方法之一是__________，它可以在材料表面形成一層有序的分子層。8.“綠色化學(xué)”原則在生物工程領(lǐng)域的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)使用可再生原料和__________的合成路線。9.分析生物樣品中痕量金屬離子時(shí)，化學(xué)修飾的色譜柱（如使用離子交換基團(tuán)）可以提高_(dá)_________。10.利用化學(xué)合成方法制備仿生材料，旨在模仿生物材料的__________、__________和自修復(fù)能力。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.生物相容性2.固定化酶3.手性藥物4.生物傳感器5.點(diǎn)擊化學(xué)四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）1.簡(jiǎn)述化學(xué)方法在改善生物材料表面生物相容性方面常用的兩種策略。2.簡(jiǎn)述化學(xué)合成在制備藥物遞送載體（如納米粒）中的作用。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述化學(xué)原理在酶工程中的應(yīng)用，并舉例說(shuō)明如何利用化學(xué)方法提高酶的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述化學(xué)合成在發(fā)展新型生物檢測(cè)技術(shù)（如生物傳感器）中的重要性。六、案例分析題（15分）以治療糖尿病的胰島素為例，分析化學(xué)合成、化學(xué)修飾以及化學(xué)方法制備的胰島素遞送系統(tǒng)（如胰島素筆用注射劑、胰島素泵中的儲(chǔ)存溶液等）在提高療效、降低副作用和方便患者使用方面的作用。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.C5.A6.B7.C8.D9.A10.C二、填空題1.酶催化放大2.化學(xué)3.精確4.水凝膠5.藥理活性，藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)6.柱色譜7.化學(xué)氣相沉積8.原子經(jīng)濟(jì)性9.選擇性10.結(jié)構(gòu)，功能三、名詞解釋1.生物相容性：指生物材料與生物體（組織、體液、細(xì)胞等）接觸時(shí)，能夠維持穩(wěn)定的相互作用，不引起明顯的排斥反應(yīng)、毒性或炎癥等不良后果的性質(zhì)。2.固定化酶：將酶分子通過(guò)物理或化學(xué)方法固定在不溶性載體上，使其仍保持一定的酶活性和穩(wěn)定性，并可以重復(fù)使用的技術(shù)。3.手性藥物：具有手性中心的藥物分子，其兩個(gè)對(duì)映異構(gòu)體（鏡像異構(gòu)體）在生理活性上可能存在顯著差異。4.生物傳感器：將生物識(shí)別元件（如酶、抗體、核酸、微生物等）與信號(hào)轉(zhuǎn)換元件（如電極、光纖、壓電晶體等）相結(jié)合，能夠?qū)⑸镄畔⑥D(zhuǎn)換為可定量檢測(cè)的信號(hào)的分析工具。5.點(diǎn)擊化學(xué)：指一系列條件溫和、選擇性好、副反應(yīng)少、易于操作、原子經(jīng)濟(jì)性高的化學(xué)反應(yīng)，旨在高效、便捷地構(gòu)建復(fù)雜分子，特別適用于生物化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。四、簡(jiǎn)答題1.策略一：表面化學(xué)改性，如通過(guò)物理吸附、化學(xué)鍵合或?qū)訉幼越M裝等方法，在材料表面引入親水基團(tuán)（如羥基、羧基）、生物活性分子（如RGD肽、細(xì)胞因子）或仿生結(jié)構(gòu)（如仿細(xì)胞膜），以促進(jìn)細(xì)胞附著、抑制蛋白吸附和凝血，提高生物相容性。策略二：表面光潔度控制，通過(guò)精密的加工和拋光技術(shù)，降低材料表面的粗糙度，減少微觀缺陷和口袋結(jié)構(gòu)，避免血小板黏附和纖維蛋白沉積，從而改善生物相容性。2.化學(xué)合成在制備藥物遞送載體中的作用：首先，通過(guò)化學(xué)方法合成具有特定分子量、鏈長(zhǎng)、支化度、端基和溶解性的聚合物（如聚乳酸-羥基乙酸共聚物PLGA、聚乙烯吡咯烷酮PVP等），作為載體材料的基礎(chǔ)；其次，利用化學(xué)修飾手段（如接枝、交聯(lián)、引入靶向配體等）對(duì)聚合物進(jìn)行功能化，以調(diào)節(jié)其降解速率、釋放行為、表面性質(zhì)（如親疏水性、生物相容性）和靶向能力；最后，通過(guò)自組裝或精密的化學(xué)合成策略（如模板法、微流控技術(shù)結(jié)合化學(xué)合成）構(gòu)建具有特定形態(tài)（如納米粒、微球、囊泡）的遞送系統(tǒng)，以優(yōu)化藥物的包載效率、體內(nèi)循環(huán)時(shí)間和靶向遞送效果。五、論述題1.化學(xué)原理在酶工程中的應(yīng)用體現(xiàn)在多個(gè)方面。首先，通過(guò)化學(xué)修飾（如氨基酸殘基的物理化學(xué)性質(zhì)修飾、引入化學(xué)基團(tuán)、改變側(cè)鏈等）可以調(diào)節(jié)酶的活性中心構(gòu)象、底物結(jié)合能力和催化效率，甚至改變酶的最適pH、溫度和穩(wěn)定性，以適應(yīng)特定的工業(yè)生產(chǎn)條件。其次，化學(xué)合成方法可以用于半合成或全合成某些酶（特別是微生物來(lái)源但難以獲取的酶），或?qū)γ高M(jìn)行改構(gòu)以獲得新的酶變體。再者，化學(xué)方法（如固定化技術(shù)中的交聯(lián)劑化學(xué)、包埋技術(shù)中的材料化學(xué)）是提高酶穩(wěn)定性、實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用、簡(jiǎn)化分離純化過(guò)程的關(guān)鍵。例如，利用化學(xué)交聯(lián)劑（如戊二醛、Genipin）或共價(jià)鍵合法將酶固定在載體上，可以顯著提高酶的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，降低成本，延長(zhǎng)使用壽命，便于工業(yè)化應(yīng)用。此外，化學(xué)合成還可以用于合成酶的模擬物或過(guò)渡態(tài)類似物，用于研究酶催化機(jī)制，或合成過(guò)渡金屬配合物作為非天然催化劑模擬酶活性。2.化學(xué)合成在發(fā)展新型生物檢測(cè)技術(shù)中的重要性體現(xiàn)在基礎(chǔ)元件的制備和整體性能的提升。首先，許多生物傳感器的核心識(shí)別元件（如酶、抗體、核酸適配體、噬菌體等）本身需要通過(guò)化學(xué)合成或半合成方法制備或標(biāo)記。例如，利用化學(xué)方法合成具有特定識(shí)別位點(diǎn)的抗體或核酸探針，是構(gòu)建免疫傳感器和基因傳感器的關(guān)鍵。其次，信號(hào)轉(zhuǎn)換元件（如電化學(xué)活性物質(zhì)、熒光染料、納米材料）的合成和功能化也離不開化學(xué)方法?；瘜W(xué)合成可以精確調(diào)控這些材料的尺寸、形貌、組成和表面性質(zhì)，以優(yōu)化其與生物識(shí)別元件的相互作用和信號(hào)轉(zhuǎn)換效率。再者，化學(xué)修飾技術(shù)（如表面化學(xué)修飾、分子印跡技術(shù)中的化學(xué)合成）用于構(gòu)建具有高選擇性和靈敏度的傳感界面，通過(guò)引入特定識(shí)別位點(diǎn)或抑制非特異性結(jié)合，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。此外，化學(xué)合成還使得構(gòu)建多功能傳感器成為可能，例如，將酶催化放大單元、電化學(xué)檢測(cè)單元和分子識(shí)別單元通過(guò)化學(xué)方法整合到同一平臺(tái)上。最后，化學(xué)合成的新興策略（如點(diǎn)擊化學(xué)、DNA合成技術(shù)）為開發(fā)新型傳感材料和方法提供了強(qiáng)大工具，推動(dòng)了生物傳感器在疾病診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全等領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。六、案例分析題胰島素作為一種蛋白質(zhì)激素，其化學(xué)合成（或半合成）及其相關(guān)化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，極大地推動(dòng)了糖尿病的治療。首先，早期胰島素主要從動(dòng)物胰腺中提取，純化和供應(yīng)受限。20世紀(jì)50年代，化學(xué)家成功合成了牛胰島素，這是化學(xué)合成在生物領(lǐng)域的重要里程碑，為胰島素的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)?；瘜W(xué)合成使得胰島素的來(lái)源不再依賴動(dòng)物，保證了供應(yīng)的穩(wěn)定性和批次一致性。其次，化學(xué)修飾對(duì)胰島素結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了優(yōu)化。例如，通過(guò)在胰島素分子上引入氨基酸類似物或化學(xué)基團(tuán)，合成了各種速效、短效、長(zhǎng)效和超長(zhǎng)效胰島素類似物（如精蛋白鋅胰島素、甘精胰島素、地特胰島素等），這些修飾通過(guò)改變胰島素的理化性質(zhì)（如溶解度、聚集體形成、代謝清除率）來(lái)調(diào)節(jié)其血液濃度曲線，從而實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)、更持久的血糖控制，并改善患者的用藥體驗(yàn)。再次，化學(xué)方法在胰島素遞送系統(tǒng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的胰島素注射劑是簡(jiǎn)單的溶液或混懸液，而現(xiàn)代胰島素筆用注射劑中的胰島素溶液，其穩(wěn)定性和pH值需要通過(guò)化學(xué)配方精確控制。胰島素泵作為更先進(jìn)的遞送設(shè)備，其核心部件之一是胰島素儲(chǔ)液，需要保持胰島素