2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——應(yīng)用化學(xué)在生物材料中的病毒分離考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填入括號(hào)內(nèi)，每題2分，共20分）1.在從生物材料中分離病毒時(shí)，過(guò)濾法的主要分離依據(jù)是病毒顆粒與基質(zhì)成分在（）方面的差異。A.化學(xué)性質(zhì)B.生物學(xué)活性C.大小和形狀D.密度2.對(duì)于帶負(fù)電荷的病毒，為了使其吸附到帶正電荷的固相載體（如細(xì)胞）上，通常需要在（）條件下進(jìn)行。A.高離子強(qiáng)度，pH>病毒等電點(diǎn)B.高離子強(qiáng)度，pH<病毒等電點(diǎn)C.低離子強(qiáng)度，pH>病毒等電點(diǎn)D.低離子強(qiáng)度，pH<病毒等電點(diǎn)3.在病毒沉淀或離心過(guò)程中，使用高濃度的鹽溶液（如硫酸銨、氯化鈉）主要利用了（）原理。A.病毒與基質(zhì)成分的免疫學(xué)反應(yīng)B.病毒顆粒的表面電荷改變C.病毒顆粒的密度差異D.病毒顆粒的溶解度降低4.下列哪種緩沖液常用于生物大分子（包括病毒）的分離純化，因?yàn)樗芫S持蛋白質(zhì)的天然構(gòu)象和活性？A.甘氨酸緩沖液B.Tris-HCl緩沖液C.磷酸緩沖鹽溶液（PBS）D.硫酸銨溶液5.層析法分離病毒時(shí)，如果使用的是離子交換層析柱，那么分離的主要機(jī)制是（）。A.病毒顆粒與層析介質(zhì)表面孔道的尺寸效應(yīng)B.病毒顆粒與層析介質(zhì)表面電荷的相互作用C.病毒顆粒分子量的差異D.病毒顆粒與層析介質(zhì)之間的疏水作用6.從含有病毒的復(fù)雜生物材料（如血液、組織液）中提取病毒核酸（RNA或DNA）時(shí)，常用的化學(xué)裂解方法通常涉及（）。A.高溫高壓處理B.強(qiáng)酸或強(qiáng)堿作用，以及去污劑C.化學(xué)沉淀劑D.物理研磨7.在病毒分離過(guò)程中，選擇合適的溶劑對(duì)于（）至關(guān)重要。A.病毒的吸附B.病毒的滅活C.病毒的溶解與穩(wěn)定D.緩沖液的配制8.某種病毒表面含有唾液酸，這使其在特定pH條件下易于與（）結(jié)合。A.蛋白質(zhì)AB.氧化鐵顆粒C.堿性磷酸酶D.堿性多糖或聚賴氨酸9.對(duì)于需要高度純化且活性保存完好的病毒，以下哪種層析方法可能最為適用？A.凝膠過(guò)濾層析（尺寸排阻層析）B.反相高效液相色譜C.離子交換層析D.凝膠電泳10.化學(xué)方法在病毒分離中的應(yīng)用，其核心優(yōu)勢(shì)在于能夠（）。A.實(shí)現(xiàn)高通量分離B.直接檢測(cè)病毒的存在C.利用化學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)對(duì)病毒的選擇性富集或去除D.無(wú)需特殊儀器設(shè)備二、填空題（請(qǐng)將正確答案填入橫線上，每空2分，共20分）1.病毒的化學(xué)組成主要包括蛋白質(zhì)和核酸（DNA或RNA），有些病毒還含有__________。2.生物材料中的基質(zhì)成分（如蛋白質(zhì)、脂類、多糖）可能會(huì)對(duì)病毒分離產(chǎn)生干擾，例如通過(guò)__________病毒或掩蓋病毒表面的識(shí)別位點(diǎn)。3.在使用過(guò)濾法分離病毒時(shí)，需要根據(jù)病毒的大小選擇合適的濾膜孔徑，通常選擇孔徑略小于病毒直徑的濾膜，以實(shí)現(xiàn)__________。4.緩沖液的選擇對(duì)于維持病毒分離過(guò)程中的pH穩(wěn)定至關(guān)重要，常用的緩沖對(duì)如磷酸鹽、Tris等，它們能在一定__________范圍內(nèi)保持pH相對(duì)恒定。5.病毒核酸的提取是病毒分離中的關(guān)鍵步驟之一，常用的化學(xué)方法包括使用__________來(lái)裂解細(xì)胞，并利用核酸在不同溶劑中溶解度的差異進(jìn)行分離。6.沉淀法分離病毒利用了某些化學(xué)試劑（如鹽、有機(jī)溶劑）能使病毒顆粒__________的性質(zhì)。7.帶有電荷的病毒或細(xì)胞表面通常需要使用__________（如多聚賴氨酸、蛋白A/G）進(jìn)行包被，以增加其對(duì)帶相反電荷的病毒的吸附能力。8.層析法是一種高效的分離技術(shù)，根據(jù)分離原理的不同，可分為_(kāi)_________層析、離子交換層析、凝膠過(guò)濾層析和親和層析等。9.在病毒分離實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，需要考慮的關(guān)鍵參數(shù)除了病毒特異性吸附/結(jié)合條件外，還包括__________、離子強(qiáng)度、溫度等。10.為了確保病毒分離實(shí)驗(yàn)的可靠性和可重復(fù)性，需要使用__________進(jìn)行陰性對(duì)照和陽(yáng)性對(duì)照。三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)潔明了地回答下列問(wèn)題，每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述影響病毒從生物材料中吸附到固相載體（如細(xì)胞）效率的主要化學(xué)因素。2.比較化學(xué)沉淀法與過(guò)濾法在病毒初步分離中的基本原理和主要區(qū)別。3.解釋為什么在病毒分離過(guò)程中，緩沖液的選擇和使用非常重要。4.簡(jiǎn)述在生物材料樣品中進(jìn)行病毒化學(xué)滅活時(shí)，需要考慮哪些關(guān)鍵因素？四、論述題（請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)下列問(wèn)題進(jìn)行較為詳細(xì)的論述，每題10分，共20分）1.論述利用化學(xué)方法（如層析技術(shù)）從復(fù)雜生物材料中分離純化病毒需要考慮的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和設(shè)計(jì)原則。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述化學(xué)原理在克服生物材料基質(zhì)對(duì)病毒分離的干擾方面所起的作用。---試卷答案一、選擇題1.C*解析：過(guò)濾法的基本原理是利用物理屏障（濾膜）根據(jù)顆粒的大小和形狀進(jìn)行分離。病毒顆粒通常遠(yuǎn)小于其宿主細(xì)胞，因此可以通過(guò)特定孔徑的濾膜，而細(xì)胞等較大基質(zhì)成分被截留。2.C*解析：帶負(fù)電荷的病毒在pH高于其等電點(diǎn)時(shí)，表面仍表現(xiàn)為負(fù)電荷。為了吸附到通常帶正電荷的固相載體（如細(xì)胞表面受體或包被的蛋白A/G），需要?jiǎng)?chuàng)造有利于兩者靜電吸引的條件，即pH應(yīng)大于病毒等電點(diǎn)，以增強(qiáng)負(fù)電荷。3.D*解析：高濃度鹽溶液（如硫酸銨、氯化鈉）通過(guò)“鹽析”作用，可以顯著降低蛋白質(zhì)（包括病毒）在水中的溶解度。當(dāng)離子強(qiáng)度足夠高時(shí)，蛋白質(zhì)分子周圍水化層被破壞，分子間斥力減弱，從而聚集沉淀。4.C*解析：磷酸緩沖鹽溶液（PBS）是生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的緩沖液，其pH范圍（約7.2-7.4）接近生理?xiàng)l件，且對(duì)大多數(shù)生物大分子（包括蛋白質(zhì)和病毒）的穩(wěn)定性和活性影響較小。5.B*解析：離子交換層析的分離機(jī)制是基于帶電分子（病毒）與層析介質(zhì)（離子交換樹(shù)脂）表面帶相反電荷的基團(tuán)發(fā)生可逆的離子交換。通過(guò)改變緩沖液的離子強(qiáng)度或pH，可以控制病毒與介質(zhì)的結(jié)合和洗脫。6.B*解析：化學(xué)裂解法通常使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，同時(shí)使用去污劑（如SDS）溶解脂質(zhì)雙層，使病毒顆粒釋放出來(lái)，并伴隨核酸的釋放。7.C*解析：溶劑是病毒存在和進(jìn)行后續(xù)操作的介質(zhì)。選擇合適的溶劑對(duì)于維持病毒的形態(tài)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和生物活性至關(guān)重要，不同的溶劑可能對(duì)病毒穩(wěn)定性有不同影響。8.D*解析：唾液酸是一種酸性糖苷，在病毒表面（如流感病毒）較為常見(jiàn)。在pH低于其pKa時(shí)，唾液酸會(huì)解離帶負(fù)電荷，此時(shí)它容易與帶正電荷的堿性多糖（如聚賴氨酸）或聚胺類物質(zhì)結(jié)合。9.A*解析：凝膠過(guò)濾層析（尺寸排阻層析）主要根據(jù)分子大小進(jìn)行分離。對(duì)于需要保持活性的病毒，此方法通常在溫和的緩沖液條件下進(jìn)行，對(duì)分子構(gòu)象破壞較小，且可以去除分子量相近的雜質(zhì)。10.C*解析：化學(xué)方法利用了病毒分子（如蛋白質(zhì)、核酸）的特定化學(xué)性質(zhì)（如電荷、大小、疏水性、與特定配體的結(jié)合能力）或物理化學(xué)性質(zhì)（如溶解度），通過(guò)與化學(xué)試劑或化學(xué)修飾的介質(zhì)相互作用，實(shí)現(xiàn)病毒的選擇性富集、純化或去除。二、填空題1.脂質(zhì)2.阻斷或吸附3.截留4.離子強(qiáng)度5.去污劑6.溶解度降低（或沉淀/聚集）7.固相載體（或包被劑）8.親和（或吸附）9.pH10.陰性對(duì)照（或陽(yáng)性對(duì)照）三、簡(jiǎn)答題1.影響病毒吸附到固相載體的主要化學(xué)因素包括：*病毒和載體的表面電荷：靜電吸引是主要的驅(qū)動(dòng)力，電荷的量級(jí)和符號(hào)決定吸附強(qiáng)度。*pH值：影響病毒和載體的表面電荷，進(jìn)而影響靜電相互作用。*離子強(qiáng)度：高離子強(qiáng)度會(huì)屏蔽靜電斥力，降低吸附效率；低離子強(qiáng)度則增強(qiáng)靜電吸引。通常需要優(yōu)化至最佳范圍。*載體表面化學(xué)性質(zhì)：如載體是否經(jīng)過(guò)特殊化學(xué)修飾（如包被特異性抗體、多聚賴氨酸等），這些修飾可以提供除靜電外的其他結(jié)合力（如抗原抗體反應(yīng)、靜電吸引/排斥等）。*溫度：影響分子運(yùn)動(dòng)和結(jié)合動(dòng)力學(xué)，通常在一定溫度范圍內(nèi)吸附效率最高。2.化學(xué)沉淀法與過(guò)濾法的比較：*原理：化學(xué)沉淀法利用化學(xué)試劑（如高濃度鹽、有機(jī)溶劑、特定沉淀劑）改變?nèi)芤涵h(huán)境（如降低溶解度、改變電荷），使目標(biāo)病毒顆粒聚集并從溶液中析出；過(guò)濾法利用物理屏障（濾膜），根據(jù)顆粒的大小和形狀差異進(jìn)行分離。*區(qū)別：*作用機(jī)制：化學(xué)變化（沉淀/聚集）vs物理截留。*預(yù)處理要求：沉淀法通常需要離心來(lái)收集沉淀；過(guò)濾法直接分離。*分離效率：對(duì)于尺寸與基質(zhì)成分差異不大的病毒，沉淀法可能更有效；過(guò)濾法主要分離尺寸差異。*應(yīng)用階段：沉淀法常用于初步濃縮或富集；過(guò)濾法可用于去除不溶性雜質(zhì)或作為純化步驟之一。*對(duì)病毒狀態(tài)影響：沉淀過(guò)程可能因環(huán)境劇烈變化（如高鹽、有機(jī)溶劑）導(dǎo)致病毒變性失活，而過(guò)濾（若條件溫和）對(duì)活性的影響通常較小。3.緩沖液選擇和使用的重要性：*維持pH穩(wěn)定：生物分子的結(jié)構(gòu)和功能對(duì)pH非常敏感。病毒分離過(guò)程可能涉及酸堿調(diào)節(jié)或酶促反應(yīng)，使用合適的緩沖液可以維持反應(yīng)體系的pH在最佳范圍內(nèi)，保證病毒的穩(wěn)定性、活性以及分離試劑的有效性。*配制溶液和試劑：緩沖液是配制病毒懸液、洗滌液、結(jié)合緩沖液、洗脫液等各種實(shí)驗(yàn)溶液的基礎(chǔ)。*控制反應(yīng)條件：緩沖液中的離子成分有時(shí)也參與或影響分離過(guò)程中的特定化學(xué)相互作用（如離子交換）。*特殊化學(xué)環(huán)境：某些病毒分離方法（如離子交換層析）本身就需要精確控制pH和離子強(qiáng)度，緩沖液是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。4.病毒化學(xué)滅活時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素：*滅活劑的選擇：根據(jù)目標(biāo)病毒類型、穩(wěn)定性以及應(yīng)用需求選擇合適的滅活劑（如甲醛、紫外線、加熱、化學(xué)消毒劑如酒精、氯仿等）。*滅活條件：包括滅活劑的濃度、作用時(shí)間、溫度等。需要優(yōu)化這些參數(shù)，以達(dá)到足夠的滅活效率（確保病毒失去感染性），同時(shí)盡量減少對(duì)病毒結(jié)構(gòu)或某些后續(xù)分析（如抗原性檢測(cè)）的破壞。*病毒載體的兼容性：所選滅活劑及其條件不應(yīng)嚴(yán)重破壞生物材料基質(zhì)或目標(biāo)病毒成分（如核酸）的結(jié)構(gòu)和完整性，以免影響后續(xù)分析。*安全性：操作和使用滅活劑（特別是強(qiáng)化學(xué)試劑或產(chǎn)生有害副產(chǎn)物的方法）必須符合安全規(guī)范。*效果驗(yàn)證：通常需要通過(guò)體外感染實(shí)驗(yàn)等方式驗(yàn)證滅活效果是否達(dá)到要求。四、論述題1.利用化學(xué)方法從復(fù)雜生物材料中分離純化病毒的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和設(shè)計(jì)原則：*樣品預(yù)處理：這是成功的關(guān)鍵第一步。目的是去除或減少干擾分離的復(fù)雜基質(zhì)成分（如蛋白質(zhì)、脂類、多糖、鹽分等）。常用化學(xué)方法包括：*高速離心/超速離心：去除細(xì)胞、組織碎片、核糖體等不溶性大顆粒雜質(zhì)。*過(guò)濾：使用不同孔徑的濾膜去除細(xì)胞、細(xì)胞團(tuán)塊、大分子蛋白質(zhì)等。根據(jù)需要可選擇病毒過(guò)濾或除病毒過(guò)濾。*溶劑提取/變性：使用特定溶劑（如有機(jī)溶劑）或變性劑（如去污劑、尿素）破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，溶解蛋白質(zhì)，同時(shí)可能需要保護(hù)病毒活性。核酸提取步驟常在此階段結(jié)合進(jìn)行。*病毒富集/濃縮：預(yù)處理后的上清液通常病毒濃度仍然很低，需要進(jìn)一步富集。常用化學(xué)方法包括：*沉淀法：利用鹽析、使用特異性抗體（免疫沉淀）或某些生物素-親和素系統(tǒng)等。*吸附法：利用離子交換、金屬螯合（如親和素包被磁珠/柱結(jié)合病毒抗體）、特異性抗體包被柱結(jié)合病毒等。*離心/密度梯度離心：病毒可能因其密度與基質(zhì)成分不同而沉降或漂浮在特定密度梯度介質(zhì)中。*病毒純化：富集后的病毒通常仍含有多種雜質(zhì)（其他病毒、蛋白質(zhì)、核酸等），需要進(jìn)一步純化以提高純度。常用化學(xué)層析方法：*凝膠過(guò)濾層析（尺寸排阻）：主要根據(jù)分子大小分離，可用于去除殘留的大分子雜質(zhì)或進(jìn)行病毒濃縮，條件溫和，適合保持病毒活性。*離子交換層析：根據(jù)病毒表面電荷與層析介質(zhì)電荷的相互作用進(jìn)行分離，可達(dá)到較高的純度。*親和層析：利用病毒表面特異性結(jié)構(gòu)（如抗原）與固相載體偶聯(lián)的配體（如抗體、特定受體）結(jié)合進(jìn)行分離，特異性極高，純化效果好。*反相層析：利用病毒表面的疏水性差異進(jìn)行分離，通常在有機(jī)溶劑存在下進(jìn)行，對(duì)病毒活性可能有影響。*設(shè)計(jì)原則：*特異性：選擇能夠特異性結(jié)合目標(biāo)病毒或病毒特有組分的化學(xué)方法或試劑。*選擇性：方法應(yīng)能有效去除干擾物質(zhì)，盡量減少對(duì)目標(biāo)病毒的損失。*溫和條件：盡量在接近生理?xiàng)l件的溫和條件下操作，以保持病毒的生物學(xué)活性和結(jié)構(gòu)完整性。*效率：分離步驟應(yīng)具有較高的回收率和分離效率。*可重復(fù)性：實(shí)驗(yàn)條件應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化，確保結(jié)果的可重復(fù)性。*經(jīng)濟(jì)性：考慮實(shí)驗(yàn)成本和可操作性。*安全性：操作符合生物安全規(guī)范。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述化學(xué)原理在克服生物材料基質(zhì)對(duì)病毒分離的干擾方面所起的作用：*實(shí)例一：血液樣品中病毒的分離。*干擾：血液中存在大量紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血漿蛋白（如纖維蛋白原、免疫球蛋白）、脂蛋白等復(fù)雜基質(zhì)成分。這些成分可能通過(guò)物理吸附（如血漿蛋白吸附在早期吸附柱上覆蓋病毒結(jié)合位點(diǎn)）、免疫反應(yīng)（如自身抗體包裹病毒）、與病毒競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)、或物理堵塞（如細(xì)胞團(tuán)塊堵塞濾膜或?qū)游鲋┑确绞礁蓴_病毒分離。*化學(xué)原理的應(yīng)用：*物理分離：利用高速離心去除血細(xì)胞，利用過(guò)濾（如0.45μm或0.22μm濾膜）去除細(xì)胞和大部分蛋白質(zhì)，減少物理堵塞和競(jìng)爭(zhēng)吸附。*化學(xué)沉淀/變性：加入高濃度鹽（如硫酸銨）進(jìn)行鹽析，沉淀去除大部分血漿蛋白，同時(shí)可能使病毒濃縮。使用去污劑（如TritonX-100）裂解紅細(xì)胞和白細(xì)胞，溶解脂質(zhì)雙分子層，釋放病毒，同時(shí)減少脂蛋白干擾。*選擇性吸附/親和：使用特異性抗體包被的磁珠或?qū)游鲋梢灾苯硬东@目標(biāo)病毒，即使病毒被其他蛋白質(zhì)包裹，也能通過(guò)抗體介導(dǎo)的相互作用被富集，有效克服基質(zhì)干擾。*離子強(qiáng)度調(diào)控：在洗滌步