2025年大學《應用化學》專業(yè)題庫——化學性質(zhì)與生物活性關聯(lián)性研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.對于一個酸堿指示劑，其變色范圍主要取決于其pKa值和（）。A.溶液的pH值B.指示劑的濃度C.指示劑的結(jié)構(gòu)D.指示劑的顏色2.下列哪個性質(zhì)通常與藥物的口服生物利用度正相關？（）A.分子量B.極性C.脂溶性（LogP）D.水溶性3.在定量構(gòu)效關系（QSAR）研究中，使用分子描述符來量化分子的哪些特征？（）A.物理性質(zhì)和化學性質(zhì)B.生物學活性C.化學反應性D.A和C4.下列哪個術語描述的是分子中一個特定的3D體積，必須被滿足才能與生物靶標結(jié)合？（）A.藥效團（Pharmacophore）B.定量構(gòu)效關系（QSAR）C.分子對接（MolecularDocking）D.虛擬篩選（VirtualScreening）5.青霉素之所以能抑制細菌生長，關鍵在于其側(cè)鏈結(jié)構(gòu)能夠與細菌細胞壁合成的（）發(fā)生不可逆結(jié)合。A.DNA聚合酶B.核糖體C.壁霉素合成酶D.肽聚糖交聯(lián)酶6.分子間作用力中，對藥物與靶標結(jié)合力貢獻最大的是（）。A.離子偶極相互作用B.π-π堆積作用C.氫鍵D.范德華力7.對于手性藥物，其對映異構(gòu)體在生物活性上可能表現(xiàn)出（）。A.完全相同B.完全不同C.部分相同，部分不同D.以上皆非8.某化合物的LogP值為4.0，這意味著它在（）中的濃度是其在水中濃度的大約（）倍。A.水相，10000倍B.脂相，10000倍C.水相，1/10000倍D.脂相，1/10000倍9.增加藥物分子的極性通常會如何影響其血腦屏障通透性？（）A.增加B.減少C.不變D.不確定10.“構(gòu)象分析”在研究化學性質(zhì)與生物活性關聯(lián)時主要關注的是（）。A.分子的一維線性結(jié)構(gòu)B.分子的三維空間結(jié)構(gòu)C.分子中官能團的位置D.分子的反應活性二、填空題（每空2分，共20分）1.分子量較大的化合物通常難以穿過生物膜，這體現(xiàn)了__________原則對生物膜通透性的影響。2.某藥物pKa為7.0，在生理pH（約7.4）條件下，該藥物主要以__________離子形式存在。3.通過分析一系列已知生物活性的化合物，找出影響活性的關鍵結(jié)構(gòu)片段，這種方法稱為__________。4.藥物分子與生物靶標（如受體）的結(jié)合位點在空間結(jié)構(gòu)上必須滿足特定的__________要求。5.描述分子極性大小的常用參數(shù)是__________。6.某化合物在酸中失去一個質(zhì)子（H+）的能力越強，其共軛堿的__________越高。7.天然產(chǎn)物因其結(jié)構(gòu)多樣性和復雜性，在藥物發(fā)現(xiàn)中具有重要的__________意義。8.影響藥物代謝穩(wěn)定性的關鍵因素之一是分子結(jié)構(gòu)中的__________。9.基于實驗數(shù)據(jù)建立生物活性與分子結(jié)構(gòu)定量關系的模型，稱為__________模型。10.__________是指一個化合物與其生物靶標結(jié)合的能力。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.脂水分配系數(shù)（LogP）2.定性構(gòu)效關系（QSAR）3.氫鍵4.藥效團（Pharmacophore）5.順反異構(gòu)四、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述酸堿平衡原理在藥物設計和分析中的應用。2.為什么藥物的脂水分配系數(shù)（LogP）是預測其口服生物利用度的重要參數(shù)？3.簡述氫鍵在藥物與靶標結(jié)合中的作用。4.列舉至少三種影響藥物代謝穩(wěn)定性的化學結(jié)構(gòu)因素。五、論述題（10分）以阿司匹林（乙酰水楊酸）為例，結(jié)合其化學結(jié)構(gòu)特點，詳細闡述其化學性質(zhì)（如酸堿性、酯鍵水解）與其主要生物活性（如解熱鎮(zhèn)痛、抗炎抗血栓）之間的關系。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.A4.A5.D6.C7.B8.B9.B10.B二、填空題1.跨膜擴散2.陽離子3.定性構(gòu)效關系（QSAR）分析/結(jié)構(gòu)-活性關系分析4.幾何/空間5.脂水分配系數(shù)（LogP）/分極性6.pKa7.資源/源頭8.官能團/易水解鍵/易氧化基團9.定量構(gòu)效關系（QSAR）10.生物活性/綁合親和力三、名詞解釋1.脂水分配系數(shù)（LogP）：指化合物在油相和水相中達到平衡時的濃度比的對數(shù)，是衡量分子親脂性或疏水性的重要參數(shù)，與藥物穿過生物膜的能力密切相關。2.定性構(gòu)效關系（QSAR）：指通過分析一系列具有已知生物活性的化合物，找出影響其活性的關鍵結(jié)構(gòu)片段或特征，并用經(jīng)驗規(guī)則或模型來描述這種結(jié)構(gòu)-活性關系的學科。3.氫鍵：指分子中電負性強的原子（如O、N）與另一個分子中電負性強的原子（如O、N、F）之間形成的一種相對較強的分子間作用力，在蛋白質(zhì)-配體相互作用中起關鍵作用。4.藥效團（Pharmacophore）：指一個化合物與其生物靶標（如受體）結(jié)合并產(chǎn)生生物活性所必需的、在三維空間中滿足特定幾何和電性要求的結(jié)構(gòu)基團或組合。5.順反異構(gòu)：指具有相同原子連接順序但原子空間排列方式不同的立體異構(gòu)體，在順式異構(gòu)體中，兩個特定的原子或基團位于雙鍵（或環(huán)）的同一側(cè)；在反式異構(gòu)體中，它們位于雙鍵（或環(huán)）的對側(cè)。四、簡答題1.簡述酸堿平衡原理在藥物設計和分析中的應用。解析思路：首先說明酸堿平衡涉及藥物分子解離。然后，根據(jù)pKa值判斷藥物在特定pH環(huán)境（如血液pH7.4）下的主要存在形式（離子型或非離子型）。離子型藥物通常水溶性較好，易于穿過細胞膜（離子通道），而非離子型藥物通常脂溶性較好，易于穿過脂質(zhì)雙分子層。因此，調(diào)節(jié)藥物的pKa可以通過改變其溶解度、膜通透性、組織分布和代謝穩(wěn)定性，進而影響其藥代動力學和藥效。2.為什么藥物的脂水分配系數(shù)（LogP）是預測其口服生物利用度的重要參數(shù)？解析思路：首先解釋LogP代表分子親脂性和疏水性的平衡。然后說明口服吸收的首要步驟是藥物從腸腔穿過細胞膜（通常是類脂膜）進入腸上皮細胞，這個過程依賴于被動擴散，而被動擴散對脂溶性（疏水性）的依賴遠大于水溶性。LogP高的藥物更容易嵌入脂質(zhì)雙分子層，從而更容易穿過生物膜。因此，LogP是預測藥物能否有效穿過生物膜并被吸收進入血液循環(huán)的關鍵指標之一，與口服生物利用度密切相關。3.簡述氫鍵在藥物與靶標結(jié)合中的作用。解析思路：首先定義氫鍵作為一種重要的分子間作用力。然后說明在藥物-靶標相互作用中，藥物分子上的氫鍵供體（如-NH、-OH）可以與靶標分子（如蛋白質(zhì)受體上的-O、-N、-S）上的氫鍵受體形成氫鍵；反之亦然。氫鍵雖然單個強度不如共價鍵，但多個氫鍵的累積可以提供顯著的結(jié)合能，增強藥物與靶標的親和力，穩(wěn)定結(jié)合復合物的構(gòu)象。氫鍵的形成有助于藥物精確地契合靶標口袋，是決定藥物結(jié)合特異性的重要驅(qū)動力。4.列舉至少三種影響藥物代謝穩(wěn)定性的化學結(jié)構(gòu)因素。解析思路：從藥物化學結(jié)構(gòu)的角度，列舉導致藥物易被代謝酶（如細胞色素P450酶系）或非酶（如酸、堿）降解的基團或結(jié)構(gòu)特征。常見的易代謝位點包括：酯鍵、酰胺鍵、叔醇、叔胺、烯醇式、鄰位取代的苯環(huán)（如鹵素）、容易發(fā)生氧化或還原的基團等。例如，酯鍵和酰胺鍵容易水解，叔胺容易發(fā)生N-氧化，烯醇式容易發(fā)生開環(huán)氧化。五、論述題以阿司匹林（乙酰水楊酸）為例，結(jié)合其化學結(jié)構(gòu)特點，詳細闡述其化學性質(zhì)（如酸堿性、酯鍵水解）與其主要生物活性（如解熱鎮(zhèn)痛、抗炎抗血栓）之間的關系。解析思路：1.化學性質(zhì)與結(jié)構(gòu)：阿司匹林結(jié)構(gòu)中含有一個羧基（-COOH）和一個酯基（-COO-R，其中R為水楊基）。羧基使其具有酸性，pKa約為3.5。酯基相對穩(wěn)定，但在體內(nèi)或特定條件下可水解。2.酸堿性（羧基）與解熱鎮(zhèn)痛：阿司匹林的解熱鎮(zhèn)痛作用主要歸因于其非解離形式（分子態(tài)）能夠穿過血腦屏障，與中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的前列腺素合成酶（主要是COX-1和COX-2）的活性位點發(fā)生非競爭性抑制，從而減少前列腺素的合成。在生理pH（約7.4）下，大部分阿司匹林以解離形式（水楊酸根離子）存在，此形式不易通過血腦屏障。口服后，在胃酸（pH1-3）環(huán)境中，阿司匹林迅速解離并形成水楊酸根離子，隨食物進入小腸。在小腸堿性環(huán)境中（pH>6），部分水楊酸根離子重新解離為水楊酸分子，并通過被動擴散穿過腸壁細胞進入血液，然后再通過血腦屏障發(fā)揮中樞鎮(zhèn)痛作用。因此，其酸性是藥物能夠被吸收并進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用的必要化學性質(zhì)。3.酯鍵水解與抗炎抗血栓：阿司匹林在體外堿性條件下（如腸液）或體內(nèi)某些酶（如酯酶）的作用下，其酯鍵可以發(fā)生水解，生成水楊酸和乙酸。水楊酸是其發(fā)揮抗炎和抗血栓作用的主要活性形式。水楊酸的羧基能