2025年大學(xué)《化學(xué)測量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——質(zhì)譜技術(shù)在化學(xué)測量中的發(fā)展考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填入括號內(nèi)）1.在質(zhì)譜中，用于標(biāo)識離子的核心參數(shù)是（）。A.電流強(qiáng)度B.電壓大小C.荷質(zhì)比(m/z)D.離子流強(qiáng)度2.下列哪種離子化技術(shù)通常適用于分析熱不穩(wěn)定、極性較強(qiáng)的有機(jī)小分子？（）A.電噴霧電離(ESI)B.大氣壓化學(xué)電離(APCI)C.激光解吸電離(LDI)D.基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)3.與傳統(tǒng)四極桿質(zhì)譜儀相比，飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(TOF-MS)的主要優(yōu)勢在于？（）A.可處理更高的樣品濃度B.具有更高的分辨率和靈敏度C.能直接進(jìn)行同位素豐度測定D.更適用于大規(guī)模平行樣品分析4.在代謝組學(xué)研究中，用于同時(shí)檢測和定量大量代謝物的常用質(zhì)譜技術(shù)是？（）A.高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)B.氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜(GC-TOF-MS)C.電噴霧質(zhì)譜(ESI-MS)D.基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-TOF-MS)5.質(zhì)譜數(shù)據(jù)獲取模式"DDA"(Data-DependentAcquisition)的主要特點(diǎn)是？（）A.依次掃描預(yù)選定的m/z值B.根據(jù)前一級質(zhì)譜圖中的信號強(qiáng)度自動(dòng)選擇后續(xù)掃描的m/z值C.對所有離子進(jìn)行全質(zhì)量范圍掃描D.只采集二級質(zhì)譜(MS/MS)數(shù)據(jù)6.在環(huán)境樣品分析中，測定樣品中痕量持久性有機(jī)污染物(POPs)時(shí)，常采用的技術(shù)組合是？（）A.氣相色譜-離子阱質(zhì)譜(GC-IT-MS)B.液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜(LC-ESI-MS/MS)C.離子色譜-電導(dǎo)檢測D.氣相色譜-火焰離子化檢測器(GC-FID)7.提高質(zhì)譜儀器分辨率的主要目的是？（）A.增加檢測靈敏度B.區(qū)分具有相同或相近質(zhì)量數(shù)但不同結(jié)構(gòu)或電荷狀態(tài)的離子C.加快數(shù)據(jù)采集速度D.提高離子傳輸效率8.蛋白質(zhì)組學(xué)研究中，鑒定蛋白質(zhì)序列的主要質(zhì)譜技術(shù)是基于？（）A.電噴霧電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(ESI-TOF-MS)的精確分子量測定B.液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)的肽段碎片信息分析C.基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜(MALDI-MS)的分子量測定D.離子阱質(zhì)譜(IT-MS)的多級質(zhì)譜(MSn)裂解9.以下哪項(xiàng)不屬于質(zhì)譜技術(shù)當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)？（）A.復(fù)雜生物樣品基質(zhì)效應(yīng)的消除B.實(shí)現(xiàn)高通量、自動(dòng)化樣品分析C.降低高分辨率、高靈敏度儀器的成本D.提供簡單、直觀的數(shù)據(jù)分析軟件10.質(zhì)譜技術(shù)與其他分析技術(shù)（如色譜、光譜）聯(lián)用，其主要優(yōu)勢是？（）A.提高樣品前處理的效率B.獲得更豐富的結(jié)構(gòu)信息或提高分離度C.降低了檢測限D(zhuǎn).簡化了儀器操作二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填入橫線上）1.質(zhì)譜儀的核心功能包括離子化、______和檢測。2.常用于蛋白質(zhì)組學(xué)研究的質(zhì)譜離子化方式有電噴霧電離(ESI)和______。3.飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(TOF-MS)是基于離子在______中的飛行時(shí)間不同來進(jìn)行分離的。4.在質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析中，峰提取、峰對齊和______是常用的預(yù)處理步驟。5.質(zhì)譜技術(shù)在環(huán)境樣品分析中可用于監(jiān)測______和重金屬等污染物。6.質(zhì)譜技術(shù)的靈敏度通常用______或絕對定量來表示。7.高分辨率質(zhì)譜(HRMS)在藥物代謝研究中可用于______的準(zhǔn)確測定。8.基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)技術(shù)通常用于分析______或大分子化合物。9.質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集模式"DIA"(Data-IndependentAcquisition)的常用方法有______和SWATH。10.質(zhì)譜技術(shù)的“組學(xué)”應(yīng)用，如代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)，強(qiáng)調(diào)的是對生物體系內(nèi)______的全面研究。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請給出簡潔、準(zhǔn)確的定義）1.荷質(zhì)比(m/z)2.選擇性離子監(jiān)測(SIM)3.精確分子量測定4.代謝組學(xué)四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)的基本原理及其主要優(yōu)勢。2.比較電噴霧電離(ESI)和大氣壓化學(xué)電離(APCI)技術(shù)的原理、適用樣品類型及主要產(chǎn)物離子。3.簡述串聯(lián)質(zhì)譜(MS/MS)技術(shù)在解析復(fù)雜混合物和進(jìn)行定量分析方面的優(yōu)勢。4.簡要說明高分辨率質(zhì)譜(HRMS)在解決同分異構(gòu)體干擾問題方面的作用。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述近年來質(zhì)譜技術(shù)在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的應(yīng)用進(jìn)展及其面臨的挑戰(zhàn)。2.結(jié)合實(shí)例，論述質(zhì)譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域（如食品安全、環(huán)境污染）的發(fā)展趨勢和作用。---試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.A5.B6.B7.B8.B9.D10.B二、填空題1.分離2.基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)3.真空4.鑒定5.農(nóng)藥殘留6.相對靈敏度7.同位素8.合成小分子9.數(shù)據(jù)非依賴采集(DIA)10.大分子三、名詞解釋1.荷質(zhì)比(m/z):指離子所帶的電荷量(z)與其質(zhì)量(m)之比，是質(zhì)譜中用于標(biāo)識離子的基本參數(shù)。2.選擇性離子監(jiān)測(SIM):一種質(zhì)譜掃描模式，僅選擇一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)預(yù)定的m/z值進(jìn)行檢測，可以提高特定目標(biāo)物的檢測靈敏度和選擇性，但對復(fù)雜樣品的定性能力較差。3.精確分子量測定:利用高分辨率質(zhì)譜儀，通過精確測量分子離子的質(zhì)量數(shù)，可以高精度地確定化合物的分子量，有助于同分異構(gòu)體的區(qū)分和分子式推斷。4.代謝組學(xué):系統(tǒng)研究生物體系（如細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體）內(nèi)所有小分子代謝物（通常指低于1000Da的化合物）的種類、數(shù)量和功能變化的科學(xué)領(lǐng)域，質(zhì)譜是主要的分析技術(shù)之一。四、簡答題1.GC-MS原理與優(yōu)勢:*原理：氣相色譜(GC)用于分離混合物中的各組分，分離后的組分依次進(jìn)入質(zhì)譜儀離子源進(jìn)行離子化，然后在高真空系統(tǒng)中根據(jù)離子荷質(zhì)比(m/z)不同，通過質(zhì)量分析器(如四極桿、離子阱、TOF)進(jìn)行分離，最后由檢測器檢測，獲得質(zhì)譜圖。結(jié)合GC的分離能力和MS的鑒定能力。*優(yōu)勢：①具有極高的分離能力，適用于分析沸點(diǎn)不同、極性差異較大的揮發(fā)性或半揮發(fā)性有機(jī)物；②靈敏度高，可檢測痕量組分；③定性能力強(qiáng)，可通過質(zhì)譜圖庫檢索進(jìn)行化合物鑒定；④可與多種檢測器聯(lián)用。2.ESI與APCI比較:*ESI:原理利用高壓電場使樣品溶液產(chǎn)生電荷，形成帶電離子。適用于極性較強(qiáng)、分子量較大的化合物（如氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、糖類、有機(jī)酸），通常產(chǎn)生多電荷離子，提高靈敏度，適合LC-MS聯(lián)用。*APCI:原理利用高溫氣體（如氮?dú)猓悠窔饣?，在電暈放電或射頻放電產(chǎn)生的等離子體中發(fā)生電離，適用于極性中等、分子量較小的化合物（如脂肪酸、脂肪醇、某些藥物），通常產(chǎn)生單電荷離子，適合GC-MS或LC-MS聯(lián)用。3.MS/MS優(yōu)勢:*解析復(fù)雜混合物：通過選擇豐度較高的碎片離子進(jìn)行二級掃描，可以提供更豐富的結(jié)構(gòu)信息，幫助區(qū)分同分異構(gòu)體，減少復(fù)雜基質(zhì)背景的干擾。*定量分析：利用碎片離子相對豐度進(jìn)行定量，通常比檢測parention更具抗干擾能力，靈敏度和選擇性更高，特別適用于代謝組學(xué)等高通量定量分析。4.HRMS在解決同分異構(gòu)體干擾中的作用:*高分辨率質(zhì)譜儀能夠精確測量離子質(zhì)量數(shù)，其精度遠(yuǎn)高于常規(guī)質(zhì)譜儀。對于質(zhì)量數(shù)非常接近的同分異構(gòu)體，HRMS可以通過區(qū)分它們微小的質(zhì)量差異（Δm）來實(shí)現(xiàn)有效分離和鑒定。例如，在代謝組學(xué)中，區(qū)分同位素峰簇（如13C異構(gòu)體）或結(jié)構(gòu)相似的異構(gòu)體，HRMS的精確質(zhì)量測量至關(guān)重要。五、論述題1.質(zhì)譜在蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展與挑戰(zhàn):*進(jìn)展：*離子化技術(shù)：ESI和MALDI的不斷發(fā)展及聯(lián)用技術(shù)的優(yōu)化（如LC-ESI-MS/MS,MALDI-TOF/TOF），提高了蛋白質(zhì)和肽段的離子化和分析效率。*質(zhì)譜儀器：高分辨率、高靈敏度Orbitrap和FT-ICR等儀器的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜肽段混合物的精確分子量測定和更豐富的碎片信息采集。*數(shù)據(jù)采集策略：DDA,DIA,SWATH等數(shù)據(jù)非依賴采集模式的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高通量、高覆蓋率的蛋白質(zhì)和肽段鑒定與定量。*數(shù)據(jù)分析：生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫和算法的進(jìn)步（如MaxQuant,ProteomeDiscoverer），實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模蛋白質(zhì)鑒定、修飾識別、定量分析和通路注釋。*挑戰(zhàn)：*覆蓋率：盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，但對于高豐度蛋白之外的低豐度、不溶性或翻譯后修飾復(fù)雜的蛋白質(zhì)/肽段的深度覆蓋仍具挑戰(zhàn)。*定量準(zhǔn)確性：復(fù)雜樣品中的基質(zhì)效應(yīng)、離子抑制等影響定量結(jié)果的準(zhǔn)確性。*數(shù)據(jù)分析復(fù)雜性：海量蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)的存儲、處理和生物意義解讀仍非常耗時(shí)且復(fù)雜。*新技術(shù)整合：如何有效整合不同類型質(zhì)譜數(shù)據(jù)與其他組學(xué)數(shù)據(jù)（基因組、轉(zhuǎn)錄組）仍需深入研究。2.質(zhì)譜在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展趨勢與作用:*發(fā)展趨勢：*高靈敏度與高選擇性：發(fā)展高分辨率、高靈敏度質(zhì)譜技術(shù)（如Orbitrap,離子阱改進(jìn)）和選擇性強(qiáng)的方法（如SIM,GC-IT-MS），以滿足痕量、超痕量污染物監(jiān)測的需求。*快速與高通量：發(fā)展快速GC-MS/MS和LC-MS/MS方法，結(jié)合自動(dòng)化樣品前處理技術(shù)，提高監(jiān)測效率，滿足應(yīng)急監(jiān)測和大規(guī)模篩查的需求。*多種污染物聯(lián)測：開發(fā)能夠同時(shí)監(jiān)測多種類型污染物（如農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、內(nèi)分泌干擾物、重金屬等）的方法。*空間分析：結(jié)合微萃取技術(shù)（如DART,DESI）和成像質(zhì)譜（IMS），實(shí)現(xiàn)污染物在樣品表面的空間分布分析。*環(huán)境樣品前處理：發(fā)展更有效、更穩(wěn)定、自動(dòng)化的樣品前處理技術(shù)（如固相萃取SPE,液-液萃取LLE,頂空進(jìn)樣），以去除基質(zhì)干擾，提高分析準(zhǔn)確性。*作用：*食品安全：檢測食品中的農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、非法添加物、生物毒素