2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——激光拉曼光譜技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(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)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.與瑞利散射相比，拉曼散射光子的能量（頻率）通常（）。A.增大B.減小C.不變D.時(shí)而增大時(shí)而減小2.激光拉曼光譜中，出現(xiàn)在激發(fā)光波數(shù)之外的、頻率降低的譜線稱為（）。A.斯托克斯線B.反斯托克斯線C.瑞利散射線D.傅里葉變換線3.分子振動(dòng)能級(jí)間隔越大，其對(duì)應(yīng)的拉曼光譜（）。A.波數(shù)越高B.波數(shù)越低C.強(qiáng)度越強(qiáng)D.峰形越寬4.下列哪種分子通常不產(chǎn)生拉曼散射信號(hào)？（）A.氧氣（O?）B.氮?dú)猓∟?）C.氦氣（He）D.水蒸氣（H?O）5.在生物樣品拉曼光譜檢測(cè)中，生物組織自發(fā)熒光對(duì)檢測(cè)通常構(gòu)成主要干擾，選擇（）波長(zhǎng)的激光可以顯著減輕此干擾。A.紫外B.可見光區(qū)（如藍(lán)光）C.近紅外D.遠(yuǎn)紅外6.表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)拉曼信號(hào)極大增強(qiáng)的主要原因是（）。A.激光功率大幅提高B.采用了特殊的光學(xué)系統(tǒng)C.利用貴金屬表面形成的“熱點(diǎn)”提供局域表面等離子體共振效應(yīng)D.樣品濃度顯著增加7.激光拉曼光譜技術(shù)能夠用于快速鑒別不同細(xì)菌種類的依據(jù)是（）。A.細(xì)菌的細(xì)胞大小差異B.細(xì)菌的核糖體RNA（rRNA）等內(nèi)部核酸分子振動(dòng)指紋的差異C.細(xì)菌的革蘭氏染色結(jié)果D.細(xì)菌的糖類成分8.在癌癥診斷中，拉曼光譜技術(shù)可以通過(guò)分析腫瘤組織與正常組織在（）方面的差異來(lái)識(shí)別病變。A.細(xì)胞大小B.微觀結(jié)構(gòu)紋理C.特定蛋白質(zhì)、DNA或代謝物的分子振動(dòng)指紋D.血管密度9.拉曼光譜成像技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)（）。A.對(duì)樣品進(jìn)行元素分析B.對(duì)樣品內(nèi)部不同深度或區(qū)域進(jìn)行化學(xué)成分的空間分辨表征C.對(duì)樣品進(jìn)行高速質(zhì)量分析D.對(duì)樣品進(jìn)行磁性質(zhì)測(cè)量10.與熒光檢測(cè)相比，激光拉曼光譜技術(shù)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.可以檢測(cè)所有類型的生物分子B.信號(hào)強(qiáng)度通常更強(qiáng)C.通常不受樣品自身熒光背景的干擾D.可以提供更豐富的分子結(jié)構(gòu)信息二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.拉曼散射是光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的______過(guò)程，其散射光頻率與激發(fā)光頻率不同的現(xiàn)象稱為______效應(yīng)。2.拉曼光譜中，波數(shù)向激發(fā)光波數(shù)方向移動(dòng)的區(qū)域稱為______區(qū)，向低波數(shù)方向移動(dòng)的區(qū)域稱為______區(qū)。3.影響拉曼信號(hào)強(qiáng)度的因素包括激光強(qiáng)度、______、樣品濃度和分子極化率等。4.為了克服生物樣品拉曼信號(hào)弱、熒光干擾嚴(yán)重的難題，發(fā)展了______和______等增強(qiáng)拉曼信號(hào)的技術(shù)。5.激光拉曼光譜技術(shù)可用于分析生物樣品中的______、______和藥物分子等。6.在藥物分析中，拉曼光譜可以用于______、______以及表征藥物遞送載體。7.激光拉曼光譜技術(shù)具有______、______、______等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述拉曼散射與瑞利散射的主要區(qū)別。2.為什么說(shuō)分子振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷是產(chǎn)生拉曼光譜的基礎(chǔ)？3.簡(jiǎn)述激光拉曼光譜技術(shù)在病原體檢測(cè)中的應(yīng)用原理。4.在進(jìn)行生物樣品（如活體組織）拉曼光譜檢測(cè)時(shí)，主要面臨哪些挑戰(zhàn)？請(qǐng)至少列舉三項(xiàng)。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述選擇合適激光波長(zhǎng)對(duì)生物醫(yī)學(xué)樣品拉曼光譜檢測(cè)的重要性，并說(shuō)明原因。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述激光拉曼光譜技術(shù)在癌癥診斷或監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用前景和局限性。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.A4.C5.C6.C7.B8.C9.B10.C二、填空題1.散射，拉曼2.斯托克斯，反斯托克斯3.樣品特性（或分子極化率）4.表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS），非線性拉曼光譜（或其他增強(qiáng)技術(shù)如微腔增強(qiáng)等）5.蛋白質(zhì)，核酸6.藥物定性/定量分析，藥代動(dòng)力學(xué)研究7.非侵入性/微創(chuàng)，無(wú)熒光背景干擾（或高靈敏度/特異性），原位分析三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：瑞利散射是入射光子與物質(zhì)相互作用后，散射光子能量（頻率）與入射光子能量（頻率）完全相同的過(guò)程，是彈性散射。拉曼散射是光子與物質(zhì)相互作用后，散射光子能量（頻率）發(fā)生改變（增大或減?。┑倪^(guò)程，是inelasticscattering（非彈性散射），導(dǎo)致頻率移動(dòng)。答案要點(diǎn)：瑞利散射是彈性散射，散射光頻率不變；拉曼散射是非彈性散射，散射光頻率發(fā)生改變（移動(dòng)）。2.解析思路：分子具有特定的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。當(dāng)分子吸收光子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)后，處于激發(fā)態(tài)。如果分子隨后通過(guò)非輻射方式（如振動(dòng)-振動(dòng)、振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)耦合）或自發(fā)輻射回到低能級(jí)，會(huì)釋放出能量。如果釋放的能量恰好等于某個(gè)特定的振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差，并且這個(gè)能量與入射光子能量之差（即頻率差）對(duì)應(yīng)于拉曼散射，那么就會(huì)產(chǎn)生特征性的拉曼光譜。因此，分子振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷的存在和差異是拉曼光譜產(chǎn)生的基礎(chǔ)。答案要點(diǎn)：分子具有特定的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)；分子吸收和釋放特定能量（頻率差）的光子；這些能量差對(duì)應(yīng)分子振動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷。3.解析思路：不同種類的病原體（如細(xì)菌、病毒）具有獨(dú)特的核酸（DNA、RNA）和蛋白質(zhì)組成。這些生物大分子具有特定的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。拉曼光譜可以探測(cè)到這些分子的“指紋”信息。通過(guò)獲取病原體樣本的拉曼光譜，并與已知病原體的標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，或者通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)方法分析光譜特征，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)病原體的快速鑒定和分類。答案要點(diǎn)：不同病原體具有獨(dú)特的分子組成（核酸、蛋白質(zhì)）；拉曼光譜可探測(cè)這些分子的振動(dòng)指紋；通過(guò)光譜比對(duì)或分析實(shí)現(xiàn)病原體鑒定。4.解析思路：生物樣品進(jìn)行拉曼光譜檢測(cè)的主要挑戰(zhàn)包括：①信號(hào)弱，生物組織對(duì)拉曼光的吸收和散射嚴(yán)重，且拉曼信號(hào)本身比熒光或瑞利散射弱很多；②熒光背景干擾強(qiáng)，生物組織富含色素（如血紅素、葉綠素、核黃素等），自發(fā)熒光信號(hào)強(qiáng)且寬，會(huì)掩蓋微弱的拉曼信號(hào)；③樣品制備復(fù)雜，活體檢測(cè)要求無(wú)損傷，離體組織需快速制備；④水峰干擾，水的拉曼信號(hào)非常強(qiáng)（尤其在1400-1800cm?1區(qū)域），常覆蓋許多生物分子的重要信息；⑤生物環(huán)境復(fù)雜，信號(hào)受pH、離子強(qiáng)度、溫度等因素影響。答案要點(diǎn)：信號(hào)弱（吸收散射強(qiáng)）；熒光背景干擾強(qiáng)；樣品制備要求高（尤其活體）；水峰干擾嚴(yán)重；生物環(huán)境復(fù)雜性。四、論述題1.解析思路：選擇合適的激光波長(zhǎng)對(duì)生物醫(yī)學(xué)樣品拉曼光譜檢測(cè)至關(guān)重要，主要體現(xiàn)在：①避免或減輕熒光干擾：生物樣品的熒光發(fā)射光譜通常較寬，且在紫外和可見光區(qū)較強(qiáng)。選擇與樣品熒光發(fā)射峰遠(yuǎn)離的、通常在近紅外區(qū)的激光（如785nm,830nm,1064nm）可以最大限度地減少熒光對(duì)弱拉曼信號(hào)的干擾。②提高拉曼信號(hào)強(qiáng)度：某些分子的振動(dòng)模式在近紅外激光激發(fā)下，其躍遷幾率可能更大，導(dǎo)致信號(hào)增強(qiáng)。③實(shí)現(xiàn)組織穿透：近紅外光具有更好的組織穿透能力，有利于進(jìn)行深層組織成像或檢測(cè)。④安全性：近紅外光對(duì)生物組織的損傷相對(duì)較小。因此，波長(zhǎng)選擇需綜合考慮抑制熒光、增強(qiáng)信號(hào)和實(shí)現(xiàn)有效穿透等因素。答案要點(diǎn)：抑制熒光干擾（選擇遠(yuǎn)離熒光峰的波長(zhǎng)，尤其近紅外）；增強(qiáng)拉曼信號(hào)（特定波長(zhǎng)下躍遷幾率大）；改善組織穿透性（近紅外光穿透深）；提高安全性（近紅外光損傷?。恍杈C合平衡以上因素。2.解析思路：激光拉曼光譜技術(shù)在癌癥診斷/監(jiān)測(cè)的應(yīng)用前景：①無(wú)創(chuàng)/微創(chuàng)檢測(cè)：可通過(guò)光纖探頭或表面探頭對(duì)活體組織進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)早期篩查和術(shù)中診斷，減少取樣痛苦和感染風(fēng)險(xiǎn)。②高靈敏度和特異性：可檢測(cè)到腫瘤相關(guān)分子（蛋白質(zhì)、DNA甲基化等）的細(xì)微變化，實(shí)現(xiàn)早期診斷。③提供分子信息：相比形態(tài)學(xué)檢查，拉曼光譜提供化學(xué)成分信息，有助于鑒別診斷。④實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：結(jié)合成像技術(shù)，可對(duì)治療反應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。局限性：①信號(hào)弱，深層組織檢測(cè)受限；②熒光干擾依然存在，尤其是在富含色素的腫瘤組