2025年大學《資源化學》專業(yè)題庫——化學結(jié)構(gòu)分析技術在生物醫(yī)學研究中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在生物醫(yī)學研究中，核磁共振（NMR）波譜法能夠提供關于分子什么信息？A.分子量大小B.元素組成C.分子三維結(jié)構(gòu)及動態(tài)信息D.分子離解常數(shù)2.以下哪種質(zhì)譜（MS）技術最適合用于測定生物大分子的精確分子量？A.基質(zhì)輔助電離（MALDI）B.電噴霧電離（ESI）C.快速原子轟擊（FAB）D.化學電離（CI）3.紅外（IR）光譜法在藥物分析中，主要利用什么來識別藥物分子？A.核自旋特性B.分子吸收射頻輻射的能力C.分子振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷產(chǎn)生的吸收峰D.分子質(zhì)量分布4.在代謝組學研究中，高效液相色譜（HPLC）通常與哪種檢測器聯(lián)用，以實現(xiàn)生物樣品中復雜小分子的高靈敏度檢測？A.紫外-可見（UV-Vis）吸收檢測器B.熒光檢測器C.質(zhì)譜（MS）檢測器D.氣相色譜（GC）檢測器5.X射線衍射（XRD）技術主要用于分析什么？A.溶液中小分子的三維結(jié)構(gòu)B.固體材料的晶體結(jié)構(gòu)C.生物大分子的二級結(jié)構(gòu)D.藥物與靶點的相互作用界面6.當需要分析生物樣品中極低豐度的代謝物時，通常優(yōu)先考慮采用哪種技術策略？A.單一、高靈敏度分析方法B.單一、高選擇性分析方法C.多種分析技術的聯(lián)用（如LC-MS/MS）D.樣品前處理過程盡可能簡化7.核磁共振氫譜（1HNMR）中，化學位移（δ）主要反映了什么？A.質(zhì)子所受局部磁場環(huán)境的不同B.質(zhì)子數(shù)量多少C.分子中碳原子的類型D.分子對稱性8.在解析蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)時，最常用的化學分析方法是什么？A.紫外光譜（UV-Vis）掃描B.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）C.質(zhì)譜（MS）肽質(zhì)量指紋圖譜（PMF）D.X射線晶體學9.紅外光譜法對于鑒別手性藥物分子具有獨特優(yōu)勢，這主要基于什么原理？A.手性分子對紅外光的吸收選擇性不同B.手性分子在溶液中存在特定的紅外活性異構(gòu)體C.紅外光可以穿透手性環(huán)境產(chǎn)生鏡像分辨D.手性藥物通常具有特定的紅外特征峰組合10.結(jié)合化學結(jié)構(gòu)分析技術（如NMR、MS）與生物信息學方法，可以用于研究什么？A.藥物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄（ADME）B.蛋白質(zhì)的折疊過程C.DNA的復制機制D.神經(jīng)元的電信號傳導二、填空題（每空1分，共15分）1.利用液相色譜（LC）分離生物樣品中的混合物后，常結(jié)合________質(zhì)譜（MS）檢測，實現(xiàn)對復雜代謝物的鑒定和定量。2.核磁共振（NMR）譜圖中的________峰群通常反映了分子中不同化學環(huán)境的氫原子。3.紅外光譜法通過測量分子中________振動和轉(zhuǎn)動的能量吸收來提供結(jié)構(gòu)信息。4.在藥物代謝研究中，結(jié)構(gòu)分析技術常用于鑒定代謝產(chǎn)物，其中________技術通常能提供代謝物的精確分子量和結(jié)構(gòu)碎片信息。5.X射線晶體學是解析生物大分子（如蛋白質(zhì)、核酸）高級結(jié)構(gòu)的主要方法之一，其原理是利用X射線與晶體中的電子相互作用產(chǎn)生的________進行結(jié)構(gòu)測定。6.對于不溶于常規(guī)有機溶劑的生物樣品（如尿液、血漿），常采用________等技術進行前處理，以利于后續(xù)的色譜-質(zhì)譜分析。7.結(jié)構(gòu)分析技術在生物醫(yī)學研究中不僅用于________已知生物分子的結(jié)構(gòu)，也用于發(fā)現(xiàn)和鑒定新的生物標志物或代謝物。8.在藥物設計領域，計算機輔助藥物設計（CADD）常需要結(jié)構(gòu)分析提供的________數(shù)據(jù)作為輸入或驗證依據(jù)。9.磁共振成像（MRI）中使用的許多對比劑本質(zhì)上是一些具有特定________分布的順磁性物質(zhì)。10.結(jié)構(gòu)分析技術的靈敏度、選擇性和分析速度是衡量其應用價值的重要指標，需要根據(jù)具體的生物醫(yī)學研究問題進行________選擇。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述核磁共振（NMR）波譜法在確定蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)方面的主要作用。2.為什么在分析生物基質(zhì)（如血液、尿液）中的痕量化合物時，通常需要比分析純化合物更復雜和精密的結(jié)構(gòu)分析技術？3.簡述紅外光譜（IR）法在藥物質(zhì)量控制中的主要應用。4.簡述X射線衍射（XRD）技術獲取生物大分子晶體結(jié)構(gòu)信息的基本過程。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述化學結(jié)構(gòu)分析技術（至少選擇兩種）在藥物代謝動力學（PK）研究中的綜合應用及其各自的優(yōu)勢和局限性。2.結(jié)合具體實例，論述結(jié)構(gòu)分析技術在疾病診斷標志物發(fā)現(xiàn)與驗證中的重要作用。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.C5.B6.C7.A8.C9.A10.A二、填空題1.質(zhì)譜2.化學位移3.倍頻程4.質(zhì)譜5.衍射圖譜6.固相萃取7.定量8.化學結(jié)構(gòu)9.空間10.合理三、簡答題1.解析思路：NMR通過分析蛋白質(zhì)分子在磁場中核自旋的相互作用，可以獲得關于氨基酸殘基相對位置、氫鍵網(wǎng)絡、疏水相互作用等多方面信息。高分辨1HNMR可以提供原子級別的距離約束，二維NMR（如NOESY,HSQC,CPMG等）可以揭示原子間的空間接近關系，這些信息綜合起來足以確定蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。解析中需提及關鍵NMR技術及其在結(jié)構(gòu)確定中的作用。2.解析思路：生物基質(zhì)（如血液、尿液）成分極其復雜，包含大量內(nèi)源性大分子（蛋白質(zhì)、脂類、糖類）和小分子物質(zhì)，這些復雜組分會對目標分析物產(chǎn)生嚴重的信號干擾（基質(zhì)效應），降低檢測靈敏度。目標分析物往往濃度極低，需要高靈敏度、高選擇性的分析方法。單一簡單技術難以有效分離和檢測目標物，因此常需采用色譜（分離）與質(zhì)譜（檢測高靈敏度、高選擇性）聯(lián)用技術，或結(jié)合其他前處理方法（如固相萃?。﹣砼懦蓴_，提高分析的準確性和可靠性。3.解析思路：紅外光譜法具有分子特異性強、檢測速度快、樣品需求量小等優(yōu)點。在藥物質(zhì)量控制中，IR光譜可以用于：①藥物原料藥的定性鑒別，通過與標準品圖譜比對確認身份；②檢查藥物中是否存在特定官能團或雜質(zhì)；③判斷藥物晶型（不同晶型IR光譜有差異）；④進行藥材或制劑的摻偽鑒別等。解析中需圍繞IR光譜的特性和藥物質(zhì)量控制的需求展開。4.解析思路：X射線衍射技術獲取生物大分子晶體結(jié)構(gòu)信息的基本過程包括：①獲得高質(zhì)量的生物大分子單晶；②將晶體置于X射線源和探測器之間；③X射線照射晶體產(chǎn)生衍射現(xiàn)象；④收集并記錄衍射圖譜數(shù)據(jù)；⑤利用專門的計算程序（如分子動力學算法）解析衍射圖譜，計算出晶體中生物大分子的電子密度分布圖；⑥根據(jù)電子密度圖推導出生物大分子的原子坐標，最終得到其三維結(jié)構(gòu)模型。解析需涵蓋樣品準備、數(shù)據(jù)收集和計算解析的關鍵步驟。四、論述題1.解析思路：論述題需全面闡述至少兩種結(jié)構(gòu)分析技術（如NMR、MS、LC-MS等）在PK研究中的應用。分別說明每種技術在研究中的具體作用，例如：NMR可用于測定藥物及其代謝物的濃度隨時間的變化（需提及靈敏度限制），LC-MS/MS則因高靈敏度、高選擇性和高通量特性，成為定量分析PK樣本中藥物及多種代謝物的首選方法，尤其是在生物基質(zhì)復雜的情形下。同時，要分析每種技術的優(yōu)勢（如NMR提供結(jié)構(gòu)信息、MS/MS高靈敏度）和局限性（如NMR靈敏度低、LC-MS分析時間較長、均需標準品等），并討論它們?nèi)绾蜗嗷パa充，共同構(gòu)建完整的PK研究方案。2.解析思路：論述題需結(jié)合具體實例（可虛構(gòu)或基于常見研究），闡述結(jié)構(gòu)分析技術在發(fā)現(xiàn)和驗證疾病診斷標志物中的作用。例如，可以從代謝組學角度出發(fā)：通過LC-MS/MS分析特定疾病患者（如糖尿病、癌癥）的尿液或血液樣本，尋找差異表達的代謝物。鑒定這些代謝物結(jié)構(gòu)（利用MS碎片信息結(jié)合NMR、數(shù)據(jù)庫檢索），并驗證