2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——化學(xué)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用考試時(shí)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(xué)研究中，核磁共振（NMR）波譜法能夠提供關(guān)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(dòng)態(tài)信息D.分子離解常數(shù)2.以下哪種質(zhì)譜（MS）技術(shù)最適合用于測(cè)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(xué)電離（CI）3.紅外（IR）光譜法在藥物分析中，主要利用什么來(lái)識(shí)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(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生的吸收峰D.分子質(zhì)量分布4.在代謝組學(xué)研究中，高效液相色譜（HPLC）通常與哪種檢測(cè)器聯(lián)用，以實(shí)現(xiàn)生物樣品中復(fù)雜小分子的高靈敏度檢測(cè)？A.紫外-可見（UV-Vis）吸收檢測(cè)器B.熒光檢測(cè)器C.質(zhì)譜（MS）檢測(cè)器D.氣相色譜（GC）檢測(cè)器5.X射線衍射（XRD）技術(shù)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(jí)結(jié)構(gòu)D.藥物與靶點(diǎn)的相互作用界面6.當(dāng)需要分析生物樣品中極低豐度的代謝物時(shí)，通常優(yōu)先考慮采用哪種技術(shù)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(shù)的聯(lián)用（如LC-MS/MS）D.樣品前處理過(guò)程盡可能簡(jiǎn)化7.核磁共振氫譜（1HNMR）中，化學(xué)位移（δ）主要反映了什么？A.質(zhì)子所受局部磁場(chǎng)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(duì)稱性8.在解析蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，最常用的化學(xué)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(xué)9.紅外光譜法對(duì)于鑒別手性藥物分子具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這主要基于什么原理？A.手性分子對(duì)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(xué)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)（如NMR、MS）與生物信息學(xué)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(guò)程C.DNA的復(fù)制機(jī)制D.神經(jīng)元的電信號(hào)傳導(dǎo)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(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)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(xué)環(huán)境的氫原子。3.紅外光譜法通過(guò)測(cè)量分子中________振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的能量吸收來(lái)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(shù)常用于鑒定代謝產(chǎn)物，其中________技術(shù)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(xué)是解析生物大分子（如蛋白質(zhì)、核酸）高級(jí)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(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定。6.對(duì)于不溶于常規(guī)有機(jī)溶劑的生物樣品（如尿液、血漿），常采用________等技術(shù)進(jìn)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(shù)在生物醫(yī)學(xué)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(biāo)志物或代謝物。8.在藥物設(shè)計(jì)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)（CADD）常需要結(jié)構(gòu)分析提供的________數(shù)據(jù)作為輸入或驗(yàn)證依據(jù)。9.磁共振成像（MRI）中使用的許多對(duì)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(shù)的靈敏度、選擇性和分析速度是衡量其應(yīng)用價(jià)值的重要指標(biāo)，需要根據(jù)具體的生物醫(yī)學(xué)研究問(wèn)題進(jìn)行________選擇。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述核磁共振（NMR）波譜法在確定蛋白質(zhì)三級(jí)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(shí)，通常需要比分析純化合物更復(fù)雜和精密的結(jié)構(gòu)分析技術(shù)？3.簡(jiǎn)述紅外光譜（IR）法在藥物質(zhì)量控制中的主要應(yīng)用。4.簡(jiǎn)述X射線衍射（XRD）技術(shù)獲取生物大分子晶體結(jié)構(gòu)信息的基本過(guò)程。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述化學(xué)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)（至少選擇兩種）在藥物代謝動(dòng)力學(xué)（PK）研究中的綜合應(yīng)用及其各自的優(yōu)勢(shì)和局限性。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述結(jié)構(gòu)分析技術(shù)在疾病診斷標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)與驗(yàn)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(xué)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(xué)結(jié)構(gòu)9.空間10.合理三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：NMR通過(guò)分析蛋白質(zhì)分子在磁場(chǎng)中核自旋的相互作用，可以獲得關(guān)于氨基酸殘基相對(duì)位置、氫鍵網(wǎng)絡(luò)、疏水相互作用等多方面信息。高分辨1HNMR可以提供原子級(jí)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(guān)系，這些信息綜合起來(lái)足以確定蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。解析中需提及關(guān)鍵NMR技術(shù)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(fù)雜，包含大量?jī)?nèi)源性大分子（蛋白質(zhì)、脂類、糖類）和小分子物質(zhì)，這些復(fù)雜組分會(huì)對(duì)目標(biāo)分析物產(chǎn)生嚴(yán)重的信號(hào)干擾（基質(zhì)效應(yīng)），降低檢測(cè)靈敏度。目標(biāo)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(jiǎn)單技術(shù)難以有效分離和檢測(cè)目標(biāo)物，因此常需采用色譜（分離）與質(zhì)譜（檢測(cè)高靈敏度、高選擇性）聯(lián)用技術(shù)，或結(jié)合其他前處理方法（如固相萃取）來(lái)排除干擾，提高分析的準(zhǔn)確性和可靠性。3.解析思路：紅外光譜法具有分子特異性強(qiáng)、檢測(cè)速度快、樣品需求量小等優(yōu)點(diǎn)。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(guò)與標(biāo)準(zhǔn)品圖譜比對(duì)確認(rèn)身份；②檢查藥物中是否存在特定官能團(tuán)或雜質(zhì)；③判斷藥物晶型（不同晶型IR光譜有差異）；④進(jìn)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(shù)獲取生物大分子晶體結(jié)構(gòu)信息的基本過(guò)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(cè)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(jì)算程序（如分子動(dòng)力學(xué)算法）解析衍射圖譜，計(jì)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(dǎo)出生物大分子的原子坐標(biāo)，最終得到其三維結(jié)構(gòu)模型。解析需涵蓋樣品準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)收集和計(jì)算解析的關(guān)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(shù)（如NMR、MS、LC-MS等）在PK研究中的應(yīng)用。分別說(shuō)明每種技術(shù)在研究中的具體作用，例如：NMR可用于測(cè)定藥物及其代謝物的濃度隨時(shí)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(fù)雜的情形下。同時(shí)，要分析每種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)（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(shí)間較長(zhǎng)、均需標(biāo)準(zhǔn)品等），并討論它們?nèi)绾蜗嗷パa(bǔ)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(shí)例（可虛構(gòu)或基于常見研究），闡述結(jié)構(gòu)分析技術(shù)在發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證疾病診斷標(biāo)志物中的作用。例如，可以從代謝組學(xué)角度出發(fā)：通過(guò)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(dá)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(kù)檢索），并驗(yàn)證