2025年大學(xué)《化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)在細(xì)胞分析中的應(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)字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.在流式細(xì)胞術(shù)中，用于區(qū)分不同細(xì)胞群體或檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)特定分子的技術(shù)主要是？A.光散射特性B.熒光標(biāo)記與檢測(cè)C.激光誘導(dǎo)擊穿光譜D.電化學(xué)阻抗2.下列哪一種熒光標(biāo)記技術(shù)常用于檢測(cè)細(xì)胞表面的特定受體或抗原？A.腦島素放免分析B.免疫熒光染色C.熒光激活細(xì)胞分選（FACS）D.激光掃描共聚焦顯微鏡下的熒光標(biāo)記3.利用拉曼光譜技術(shù)進(jìn)行細(xì)胞分析時(shí)，其核心優(yōu)勢(shì)在于能夠提供？A.細(xì)胞形態(tài)和粒徑信息B.細(xì)胞內(nèi)特定分子的“指紋”信息C.細(xì)胞電生理活動(dòng)記錄D.細(xì)胞群體的高通量計(jì)數(shù)4.在進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度測(cè)定時(shí)，常用的熒光探針分子是？A.菠菜醛（Spinach-2）B.堿性磷酸酶（APase）C.Fura-2或Indo-1D.膠體金5.為了提高生物樣品（如細(xì)胞）中痕量待測(cè)物的檢測(cè)靈敏度，常采用的化學(xué)測(cè)量策略是？A.降低檢測(cè)儀器的噪聲水平B.直接對(duì)完整細(xì)胞進(jìn)行測(cè)量C.應(yīng)用信號(hào)放大技術(shù)（如酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定ELISA）D.增大進(jìn)樣體積6.電化學(xué)傳感器在細(xì)胞分析中，其信號(hào)產(chǎn)生機(jī)制通常涉及？A.熒光共振能量轉(zhuǎn)移B.氧化還原反應(yīng)C.X射線吸收D.核磁共振7.質(zhì)譜技術(shù)在細(xì)胞組學(xué)研究中，主要用于分析細(xì)胞的？A.DNA序列B.蛋白質(zhì)表達(dá)譜或代謝物種類C.細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)D.細(xì)胞膜流動(dòng)性質(zhì)8.將細(xì)胞固定、包埋并制作成透射電鏡樣品的過(guò)程，主要目的是為了？A.提高流式細(xì)胞術(shù)的分辨率B.滿足質(zhì)譜分析對(duì)樣品的要求C.使細(xì)胞結(jié)構(gòu)在顯微鏡下可見D.增強(qiáng)熒光探針的信號(hào)強(qiáng)度9.在設(shè)計(jì)基于化學(xué)測(cè)量的細(xì)胞分析實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇合適的細(xì)胞培養(yǎng)條件是關(guān)鍵因素之一，這主要考慮？A.測(cè)量信號(hào)的最大化B.細(xì)胞活性的維持C.儀器設(shè)備的兼容性D.實(shí)驗(yàn)成本的最小化10.下列哪項(xiàng)技術(shù)通常不直接用于單細(xì)胞水平的化學(xué)測(cè)量？A.單細(xì)胞質(zhì)譜（scMS）B.單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序C.單細(xì)胞流式細(xì)胞術(shù)D.高通量微孔板讀板儀二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在題干橫線上）1.化學(xué)測(cè)量學(xué)的基本任務(wù)包括對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性、______和______。2.熒光顯微鏡通過(guò)檢測(cè)熒光的______和______來(lái)獲取細(xì)胞信息。3.在激光掃描共聚焦顯微鏡中，使用______來(lái)消除非焦點(diǎn)區(qū)域的光干擾。4.電化學(xué)分析方法通常包括______、______和______三種基本方式。5.細(xì)胞樣品的制備是化學(xué)測(cè)量應(yīng)用于細(xì)胞分析的關(guān)鍵步驟，對(duì)于光譜法而言，樣品處理需考慮______、______等因素，以減少干擾。6.質(zhì)譜技術(shù)通過(guò)測(cè)定離子的______和______來(lái)對(duì)樣品進(jìn)行分析。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述流式細(xì)胞術(shù)在腫瘤細(xì)胞研究中的一個(gè)典型應(yīng)用及其基本原理。2.比較熒光顯微鏡和激光掃描共聚焦顯微鏡在觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)方面的主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）的基本原理及其在細(xì)胞分析中可能的應(yīng)用場(chǎng)景。4.簡(jiǎn)述化學(xué)測(cè)量技術(shù)在細(xì)胞樣品前處理中需要解決的主要挑戰(zhàn)。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述化學(xué)測(cè)量學(xué)中信號(hào)放大技術(shù)在提高細(xì)胞分析靈敏度方面的作用、主要類型及其在細(xì)胞生物學(xué)研究中的意義。2.選擇一種你熟悉的化學(xué)測(cè)量技術(shù)（光譜法、電化學(xué)法或質(zhì)譜法），詳細(xì)論述其在細(xì)胞分析中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、局限性以及未來(lái)可能的發(fā)展方向。3.假設(shè)需要建立一個(gè)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)特定金屬離子（如鋅離子）濃度的方法，請(qǐng)簡(jiǎn)述你會(huì)考慮采用哪些化學(xué)測(cè)量技術(shù)，并說(shuō)明選擇這些技術(shù)的主要理由，以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)。---試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.C5.C6.B7.B8.C9.B10.B二、填空題1.定量，定構(gòu)（或成分）2.強(qiáng)度，波長(zhǎng)（或光譜）3.光闌（或針孔）4.伏安法，電導(dǎo)法，電位法5.提取效率，光譜干擾6.質(zhì)荷比，豐度三、簡(jiǎn)答題1.應(yīng)用：例如，通過(guò)檢測(cè)腫瘤細(xì)胞特有的表面標(biāo)記物（如CD19）或內(nèi)部標(biāo)志物（如核分裂相比例、特定蛋白表達(dá)），對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行識(shí)別、計(jì)數(shù)、分選，并分析其細(xì)胞大小、顆粒度等物理參數(shù)。原理：先用特異性抗體標(biāo)記腫瘤細(xì)胞表面的靶分子，然后用熒光染料標(biāo)記抗體。細(xì)胞經(jīng)過(guò)液流系統(tǒng)時(shí)，依次受到激光照射激發(fā)熒光，產(chǎn)生的熒光信號(hào)被光電倍增管檢測(cè)。信號(hào)強(qiáng)度與細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)分子量、細(xì)胞數(shù)相關(guān)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到細(xì)胞數(shù)據(jù)。2.區(qū)別：*光源：熒光顯微鏡使用普通光源或弧光燈；共聚焦使用激光作為點(diǎn)光源。*成像方式：熒光顯微鏡通常獲得整個(gè)視野的圖像（光平面成像）；共聚焦通過(guò)針孔選擇焦點(diǎn)平面，逐點(diǎn)掃描成像，消除非焦點(diǎn)光，獲得清晰的焦點(diǎn)圖像。*分辨率：共聚焦顯微鏡由于消除了焦外光，軸向分辨率和空間分辨率通常高于普通熒光顯微鏡。*應(yīng)用：共聚焦更適合觀察細(xì)胞內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)、進(jìn)行薄切片成像和Z軸掃描；普通熒光顯微鏡操作相對(duì)簡(jiǎn)單，適用于快速觀察。3.原理：ELISA基于抗原抗體特異性結(jié)合的原理。通常包括包被（將抗原或抗體固定在固相載體表面）、封閉（阻斷非特異性結(jié)合位點(diǎn)）、孵育（加入待測(cè)樣本中的目標(biāo)抗原/抗體或酶標(biāo)二抗/抗體）、洗滌（去除未結(jié)合物）、加底物（酶催化底物顯色/發(fā)熒光）等步驟。通過(guò)測(cè)量顏色深淺或熒光強(qiáng)度，可定量或半定量檢測(cè)樣本中目標(biāo)物質(zhì)。應(yīng)用場(chǎng)景：可用于檢測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)上清或裂解物中的蛋白質(zhì)（如細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子）、檢測(cè)細(xì)胞表面或內(nèi)部的特定抗原、檢測(cè)體液或組織中的激素、病毒等。4.挑戰(zhàn)：*生物樣品復(fù)雜性：細(xì)胞內(nèi)含大量生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸、脂類）和小分子物質(zhì)，易與待測(cè)物競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合、產(chǎn)生干擾信號(hào)。*信號(hào)放大與抑制：如何有效富集目標(biāo)分析物并放大信號(hào)，同時(shí)抑制內(nèi)源性干擾物質(zhì)的影響。*樣品前處理方法的選擇：不同方法（如細(xì)胞裂解、萃取、衍生化）對(duì)目標(biāo)物的影響不同，需根據(jù)待測(cè)物性質(zhì)和測(cè)量技術(shù)選擇合適的方案。*樣品穩(wěn)定性：細(xì)胞是活體或接近活體的復(fù)雜體系，樣品處理過(guò)程需盡量保持其穩(wěn)定性和分析物活性。四、論述題1.作用與類型：信號(hào)放大技術(shù)可以顯著提高檢測(cè)限，使痕量或超痕量分析物能夠被檢測(cè)到，是許多生物樣品分析（尤其是細(xì)胞分析）實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測(cè)的關(guān)鍵。主要類型包括：*酶放大：利用酶的高效催化作用，催化底物產(chǎn)生大量信號(hào)分子（如ELISA中的酶標(biāo)二抗）。*抗原/抗體放大：利用多價(jià)抗體或抗原與少量目標(biāo)物結(jié)合后，再結(jié)合多個(gè)酶分子或熒光基團(tuán)。*核酸放大：如核酸適配體（Aptamer）技術(shù)，利用適配體與目標(biāo)物結(jié)合后引發(fā)的鏈置換反應(yīng)或滾環(huán)擴(kuò)增等產(chǎn)生大量信號(hào)分子。*化學(xué)放大：如過(guò)氧化氫在辣根過(guò)氧化物酶催化下的放大反應(yīng)。意義：在細(xì)胞分析中，許多生物標(biāo)志物（如特定蛋白、基因表達(dá)產(chǎn)物、代謝物）濃度極低，信號(hào)放大技術(shù)使得研究這些低豐度分子在細(xì)胞狀態(tài)變化（如疾病發(fā)生、藥物作用）中的角色成為可能，極大地推動(dòng)了細(xì)胞生物學(xué)、疾病診斷和藥物研發(fā)等領(lǐng)域的發(fā)展。2.（以熒光顯微鏡為例進(jìn)行論述）應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：操作相對(duì)簡(jiǎn)單、快速、成本較低；熒光標(biāo)記選擇多樣，可對(duì)多種細(xì)胞結(jié)構(gòu)和分子進(jìn)行同時(shí)或先后標(biāo)記（多色標(biāo)記）；可實(shí)時(shí)觀察細(xì)胞動(dòng)態(tài)過(guò)程；圖像采集和處理技術(shù)成熟；結(jié)合流式、共聚焦等技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高通量或高分辨率分析。局限性：熒光易受光漂白、光毒性影響；熒光探針本身可能影響細(xì)胞功能；易受環(huán)境光和自發(fā)熒光干擾；定量分析的線性范圍和靈敏度有限；信號(hào)穩(wěn)定性相對(duì)較差。發(fā)展方向：開發(fā)新型高亮度、長(zhǎng)壽命、低毒性的熒光探針；發(fā)展超分辨率熒光顯微鏡技術(shù)（如STED、PALM/STORM）突破衍射極限；結(jié)合多模態(tài)成像技術(shù)（如熒光+結(jié)構(gòu)像）；開發(fā)基于比率型或FRET的探針提高定量精度和穩(wěn)定性；利用光遺傳學(xué)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)光控細(xì)胞功能。3.方法選擇與理由：*方法一：熒光光譜法（如使用熒光探針）*理由：操作相對(duì)簡(jiǎn)單，可定量檢測(cè)，熒光探針選擇豐富（如Ca2+的Fura-2，pH的SNARF-1），可進(jìn)行活細(xì)胞實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，成本適中。*關(guān)鍵點(diǎn)：選擇合適的熒光探針（對(duì)目標(biāo)離子特異、細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定性好、熒光響應(yīng)線性范圍寬）；優(yōu)化細(xì)胞裂解或負(fù)載探針的條件以減少干擾；建立標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量；注意熒光淬滅和光漂白的影響。*方法二：電化學(xué)傳感器法（如基于納米材料的酶?jìng)鞲衅鳎?理由：檢測(cè)靈敏度可能極高，選擇性好，易于微型化和集成化，可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。*關(guān)鍵點(diǎn)：選擇合適的電化學(xué)檢測(cè)模式（如循環(huán)伏安法）；設(shè)計(jì)高效的離子識(shí)別/富集界面（如使用納米材料、分子印跡聚合物）；優(yōu)化細(xì)胞處理和