2025年大学《化学》专业题库- 天然药物生物合成研究

2025年大学《化学》专业题库——天然药物生物合成研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共30分。下列每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）1.天然药物生物合成途径主要发生在生物体的哪个水平？A.细胞核B.细胞器（如线粒体、叶绿体）C.细胞质基质D.以上都是2.下列哪种化合物不属于初级代谢产物？A.葡萄糖B.甘油C.萜类化合物D.氨基酸3.分子式为C10H16的萜类化合物，其碳骨架最可能是？A.单萜B.倍半萜C.二萜D.三萜4.甲羟戊酸（MVA）途径和甲基赤藓糖醇磷酸（MEP/DMAPP）途径在植物中分别主要存在于？A.叶绿体和细胞质B.细胞质和叶绿体C.线粒体和细胞核D.细胞核和线粒体5.香豆素类化合物生物合成的前体物质主要来源于？A.甲羟戊酸途径B.磷酸戊糖途径C.三羧酸循环D.乙醛酸循环6.下列哪种酶是MVA途径中的限速酶？A.3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGR）B.醋酸辅酶A合成酶C.甘油醛-3-磷酸脱氢酶D.葡萄糖-6-磷酸脱氢酶7.生物碱生物合成的前体物质最可能来源于？A.茶多酚B.赤藓糖醇C.苯丙氨酸D.谷氨酸8.下列哪种物质是植物激素脱落酸（ABA）生物合成的重要中间体？A.脱氧野尻霉素B.甘露醇C.芥子油苷D.芳基丙酮9.代谢物组学技术中，GC-MS和LC-MS分别适用于分析哪种类型的代谢物？A.脂溶性代谢物和水溶性代谢物B.水溶性代谢物和脂溶性代谢物C.极性代谢物和非极性代谢物D.非极性代谢物和极性代谢物10.基因克隆技术中，用于连接目的基因和载体的关键酶是？A.聚合酶链式反应（PCR）酶B.限制性内切酶C.DNA连接酶D.DNA拓扑异构酶11.通过改变植物基因组中的特定基因，从而影响其天然产物合成的技术是？A.RNA干扰B.基因编辑C.基因转移D.代谢工程12.在天然药物生物合成研究中，代谢网络模型主要用于？A.鉴定新的生物碱种类B.预测代谢途径中的关键节点C.设计新的化学合成路线D.评估药物的药理活性13.青蒿素生物合成途径中的关键中间体青蒿酸，其结构类型属于？A.萜类化合物B.酚类化合物C.生物碱D.甾体化合物14.紫杉醇的生物合成被认为是一个复杂的串联反应，其关键前体物质来源于？A.MVA途径B.MEP途径C.赤藓糖醇磷酸途径D.丙酮酸氧化脱羧途径15.将特定基因导入微生物中，使其能够产生原本不产生的天然药物，这属于？A.植物细胞工程B.微生物发酵工程C.基因工程D.代谢工程技术二、填空题（每空2分，共20分）1.天然药物生物合成途径可分为__________代谢途径和__________代谢途径两大类。2.萜类化合物是异戊二烯单位的聚合体，其基本碳架单位是__________。3.酚类化合物生物合成中，苯丙氨酸氨解酶（PAL）是甲苯丙氨酸代谢途径中的关键酶。4.生物碱的生物合成通常涉及氨基酸、__________和核苷等前体。5.研究天然药物生物合成的方法包括化学分析、__________、代谢组学、基因工程等。6.脱落酸（ABA）是一种重要的植物激素，参与植物对__________胁迫的响应。7.DNA连接酶在基因克隆过程中用于连接__________和__________。8.代谢工程通过__________或调控基因表达，改变生物体的代谢途径，以获得目标产物。9.代谢网络模型是描述生物体内__________之间相互关系的数学模型。10.青蒿素的发现和生物合成研究为__________提供了新的思路。三、名词解释（每题4分，共16分）1.生物合成途径2.代谢物组学3.基因编辑4.途径改良四、简答题（每题6分，共24分）1.简述甲羟戊酸（MVA）途径的主要步骤及其在植物细胞中的分布。2.比较植物和微生物在天然药物生物合成途径上的主要异同点。3.简述利用基因工程提高植物次级代谢产物产量的基本策略。4.简述天然药物生物合成研究中代谢物组学技术的应用。五、论述题（每题10分，共20分）1.详细阐述紫杉醇的生物合成途径，并说明其研究意义。2.结合实例，论述天然药物生物合成研究在药物发现与开发中的应用前景。试卷答案一、选择题1.D2.C3.B4.A5.B6.A7.C8.A9.A10.C11.B12.B13.A14.A15.C二、填空题1.初级，次级2.异戊二烯3.茶多酚4.核苷5.分子生物学6.干旱7.目的基因，载体8.基因敲除9.代谢物，反应10.化学合成三、名词解释1.生物合成途径：指生物体内一系列酶促反应构成的、将简单前体物质逐步转化为复杂天然产物的代谢路径。2.代谢物组学：系统研究生物体内所有代谢物的学科，利用分析技术获取、识别和量化代谢物信息。3.基因编辑：利用核酸酶等技术对生物体基因组进行精确修饰的技术，可插入、删除或替换特定基因序列。4.途径改良：通过遗传改造、酶工程或环境调控等方法，改变或优化生物体内的代谢途径，以提高目标产物产量或改变产物结构。四、简答题1.甲羟戊酸（MVA）途径的主要步骤包括：异戊烯基焦磷酸（IPP）和二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP）的合成（由甲羟戊酸合成酶催化），IPP和DMAPP缩合生成牻牛儿基焦磷酸（GPP），GPP再缩合生成法尼基焦磷酸（FPP），FPP可进一步缩合生成双萜、三萜等复杂分子。该途径主要在细胞质中进行。2.相同点：都通过酶促反应将简单前体合成复杂天然产物。不同点：植物次级代谢产物种类繁多，结构复杂，通常具有特定功能，合成途径复杂且常受环境信号调控；微生物次级代谢产物多为次级代谢，对环境适应有重要作用，部分可作为抗生素等；植物合成场所多为细胞质、液泡等，微生物多为细胞质。部分前体物质来源可能不同，如植物萜类前体主要来自MVA途径，而许多微生物脂肪酸途径产物也可作为前体。3.基本策略包括：筛选并鉴定影响目标产物合成的关键基因（如结构基因、调控基因），利用基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）或转基因技术（如过表达强效启动子、关键酶基因，或沉默负调控基因）进行改造，以增强目标产物的合成能力或改变其代谢流向。4.代谢物组学技术在天然药物生物合成研究中的应用包括：鉴定未知的天然产物及其代谢途径中的关键中间体；追踪特定条件下（如胁迫诱导下）代谢网络的变化，揭示调控机制；筛选能够产生特定活性化合物的优良菌株或植物品种；评估基因编辑或发酵条件优化对目标产物合成的影响；为构建代谢网络模型提供实验数据支持。五、论述题1.紫杉醇的生物合成途径是一个复杂的串联反应，其关键前体物质为紫杉二烯（Taxadiene），它是由甲羟戊酸途径衍生的牻牛儿基焦磷酸（GPP）和二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP）缩合生成的。紫杉二烯经过多步氧化、环化、异构化等反应，先生成巴卡丁III（BaccatinIII），再通过糖基化反应（由紫杉醇糖基转移酶催化，以葡萄糖醛酸为供体）最终生成紫杉醇。紫杉醇的生物合成研究意义在于揭示了其复杂的生源途径，为紫杉醇的化学全合成提供了理论基础，也为通过基因工程手段在微生物中异源合成紫杉醇或其类似物开辟了道路，具有重要的药物开发价值。2.天然药物生物合成研究在药物发现与开发中的应用前景广阔。首先，通过研究天然产物的生物合成途径，可以深入理解其结构-活性关系，为基于天然产物结构进行药物设计与改造提供依据。其次，利用代谢组学等技术，可以快速筛选具有潜在药用价值的天然产物资源