2025年大学《化学生物学》专业题库- 植物生物化学成分的生物活性研究

2025年大学《化学生物学》专业题库——植物生物化学成分的生物活性研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、简述植物界五大类主要有机化合物（碳水化合物、脂质、蛋白质、核酸、天然产物）的结构特点及其在细胞中承担的主要功能。二、植物次生代谢产物在生态系统和人类生活中具有重要意义。请列举三类常见的植物次生代谢产物，并分别说明其一至两种主要生物活性。三、描述体外生物活性筛选模型的基本原理。以一个具体的例子（如抗肿瘤活性筛选）说明如何选择合适的细胞模型，并简述评价筛选结果的关键指标。四、从植物组织中提取目标生物活性成分是一个复杂的过程。请简述溶剂提取法的基本原理，并列举至少三种不同的色谱分离技术，说明各自的基本原理和主要区别。五、波谱学在天然产物结构鉴定中扮演着至关重要的角色。请分别说明核磁共振（NMR）和质谱（MS）在确定化合物分子式、连接方式和立体结构方面的基本原理和作用。六、天然产物是新药研发的重要来源。请简述从发现具有生物活性的植物粗提物到获得纯化化合物并确定其结构的一般研究流程。七、试述植物生物碱类化合物生物合成的一个典型途径，并简述其结构与生物碱生理活性（如生理作用、药理活性）之间可能存在的构效关系。八、结合你所学的知识，论述利用现代化学生物学技术（如基因组学、代谢组学）研究植物次生代谢产物生物合成途径的潜力和优势。试卷答案一、*解析思路：此题考察对植物基础化学成分的系统掌握。解析应分别阐述五类化合物的核心结构特征（如单糖、多糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸、苷元、酚类结构单元等）和它们在植物生命活动中的核心功能（如能量储存与传递、结构组成、信息传递、防御与信号等）。需点明结构与功能的对应关系。二、*解析思路：此题考察对植物次生代谢产物多样性和生物活性的认知。解析需列举三类典型次生代谢产物（如生物碱、类黄酮、皂苷等），并对其主要的、有代表性的生物活性进行描述（如生物碱的抗菌、神经毒性；类黄酮的抗氧化、抗癌；皂苷的表面活性、生理活性等）。每种活性需简要说明其生物学意义或潜在应用价值。三、*解析思路：此题考察体外活性筛选的基本原理和应用。解析应首先阐述体外筛选模型是利用特定的细胞或生物系统模拟体内环境，通过体外实验快速评估化合物对特定生物靶点或过程的效应。以抗肿瘤为例，解析需说明选择何种细胞模型（如肿瘤细胞系、特定肿瘤来源的成纤维细胞等），并指出评价方法，如细胞存活率（MTT法）、凋亡率检测、相关蛋白表达变化等关键指标，以及如何根据这些指标判断化合物的活性强弱。四、*解析思路：此题考察植物化学成分提取与分离的基础知识。解析需说明溶剂提取法的原理是利用目标成分在不同溶剂中溶解度的差异进行提取。然后列举至少三种色谱技术（如薄层色谱TLC、柱色谱CC、高效液相色谱HPLC），分别简述其分离原理（基于吸附、分配、分子大小等）和主要区别（如操作简便性与效率、分离范围、应用场景等）。五、*解析思路：此题考察波谱学在结构鉴定中的应用。解析需分别说明NMR和MS的原理及作用。NMR解析原理在于利用原子核在磁场中的行为，通过吸收特定频率的射频脉冲，提供原子核种类、数目、化学环境、连接方式等信息，进而推断分子结构。MS原理在于利用电场或磁场分离电荷为m/z比不同的离子，通过测定离子峰的m/z比和丰度，提供化合物的分子量、碎片信息，帮助确定分子式、结构单元和连接方式。需强调两者互补性。六、*解析思路：此题考察天然产物药物研发流程。解析应描述一个标准流程：从植物资源普查与筛选（寻找活性植株）->粗提物制备与初步活性筛选->活性组分分离纯化（利用各种色谱技术）->纯化化合物的波谱学结构鉴定->结构确证与活性确证->（可选）药代动力学研究->（可选）体内活性评价->成药性研究。每一步骤都是必不可少的环节，缺一不可。七、*解析思路：此题结合具体实例考察生物合成途径与活性的关系。解析需选择一个具体的植物生物碱生物合成途径（如从甲氨蝶呤途径衍生出喹啉类，或从酪氨酸/苯丙氨酸衍生出异喹啉类等），简述关键酶促反应步骤。然后分析其结构特征（如氮原子位置、杂环体系、取代基等）如何影响其生理作用或药理活性（如碱性、脂溶性、与生物靶点结合能力等），阐述构效关系的基本概念。八、*解析思路：此题考察对前沿技术的理解和知识整合能力。解析应首先阐述传统研究方法的局限性（如依赖已知结构或活性引导）。然后论述组学技术（基因组学揭示合成途径基因，转录组学揭示表达调