2025年大学《化学测量学与技术》专业题库- 超高效液相色谱-质谱联用技术在生物标本分析中的应用

2025年大学《化学测量学与技术》专业题库——超高效液相色谱-质谱联用技术在生物标本分析中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分）1.在UHPLC系统中，与常规HPLC相比，其主要优势之一是？A.更长的色谱柱B.更高的柱效C.更高的流动相压力D.更低的检测灵敏度2.适用于分析极性化合物，且能产生多电荷离子，适合生物样品分析的质谱接口是？A.电喷雾离子源（ESI）B.电离喷射离子源（APCI）C.离子化气相色谱（GC）D.溅射电离（SIM）3.在生物样品前处理中，液-液萃取（LLE）的主要缺点是？A.操作简单快速B.易引入杂质C.适用于所有类型化合物D.萃取效率高4.以下哪种检测器适用于UHPLC-MS系统，并能在不破坏样品的情况下进行检测？A.紫外-可见检测器（UV-Vis）B.示差折光检测器（RID）C.质谱检测器（MS）D.荧光检测器（FLD）5.在LC-MS/MS分析中，选择反应监测（SRM）模式的主要目的是？A.提高灵敏度B.扩展定量范围C.提高选择性D.减少分析时间6.用于分析热不稳定或挥发性低的生物分子，常采用的技术是？A.UHPLC-ESI-MSB.GC-MSC.SFC-MSD.UHPLC-APCI-MS7.在生物样品分析中，蛋白质酶解常用的酶是？A.胰蛋白酶B.碱性磷酸酶C.胃蛋白酶D.过氧化物酶8.以下哪个参数不是评价色谱柱分离性能的重要指标？A.保留时间B.分辨率C.柱效D.容量因子9.在UHPLC-MS方法开发中，选择流动相时需要考虑的主要因素是？A.色谱柱的类型B.分析物的极性C.系统的压力D.以上都是10.用于定量分析生物样本中某种化合物的标准曲线，通常使用哪种方法建立？A.内标法B.外标法C.基质匹配法D.加校正因子法二、填空题（每空1分，共20分）1.UHPLC系统通常采用______粒径的色谱柱，以实现更高的分离效率和更快的分析速度。2.质谱仪根据质量分析器类型的不同，主要分为______、______和______三大类。3.生物样品前处理的主要目的是______和______。4.在LC-MS/MS分析中，选择反应（SRM）是指监测______离子对。5.提高UHPLC-MS分析灵敏度的方法主要有______、______和______。6.生物样品的提取方法包括______、______和______等。7.色谱分离的基本原理是______。8.质谱的定性分析方法主要依据______和______。9.在生物标志物研究中，UHPLC-MS可以用于______和______的鉴定。10.流动相的pH值会影响分析物的______、______和______。三、简答题（每题5分，共30分）1.简述UHPLC-MS系统中，电喷雾离子源（ESI）的工作原理及其在生物样品分析中的优势。2.简述生物样品前处理中，固相萃取（SPE）的原理及其主要步骤。3.简述LC-MS/MS联用技术中，多反应监测（MRM）模式的应用及其优势。4.简述在UHPLC-MS分析中，选择合适流动相的考虑因素。5.简述蛋白质质谱分析中，酶解的目的是什么，并列举两种常用的酶。6.简述在生物样品分析中，如何减少基质效应的影响。四、论述题（每题10分，共20分）1.论述UHPLC-MS技术在药物代谢研究中的应用，并举例说明其优势。2.论述UHPLC-MS技术在生物标志物发现中的应用，并分析其面临的挑战和未来的发展方向。试卷答案一、选择题1.B2.A3.B4.C5.C6.B7.A8.A9.D10.B解析思路：1.UHPLC的核心优势在于其高压系统和高柱效，允许使用更小粒径的色谱柱，从而实现更快的分析速度和更高的分离效率。A错误，UHPLC柱长通常比HPLC短。C错误，UHPLC由于使用更小粒径的填料，需要更高的压力。D错误，UHPLC通常具有更高的灵敏度。2.ESI适用于极性化合物，能产生多电荷离子，离子丰度高，灵敏度高，非常适合生物样品中极性化合物的分析。APCI适用于中等极性化合物。GC适用于挥发性化合物。SIM是质谱扫描方式，不是接口。3.LLE操作相对繁琐，需要选择合适的萃取溶剂，且萃取效率受多种因素影响，容易引入杂质，特别是当目标物与杂质极性相近时。4.MS是质谱仪的核心，可以直接连接色谱系统进行在线检测，无需额外的光学检测器，且不破坏样品。UV-Vis、RID、FLD都是光学检测器，需要样品具有相应的吸收或发射特性。5.SRM通过选择特定的precursor和production对进行监测，能有效排除干扰，提高分析的选择性和灵敏度，是生物样品复杂基质中痕量分析常用的模式。A、B、D都是SRM的优势，但C选择性是最核心的优势。6.GC-MS是分析热稳定、挥发性化合物最常用的技术。UHPLC-ESI-MS适合极性化合物，SFC-MS适合中等极性化合物。蛋白质热不稳定且挥发性低，GC不适用，ESI和SFC-MS虽可分析，但GC-MS是更经典和常用的方法。7.胰蛋白酶是最常用的蛋白质酶解酶，能特异性地识别特定的肽键序列进行切割。碱性磷酸酶和过氧化物酶不是用于蛋白质酶解的酶。8.保留时间、分辨率和柱效都是评价色谱柱分离性能的重要指标，反映了柱子分离混合物的能力。容量因子（k')是评价单个组分分离程度的指标，不是评价色谱柱整体分离性能的指标。9.选择流动相需要综合考虑色谱柱类型（如反相、正相、离子交换等）、分析物的性质（极性、酸性、碱性等）、系统压力、分析时间、峰形等多个因素。A、B、C都是重要因素。10.外标法定量是标准做法，通过配制一系列已知浓度的标准品溶液，测定其响应信号，绘制标准曲线（响应信号对浓度），然后根据待测样品的响应信号，在标准曲线上查出其浓度。此方法简单、直观。二、填空题1.1-52.质谱计、磁质谱仪、飞行时间质谱仪3.去除基质、富集目标物4.产物离子5.升高柱温、选择合适的离子源、优化进样方式6.液-液萃取、固相萃取、蛋白沉淀7.分配系数的差异8.质荷比、同位素丰度9.代谢产物、生物标志物10.离子化效率、保留行为、峰形三、简答题1.ESI通过高压将含有分析物的溶液喷成细雾，溶液中的分析物分子在雾滴表面溶剂蒸发过程中发生电荷转移形成带电离子，随后进入质谱仪的离子光学系统进行分离和检测。ESI适用于极性化合物，能产生多电荷离子提高灵敏度，且对热不稳定化合物相对友好，是生物样品分析中最常用的离子接口。2.SPE利用固相吸附剂选择性吸附样品中的目标组分，同时将干扰组分洗脱掉。主要步骤包括：活化（用适当溶剂润洗吸附剂）、上样（将提取液通过吸附剂）、洗涤（用溶剂洗去非目标组分）、洗脱（用溶剂将目标组分洗脱下来）、收集（收集洗脱液）。SPE操作快速、溶剂消耗少、重现性好。3.MRM是选择反应监测的一种，在LC-MS/MS中，首先选择一个丰度高的precursorion进行碰撞诱导dissociation(CID)产生production，然后选择一个或多个特定的production进行监测。MRM对目标物选择性强，能有效排除基质和杂质干扰，灵敏度高，是生物样品中痕量分析最常用的方法。4.选择流动相需考虑：与色谱柱类型匹配（如反相柱用有机溶剂-水体系，正相柱用水-有机溶剂体系）；分析物性质（极性强的分析物需要更强的极性流动相；酸碱性分析物需考虑流动相pH值的影响）；目标保留时间（通过调整流动相组成改变分析物保留时间）；系统压力（避免压力过高损坏仪器）；峰形（避免过宽或拖尾的峰）；溶剂配比和梯度（影响分离效果和分析时间）。5.蛋白质酶解的目的是将复杂的蛋白质分子切割成较小的肽段，便于后续的LC-MS/MS分析。酶解可以增加分析物的种类（产生多种肽段），提高覆盖度，并使肽段更易于通过色谱分离。常用酶有胰蛋白酶（特异性水解Arg-Cys键）和胰凝乳蛋白酶（Trypsin，特异性水解Lys-Arg键）。6.减少基质效应的方法包括：选择合适的内标（内标与目标物性质相似，受基质影响小）；基质匹配（待测样品和标准品用相同的基质稀释）；增加提取步骤（如SPE）去除干扰物质；优化离子源参数（如调整喷雾电压、气流等）；选择合适的色谱柱和流动相；采用顶空进样或吹扫技术去除挥发性干扰物。四、论述题1.UHPLC-MS在药物代谢研究中应用广泛。其高速、高灵敏度和高选择性的特点，使得能够快速分析生物样本（如血浆、尿液、肝微粒体）中药物及其代谢产物。通过LC分离，可以有效分离结构相似的药物和代谢物；通过ESI或APCI离子源，可以实现多种类型代谢物的检测；通过MS/MS的多反应监测（MRM）模式，可以高灵敏度、高选择性地检测痕量的代谢产物。此外，UHPLC-MS还可以用于代谢产物的结构鉴定、代谢途径研究以及药物动力学分析等。例如，利用UHPLC-MS/MS可以同时检测血浆中的原型药物和多种代谢产物，绘制药物浓度-时间曲线，研究药物的吸收、分布、代谢和排泄过程。2.UHPLC-MS在生物标志物发现中具有重要应用。其高通量、高灵敏度和高选择性的特点，使得能够从复杂的生物样本（如血浆、尿液、组织）中鉴定和定量多种生物分子（如蛋白质、肽段、代谢物）。通过LC分离，可以分离混合物中的不同组分；通过MS检测，可以鉴定未知或已知生物分子；通过MS/MS，可以进行结构确认和定量分析。例如，在蛋白质组学研究中，利用UHPLC-MS/MS可以鉴定和定量数千种蛋白质，从而发现与疾病相关的蛋白质标志物。在代谢组学