2025年大学《化学测量学与技术》专业题库- 化学测量学与生命科学的交叉应用

2025年大学《化学测量学与技术》专业题库——化学测量学与生命科学的交叉应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题均有三个选项，其中只有一个是符合题意的，请将正确选项的字母填在题后的括号内。若选错或不选，则不得分。）1.在进行血清中的某种小分子药物浓度测定时，通常需要将血清样品进行预处理以去除干扰物。下列哪种样品前处理技术最常用于去除与蛋白质结合的药物分子？（）A.液-液萃取B.固相萃取C.超临界流体萃取D.顶空进样2.荧光光谱法在生命科学研究中应用广泛。若要检测细胞内某种特定小分子物质的浓度变化，且该物质本身荧光较弱或无荧光，最常用的策略是？（）A.直接使用紫外激发光源进行检测B.使用化学发光或生物发光技术C.使用荧光探针与其特异性结合，然后检测探针的荧光信号D.必须使用拉曼光谱技术3.构建电化学生物传感器时，利用抗体特异性识别抗原的技术属于？（）A.适配体传感技术B.酶催化电流传感技术C.免疫传感技术D.离子选择性电极技术4.在蛋白质组学研究中，用于鉴定和定量蛋白质组中肽段的方法最常采用的是？（）A.液相色谱-紫外检测B.液相色谱-电喷雾串联质谱C.气相色谱-火焰离子化检测D.毛细管电泳-荧光检测5.拉曼光谱技术相比红外光谱技术，其主要优势在于？（）A.对水吸收干扰小B.可提供官能团振动信息C.可用于研究透明或无色样品D.仪器成本通常更低6.微流控芯片技术在生物分析中的应用不包括？（）A.高通量筛选B.单细胞分析C.快速现场检测D.基于质谱的代谢组学研究（样品制备环节）7.当使用荧光探针检测生物样品中的金属离子时，若检测信号随离子浓度不成线性关系，可能的原因是？（）A.探针与离子结合的位点不特异B.探针的荧光量子产率过低C.仪器检测灵敏度不足D.存在背景荧光干扰8.在电化学传感器中，为了提高生物分子的固定化效率并保持其活性，常用的电极表面修饰材料是？（）A.高分子聚合物（如聚乙烯吡咯烷酮）B.金属纳米颗粒C.碳纳米管D.二氧化硅凝胶9.下列哪种技术最适合用于对组织切片上特定分子进行空间定位和成像分析？（）A.毛细管电泳B.原位杂交C.流动细胞术D.扫描电子显微镜10.下列关于生物标记物在疾病诊断中应用的描述，错误的是？（）A.生物标记物是疾病状态下的可测量的指标物B.所有疾病的诊断都可以找到特异性和敏感性足够高的生物标记物C.生物标记物的发现有助于疾病的早期诊断和预后判断D.基于质谱的蛋白质组学分析是发现疾病生物标记物的重要工具二、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填在横线上。若填错或不填，则不得分。）1.光谱分析法中，比尔-朗伯定律描述了入射光强度、______和吸光物质浓度之间的关系。2.在电化学分析中，法拉第电流与______成正比。3.质谱技术中，根据离子化方式的不同，将样品引入离子源的方法主要有______和矩阵辅助激光解吸电离。4.用于检测细胞内活性氧（ROS）的荧光探针，通常需要在______环境下发出更强的荧光信号。5.构建酶传感器时，酶的______是影响传感器灵敏度和响应特性的关键因素。6.共聚焦显微镜通过______技术消除非焦点区域的杂散光，从而获得高分辨率的细胞图像。7.生物传感器通常由______和转换器两部分组成。8.在代谢组学研究中，核磁共振（NMR）技术特别适用于分析______。9.电化学阻抗谱（EIS）可以用于研究______的动力学过程。10.将化学测量技术应用于环境毒理学研究，例如检测生物体中的______，是环境分析化学的重要交叉领域。三、简答题（每小题5分，共15分。请简洁明了地回答下列问题。）1.简述酶催化电流法检测生物分子（如葡萄糖）的基本原理。2.比较拉曼光谱与红外光谱在分析生物大分子（如蛋白质、核酸）时的主要异同点。3.简述固相萃取（SPE）技术在生物样品前处理中的主要步骤及其优点。四、论述题（每小题10分，共20分。请围绕题目要求，结合所学知识，进行较为详细的阐述和分析。）1.论述光谱成像技术在细胞生物学研究中的优势及其在疾病诊断或治疗监测中可能的应用前景。2.阐述化学测量学在发展新型生物传感器方面的作用，并举例说明其在特定生命科学问题（如疾病早期诊断、环境监测等）中的应用价值。五、计算题（共10分。请列出计算过程，并给出最终结果。）某研究者使用荧光分光光度计检测细胞培养液中某种蛋白的浓度。已知该蛋白与荧光探针结合后，其荧光强度（F）与蛋白浓度（C，单位：mg/L）在0-20mg/L范围内符合线性关系，线性回归方程为F=50.0C+100.0。当测得某样品的荧光强度为850.0面积单位时，请计算该样品中该蛋白的浓度。---试卷答案一、选择题1.B2.C3.C4.B5.C6.D7.A8.A9.B10.B二、填空题1.吸光度2.法拉第常数、电极电位、电荷转移速率3.电喷雾电离（ESI）4.基质（或细胞）裂解（或细胞内）5.活性6.光学切片（或共聚焦）7.感应层（或识别元件）8.小分子代谢物（或代谢物）9.电化学反应（或生物电化学过程）10.多环芳烃（或PAHs）（或其他答案如重金属、持久性有机污染物等也可）三、简答题1.酶催化电流法检测生物分子原理：将酶固定在电极表面，当含有目标底物的溶液通过时，酶催化底物发生氧化或还原反应，产生的酶促电流与底物浓度成正比。通过测量电流信号，可以定量检测目标生物分子。2.拉曼光谱与红外光谱比较：*相同点：都是基于分子振动和转动的光谱技术，可提供分子结构信息。*不同点：拉曼光谱是散射光谱，红外光谱是吸收光谱；拉曼光谱对对称性分子振动无响应，而红外光谱对非对称性分子振动有响应；拉曼光谱对水吸收干扰小，适合分析含氢官能团和透明样品；红外光谱仪器通常更普及、成本更低。3.固相萃取（SPE）技术步骤及优点：*步骤：样品溶液过固相萃取小柱；目标分析物吸附在柱上；用合适的溶剂淋洗柱子，去除干扰物；用洗脱液将分析物洗脱下来，收集洗脱液。*优点：操作快速、自动化程度高、溶剂消耗量少、重现性好、易于结合色谱分析。四、论述题1.光谱成像技术优势及应用前景：*优势：提供样品中目标分子（或物质）的时空分布信息，实现定性和定量分析；可对活细胞或组织进行原位、无损或微损检测；结合不同波长的光谱，可同时检测多种目标物。*应用前景：在细胞生物学中用于研究细胞器的定位、代谢物的运输、信号转导过程等；在疾病诊断中用于早期筛查（如癌症）、病灶边界精确定位、治疗反应监测（如药物分布、炎症程度评估）；在农业、食品科学等领域也有广泛应用潜力。2.化学测量学在发展生物传感器中的作用及应用价值：*作用：化学测量学提供了多种灵敏、选择性高的分析方法和原理（如光谱、电化学、质谱等），这些方法可以被集成或应用于生物传感器的识别层（感应器）和信号转换器部分，从而实现对生物分子（如蛋白质、核酸、酶、抗体、激素、神经递质等）的高效检测。化学测量学还涉及传感材料的制备、表面修饰、信号放大与处理等技术，对提升传感器性能至关重要。*应用价值举例：*疾病诊断：开发基于抗体、酶或适配体的传感器，用于快速检测体液（血液、尿液）中的疾病标志物（如肿瘤标志物、感染指标、糖化血红蛋白等），实现早期诊断或居家监测。*环境监测：利用电化学或光谱传感器，现场、实时检测水体或空气中的污染物（如重金属离子、农药残留、挥发性有机物等）。*药物研发与临床：检测药物在生物体系中的浓度、代谢情况或与靶点的结合；监测药物疗效和毒副作用。*