藥用植物功能物質(zhì)與生物合成研究團隊新生準入測試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.下列哪種植物中含有黃酮類化合物具有抗氧化作用？（）A.人參B.銀杏C.甘草D.薄荷答案：B解析：銀杏葉中含有豐富的黃酮類化合物，如槲皮素、山奈酚等，這些黃酮類化合物具有抗氧化、清除自由基等多種功效。人參主要含有人參皂苷；甘草主要含有甘草酸等三萜類化合物；薄荷主要含有揮發(fā)油如薄荷醇等。所以答案選B。2.萜類化合物生物合成的前體物質(zhì)是（）A.乙酰輔酶AB.莽草酸C.氨基酸D.葡萄糖答案：A解析：萜類化合物生物合成的前體物質(zhì)是異戊烯焦磷酸（IPP）和二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP），它們可以由乙酰輔酶A通過甲羥戊酸途徑或2-甲基-D-赤蘚醇-4-磷酸（MEP）途徑合成。莽草酸是苯丙烷類化合物合成的重要中間產(chǎn)物；氨基酸是蛋白質(zhì)合成的原料；葡萄糖是碳水化合物的基本單位。所以答案是A。3.以下哪種技術常用于分析藥用植物中化學成分的結構？（）A.高效液相色譜B.氣相色譜C.核磁共振波譜D.紫外-可見分光光度法答案：C解析：核磁共振波譜（NMR）是確定有機化合物結構的重要手段之一，它可以提供分子中原子的連接方式、空間構型等信息，對于分析藥用植物中化學成分的結構非常有效。高效液相色譜（HPLC）和氣相色譜（GC）主要用于分離和檢測化合物；紫外-可見分光光度法主要用于定量分析和某些具有特征吸收的化合物的初步鑒定。所以答案選C。4.參與植物次生代謝產(chǎn)物生物合成調(diào)控的主要信號分子是（）A.生長素B.脫落酸C.茉莉酸D.細胞分裂素答案：C解析：茉莉酸及其衍生物在植物次生代謝產(chǎn)物的生物合成調(diào)控中起著重要作用。它可以誘導植物產(chǎn)生多種次生代謝產(chǎn)物，如萜類、生物堿等。生長素主要參與植物的生長和發(fā)育調(diào)控；脫落酸主要與植物的抗逆性有關；細胞分裂素主要促進細胞分裂和分化。所以答案是C。5.下列哪種酶在苯丙烷類化合物生物合成途徑中起關鍵作用？（）A.查爾酮合酶B.法尼基焦磷酸合酶C.鯊烯合酶D.羥甲基戊二酰輔酶A還原酶答案：A解析：查爾酮合酶（CHS）是苯丙烷類化合物生物合成途徑中的關鍵酶，它催化4-香豆酰輔酶A和丙二酰輔酶A縮合形成查爾酮，是黃酮類等化合物合成的起始步驟。法尼基焦磷酸合酶參與萜類化合物的合成；鯊烯合酶也是萜類合成途徑中的關鍵酶；羥甲基戊二酰輔酶A還原酶是甲羥戊酸途徑中的關鍵酶。所以答案選A。6.以下哪種藥用植物是我國特有的且具有抗癌活性成分的？（）A.紅豆杉B.顛茄C.長春花D.洋地黃答案：A解析：紅豆杉是我國特有的植物，其體內(nèi)含有的紫杉醇具有顯著的抗癌活性。顛茄主要含莨菪堿等生物堿，用于解痙等；長春花原產(chǎn)于非洲等地，含有長春新堿等抗癌成分，但不是我國特有；洋地黃主要含強心苷類化合物，用于治療心力衰竭等。所以答案是A。7.利用基因工程技術提高藥用植物中次生代謝產(chǎn)物含量時，通常導入的基因是（）A.結構基因B.調(diào)節(jié)基因C.抗性基因D.報告基因答案：A解析：結構基因編碼參與次生代謝產(chǎn)物生物合成途徑的酶，導入結構基因可以增強相關酶的表達，從而提高次生代謝產(chǎn)物的含量。調(diào)節(jié)基因主要調(diào)控其他基因的表達；抗性基因用于使植物具有抗病蟲害等能力；報告基因主要用于檢測基因的表達情況。所以答案選A。8.下列哪種提取方法適用于熱敏性成分的提取？（）A.回流提取法B.煎煮法C.超臨界流體萃取法D.滲漉法答案：C解析：超臨界流體萃取法是利用超臨界流體的特殊性質(zhì)進行萃取的方法，其操作溫度較低，可避免熱敏性成分的分解和破壞，適用于熱敏性成分的提取?；亓魈崛》ê图逯蠓ǘ夹枰訜?，可能會使熱敏性成分受損；滲漉法雖然溫度相對較低，但提取效率相對較低，對于熱敏性成分的提取優(yōu)勢不如超臨界流體萃取法明顯。所以答案是C。9.植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物時，培養(yǎng)基中添加的植物生長調(diào)節(jié)劑通常是（）A.生長素和細胞分裂素B.赤霉素和脫落酸C.乙烯和茉莉酸D.水楊酸和油菜素內(nèi)酯答案：A解析：在植物細胞培養(yǎng)中，生長素和細胞分裂素是常用的植物生長調(diào)節(jié)劑。生長素可以促進細胞的伸長和分裂，細胞分裂素主要促進細胞分裂，兩者配合使用可以調(diào)節(jié)植物細胞的生長和分化，有利于次生代謝產(chǎn)物的積累。赤霉素主要促進植物的節(jié)間伸長等；脫落酸主要與植物的休眠和抗逆性有關；乙烯主要促進果實成熟等；茉莉酸、水楊酸和油菜素內(nèi)酯雖然也對植物次生代謝有影響，但不是細胞培養(yǎng)中常用的生長調(diào)節(jié)劑。所以答案選A。10.以下哪種分析方法可以同時對多種化學成分進行定量分析？（）A.高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術B.薄層色譜法C.紙色譜法D.比色法答案：A解析：高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術（HPLC-MS）結合了高效液相色譜的分離能力和質(zhì)譜的檢測能力，可以同時對多種化學成分進行分離和定量分析，并且可以提供化合物的分子量等結構信息。薄層色譜法和紙色譜法主要用于定性分析和初步的分離；比色法一般只能對單一成分或具有相似結構的成分進行定量分析。所以答案是A。11.參與生物堿生物合成的氨基酸主要是（）A.丙氨酸B.色氨酸C.甘氨酸D.蘇氨酸答案：B解析：許多生物堿的生物合成與氨基酸有關，其中色氨酸是參與生物堿合成的重要氨基酸之一。例如，吲哚類生物堿的合成就起始于色氨酸。丙氨酸、甘氨酸和蘇氨酸在生物堿合成中一般不直接作為主要的前體物質(zhì)。所以答案選B。12.以下哪種植物組織培養(yǎng)方式最有利于次生代謝產(chǎn)物的積累？（）A.愈傷組織培養(yǎng)B.懸浮細胞培養(yǎng)C.毛狀根培養(yǎng)D.胚狀體培養(yǎng)答案：C解析：毛狀根培養(yǎng)具有生長迅速、遺傳穩(wěn)定、能夠合成與母體植物相同或相似的次生代謝產(chǎn)物等優(yōu)點，并且毛狀根的次生代謝產(chǎn)物合成能力往往比愈傷組織和懸浮細胞培養(yǎng)更強。愈傷組織培養(yǎng)和懸浮細胞培養(yǎng)雖然也可以用于次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)，但產(chǎn)量和穩(wěn)定性相對較差；胚狀體培養(yǎng)主要用于植物的快速繁殖和種質(zhì)保存等。所以答案是C。13.用于鑒定藥用植物中多糖結構的常用方法是（）A.紅外光譜法B.凝膠過濾色譜法C.離子交換色譜法D.甲基化分析答案：D解析：甲基化分析是鑒定多糖結構的常用方法，通過對多糖進行甲基化處理，然后水解、分離和分析甲基化的單糖，可以確定多糖中糖殘基的連接方式和分支情況。紅外光譜法主要用于檢測多糖中的官能團；凝膠過濾色譜法主要用于測定多糖的分子量和分子量分布；離子交換色譜法主要用于多糖的分離和純化。所以答案選D。14.以下哪種基因編輯技術在藥用植物基因功能研究中應用最廣泛？（）A.ZFNsB.TALENsC.CRISPR/Cas9D.同源重組答案：C解析：CRISPR/Cas9基因編輯技術具有操作簡單、效率高、成本低等優(yōu)點，在藥用植物基因功能研究中應用最為廣泛。ZFNs和TALENs雖然也是基因編輯技術，但操作相對復雜，成本較高。同源重組是一種傳統(tǒng)的基因編輯方法，效率較低，在植物中的應用受到一定限制。所以答案是C。15.下列哪種代謝途徑與藥用植物中萜類和甾體化合物的合成有關？（）A.莽草酸途徑B.甲羥戊酸途徑C.丙二酸途徑D.氨基酸途徑答案：B解析：甲羥戊酸途徑是萜類和甾體化合物生物合成的重要途徑，它以乙酰輔酶A為起始原料，經(jīng)過一系列反應生成異戊烯焦磷酸等前體物質(zhì)，進而合成萜類和甾體化合物。莽草酸途徑主要與苯丙烷類化合物的合成有關；丙二酸途徑主要參與脂肪酸和某些酚類化合物的合成；氨基酸途徑主要與生物堿等含氮化合物的合成有關。所以答案選B。二、多項選擇題（每題3分，共15分）1.以下屬于藥用植物次生代謝產(chǎn)物的有（）A.生物堿B.黃酮類C.多糖D.蛋白質(zhì)E.脂肪答案：ABC解析：次生代謝產(chǎn)物是植物在長期進化過程中產(chǎn)生的一些小分子有機化合物，具有多種生物學活性。生物堿、黃酮類和多糖都屬于藥用植物的次生代謝產(chǎn)物。蛋白質(zhì)和脂肪是植物的初生代謝產(chǎn)物，它們參與植物的基本生命活動。所以答案選ABC。2.影響藥用植物次生代謝產(chǎn)物積累的環(huán)境因素有（）A.光照B.溫度C.水分D.土壤肥力E.病蟲害答案：ABCDE解析：光照、溫度、水分、土壤肥力和病蟲害等環(huán)境因素都會影響藥用植物次生代謝產(chǎn)物的積累。光照強度和光質(zhì)可以影響植物的光合作用和次生代謝途徑；溫度影響酶的活性和植物的生長發(fā)育；水分狀況影響植物的代謝平衡；土壤肥力提供植物生長所需的養(yǎng)分；病蟲害的侵襲會誘導植物產(chǎn)生防御性的次生代謝產(chǎn)物。所以答案選ABCDE。3.用于藥用植物化學成分分離的色譜方法有（）A.吸附色譜B.分配色譜C.離子交換色譜D.凝膠過濾色譜E.親和色譜答案：ABCDE解析：吸附色譜利用吸附劑對不同成分的吸附能力差異進行分離；分配色譜根據(jù)不同成分在固定相和流動相之間的分配系數(shù)不同進行分離；離子交換色譜基于離子交換樹脂與離子型成分之間的交換作用進行分離；凝膠過濾色譜根據(jù)分子大小不同進行分離；親和色譜利用生物分子之間的特異性親和力進行分離。這些色譜方法都可用于藥用植物化學成分的分離。所以答案選ABCDE。4.提高藥用植物細胞培養(yǎng)中次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的策略有（）A.優(yōu)化培養(yǎng)基成分B.添加前體物質(zhì)C.誘導子處理D.控制培養(yǎng)條件E.基因工程改造答案：ABCDE解析：優(yōu)化培養(yǎng)基成分可以為細胞生長和次生代謝產(chǎn)物合成提供合適的營養(yǎng)物質(zhì)；添加前體物質(zhì)可以為次生代謝產(chǎn)物的合成提供原料；誘導子處理可以激活植物細胞的次生代謝途徑；控制培養(yǎng)條件如溫度、光照、pH等可以優(yōu)化細胞生長和代謝環(huán)境；基因工程改造可以通過導入相關基因或調(diào)控基因表達來提高次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。所以答案選ABCDE。5.以下關于藥用植物功能物質(zhì)生物合成途徑的描述正確的有（）A.不同的次生代謝產(chǎn)物可能有不同的生物合成途徑B.一些次生代謝產(chǎn)物的合成途徑可能存在交叉C.生物合成途徑中的關鍵酶可以作為基因工程調(diào)控的靶點D.植物激素可以調(diào)控生物合成途徑E.環(huán)境因素對生物合成途徑?jīng)]有影響答案：ABCD解析：不同的次生代謝產(chǎn)物如生物堿、黃酮類、萜類等有各自不同的生物合成途徑，但有些途徑之間可能存在交叉，例如一些中間產(chǎn)物可能參與多種代謝途徑。生物合成途徑中的關鍵酶決定了代謝流的方向和產(chǎn)物的合成量，可作為基因工程調(diào)控的靶點。植物激素如茉莉酸等可以調(diào)控生物合成途徑。而環(huán)境因素如光照、溫度等會影響生物合成途徑中相關酶的活性和基因的表達，從而影響次生代謝產(chǎn)物的合成。所以答案選ABCD。三、填空題（每題2分，共20分）1.藥用植物中常見的醌類化合物主要包括苯醌、萘醌、菲醌和__________。答案：蒽醌解析：醌類化合物是一類具有醌式結構的有機化合物，在藥用植物中廣泛存在，主要包括苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。2.植物次生代謝產(chǎn)物的生物合成途徑主要分為初生代謝途徑衍生的途徑和__________途徑。答案：次生代謝特有的解析：植物次生代謝產(chǎn)物的生物合成途徑一方面從初生代謝途徑衍生而來，另一方面還有一些是次生代謝特有的途徑，這些特有的途徑產(chǎn)生了各種具有獨特結構和功能的次生代謝產(chǎn)物。3.高效液相色譜中常用的固定相有硅膠、化學鍵合相和__________等。答案：聚合物固定相解析：在高效液相色譜中，硅膠、化學鍵合相和聚合物固定相都是常用的固定相。硅膠是最早使用的固定相之一；化學鍵合相是通過化學反應將固定液鍵合在載體表面；聚合物固定相具有良好的化學穩(wěn)定性和選擇性。4.植物細胞培養(yǎng)中，常用的碳源是__________和蔗糖。答案：葡萄糖解析：在植物細胞培養(yǎng)中，葡萄糖和蔗糖是常用的碳源，它們可以為細胞提供能量和合成生物大分子的碳骨架。5.生物堿根據(jù)其生源途徑和化學結構可分為有機胺類、吡咯烷類、哌啶類、__________等多種類型。答案：吲哚類（答案不唯一，還可以是吡啶類、喹啉類等其他常見生物堿類型）解析：生物堿的分類方法有多種，根據(jù)生源途徑和化學結構可分為有機胺類、吡咯烷類、哌啶類、吲哚類、吡啶類、喹啉類等多種類型。6.黃酮類化合物根據(jù)其基本母核的結構和取代基的不同可分為黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、__________等。答案：異黃酮解析：黃酮類化合物的分類依據(jù)基本母核的結構和取代基的不同，常見的有黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、異黃酮等。7.參與植物萜類化合物生物合成的關鍵酶有羥甲基戊二酰輔酶A還原酶、法尼基焦磷酸合酶和__________等。答案：鯊烯合酶解析：在植物萜類化合物生物合成中，羥甲基戊二酰輔酶A還原酶、法尼基焦磷酸合酶和鯊烯合酶等都是關鍵酶。羥甲基戊二酰輔酶A還原酶是甲羥戊酸途徑的限速酶；法尼基焦磷酸合酶參與萜類前體物質(zhì)的合成；鯊烯合酶催化兩分子法尼基焦磷酸合成鯊烯，是甾體和三萜類化合物合成的重要步驟。8.藥用植物組織培養(yǎng)中，常用的外植體有莖尖、葉片、__________等。答案：根解析：在藥用植物組織培養(yǎng)中，莖尖、葉片、根等都可以作為外植體。莖尖培養(yǎng)常用于獲得脫毒苗；葉片和根培養(yǎng)可以用于誘導愈傷組織和次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)等。9.基因工程中，常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體和__________等。答案：病毒載體解析：在基因工程中，質(zhì)粒、噬菌體和病毒載體是常用的載體。質(zhì)粒是一種環(huán)狀的雙鏈DNA分子，常用于原核生物的基因克??；噬菌體可以將外源基因?qū)爰毦毎?；病毒載體具有較高的轉(zhuǎn)染效率，可用于真核細胞的基因?qū)搿?0.用于分析藥用植物中揮發(fā)性成分的常用技術是__________。答案：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術解析：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術（GC-MS）結合了氣相色譜的分離能力和質(zhì)譜的鑒定能力，非常適合分析藥用植物中的揮發(fā)性成分，如揮發(fā)油等。四、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述藥用植物功能物質(zhì)生物合成途徑研究的意義。答：藥用植物功能物質(zhì)生物合成途徑研究具有多方面的重要意義：-理論意義-有助于深入了解植物的生命活動規(guī)律。生物合成途徑是植物體內(nèi)復雜的代謝網(wǎng)絡，研究它可以揭示植物如何利用自身的遺傳信息和代謝機制合成各種功能物質(zhì)，豐富植物生理學和生物化學的理論知識。-為植物系統(tǒng)進化研究提供依據(jù)。不同植物中功能物質(zhì)的生物合成途徑存在差異，通過比較分析這些途徑，可以推斷植物之間的親緣關系和進化歷程。-應用意義-藥物開發(fā)：明確生物合成途徑可以為新藥研發(fā)提供思路。可以通過調(diào)控途徑中的關鍵酶或基因，定向合成具有特定藥理活性的化合物，或者發(fā)現(xiàn)新的先導化合物，為開發(fā)新型藥物奠定基礎。-提高藥用植物品質(zhì)和產(chǎn)量：了解生物合成途徑后，可以通過基因工程、細胞工程等技術手段，調(diào)控途徑中關鍵酶的表達或活性，提高藥用植物中有效成分的含量，從而提高藥用植物的品質(zhì)和產(chǎn)量。-可持續(xù)利用：對于一些珍稀瀕危藥用植物，研究其生物合成途徑可以通過組織培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)等生物技術方法，在體外合成其有效成分，減少對野生資源的依賴，實現(xiàn)藥用植物資源的可持續(xù)利用。-農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：可以利用生物合成途徑的研究成果，通過合理的栽培措施，如施肥、光照、溫度等環(huán)境因子的調(diào)控，促進藥用植物功能物質(zhì)的合成和積累，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。2.請列舉三種常用的藥用植物化學成分提取方法，并簡述其原理和適用范圍。答：以下是三種常用的藥用植物化學成分提取方法：-溶劑提取法-原理：根據(jù)相似相溶原理，選擇適當?shù)娜軇⑺幱弥参镏械幕瘜W成分溶解出來。溶劑的極性不同，對不同極性的化學成分的溶解性也不同。例如，水是極性溶劑，可溶解多糖、氨基酸、無機鹽等極性成分；乙醇是中等極性溶劑，可溶解黃酮類、生物堿類等多種成分；石油醚等非極性溶劑可溶解油脂、揮發(fā)油等非極性成分。-適用范圍：適用于大多數(shù)藥用植物化學成分的提取，是最常用的提取方法。但對于一些熱敏性成分，可能需要控制提取溫度，避免成分的破壞。-超臨界流體萃取法-原理：利用超臨界流體（如二氧化碳）在臨界溫度和臨界壓力以上具有特殊的物理性質(zhì)，既具有液體的溶解性，又具有氣體的擴散性和流動性。通過調(diào)節(jié)溫度和壓力，可以改變超臨界流體的密度和溶解性，從而選擇性地萃取藥用植物中的化學成分。-適用范圍：特別適用于熱敏性、易氧化成分的提取，如揮發(fā)油、脂溶性維生素等。由于超臨界二氧化碳無毒、無污染，萃取后的產(chǎn)品純度高，因此在藥用植物提取中應用越來越廣泛。-水蒸氣蒸餾法-原理：利用某些化學成分具有揮發(fā)性，能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞的性質(zhì)，將藥用植物與水共蒸餾，使揮發(fā)性成分隨水蒸氣一起蒸餾出來，經(jīng)冷凝后分離得到揮發(fā)性成分。-適用范圍：主要用于提取具有揮發(fā)性、能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞、難溶于水的成分，如揮發(fā)油等。五、論述題（15分）論述基因工程技術在藥用植物功能物質(zhì)生物合成研究中的應用及前景。答：基因工程技術在藥用植物功能物質(zhì)生物合成研究中具有重要的應用價值，并且展現(xiàn)出廣闊的前景。應用-關鍵酶基因的克隆與功能驗證：通過基因克隆技術，從藥用植物中分離出參與功能物質(zhì)生物合成途徑的關鍵酶基因。例如，在紫杉醇生物合成途徑中，克隆了多個關鍵酶基因，如紫杉二烯合酶基因等。通過對這些基因的功能驗證，可以深入了解生物合成途徑的分子機制，明確關鍵酶在功能物質(zhì)合成中的作用。-基因表達調(diào)控：利用基因工程技術調(diào)控藥用植物中關鍵酶基因的表達水平?？梢酝ㄟ^導入增強子、啟動子等調(diào)