2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計學(xué)》專業(yè)題庫——生物統(tǒng)計學(xué)中的基因編輯數(shù)據(jù)分析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的代表字母填寫在題干后的括號內(nèi)。每小題2分，共20分）1.在進行CRISPR-Cas9基因敲除實驗的統(tǒng)計學(xué)設(shè)計中，為了準確評估編輯效率，最關(guān)鍵的對照組是？A.使用非特異性gRNA的對照組B.不進行任何編輯的空白對照組C.使用已知功能無關(guān)基因的gRNA對照組D.擴增未編輯模板的對照組2.假設(shè)一項研究旨在比較兩種不同CRISPR-Cas9系統(tǒng)（SystemAvs.SystemB）在產(chǎn)生特定基因突變效率上的差異。如果樣本量較小，且兩組編輯效率數(shù)據(jù)均不符合正態(tài)分布，最適合的假設(shè)檢驗方法是？A.配對樣本t檢驗B.獨立樣本t檢驗C.Mann-WhitneyU檢驗D.Kruskal-WallisH檢驗3.在分析基因編輯導(dǎo)致的多基因表達變化時，如果樣本量較大且存在多重比較問題，下列哪種方法通常不被優(yōu)先推薦用于初始整體差異篩選？A.單因素方差分析（ANOVA）B.Tukey'sHSD事后檢驗C.隨機森林模型D.基于假設(shè)檢驗校正方法（如FDR）的多重比較校正4.某研究者檢測了100個細胞中CRISPR-Cas9編輯后脫靶位點的突變情況。若發(fā)現(xiàn)其中3個細胞存在脫靶突變，那么描述這批細胞脫靶突變發(fā)生頻率最合適的統(tǒng)計量是？A.平均數(shù)B.標準差C.中位數(shù)D.比率/比例5.在進行基因型與表型關(guān)聯(lián)分析時，如果研究目的是檢測某個單核苷酸多態(tài)性（SNP）是否與某種疾病狀態(tài)（二元變量：患病/未患病）相關(guān)，最常用的統(tǒng)計檢驗方法是？A.線性回歸分析B.Pearson相關(guān)系數(shù)C.卡方檢驗D.ANOVA6.對基因編輯實驗得到的測序數(shù)據(jù)進行定量分析前，一個重要的預(yù)處理步驟是？A.對數(shù)據(jù)進行邏輯轉(zhuǎn)換（0/1）B.對數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉(zhuǎn)換C.消除由實驗操作引入的系統(tǒng)偏差D.將測序讀數(shù)隨機化7.一項基因編輯研究收集了小鼠體重（連續(xù)變量）、基因型（分類變量：野生型/編輯型）和飲食類型（分類變量：標準/高脂）數(shù)據(jù)，若要分析基因型、飲食類型對體重的影響，并考慮兩者是否存在交互作用，最適合的統(tǒng)計模型是？A.簡單線性回歸B.二元邏輯回歸C.雙因素方差分析D.單因素方差分析8.在解釋統(tǒng)計假設(shè)檢驗結(jié)果時，P值小于0.05通常意味著？A.實驗操作有5%的誤差率B.拒絕零假設(shè)的證據(jù)較弱C.在零假設(shè)成立的前提下，觀察到當前結(jié)果或更極端結(jié)果的概率小于5%D.效應(yīng)量一定很大9.對于來自高通量測序的基因表達數(shù)據(jù)集進行差異表達分析，選擇某種特定統(tǒng)計方法（如DESeq2或edgeR）時，需要考慮的主要因素不包括？A.數(shù)據(jù)的分布特征B.實驗設(shè)計的復(fù)雜性C.測序平臺的技術(shù)噪音D.研究者的個人偏好10.若基因編輯實驗旨在比較不同處理組（如不同劑量）對某個連續(xù)表型（如酶活性）的影響，并且懷疑處理效應(yīng)可能存在閾值效應(yīng)或非線性關(guān)系，除了傳統(tǒng)的ANOVA，還應(yīng)考慮的統(tǒng)計方法包括？A.線性回歸B.邏輯回歸C.交互作用項D.非參數(shù)回歸或平滑曲線方法二、填空題（請將答案填寫在橫線上。每空2分，共10分）1.在進行基因編輯實驗設(shè)計時，確定合適的樣本量需要考慮______和預(yù)期的______。2.處理基因編輯產(chǎn)生的計數(shù)數(shù)據(jù)（如測序讀數(shù)）時，常用的統(tǒng)計模型有負二項分布和泊松分布，它們適用于描述______的分布特征。3.評估基因編輯實驗結(jié)果時，除了看統(tǒng)計顯著性，還需要關(guān)注______和______。4.在多變量統(tǒng)計分析中，主成分分析（PCA）主要用于降維和揭示數(shù)據(jù)中的______關(guān)系。5.當統(tǒng)計檢驗的零假設(shè)不成立時，第一類錯誤（錯誤地拒絕零假設(shè)）的概率用______表示。三、簡答題（請簡潔明了地回答下列問題。每題5分，共15分）1.簡述在比較兩組基因編輯效率時，選擇獨立樣本t檢驗還是Mann-WhitneyU檢驗的主要依據(jù)。2.解釋什么是多重比較問題，并簡要說明至少兩種常用的多重比較校正方法及其原理。3.在分析基因編輯對基因表達的影響時，為什么通常需要對數(shù)據(jù)進行標準化或歸一化處理？四、分析題（請根據(jù)要求進行分析和論述。共35分）1.（20分）假設(shè)一項研究旨在評估兩種不同的基因編輯策略（策略Avs.策略B）在提高某個基因的沉默效率方面的效果。研究者在相同的細胞系和條件下進行了實驗，收集了編輯后基因表達水平的連續(xù)數(shù)據(jù)（已對數(shù)轉(zhuǎn)換且數(shù)據(jù)近似正態(tài)分布）。實驗設(shè)置了對照組（未進行編輯）。請詳細說明：a.針對此研究目的和數(shù)據(jù)特點，應(yīng)采用何種統(tǒng)計模型進行數(shù)據(jù)分析？請解釋選擇該模型的原因。b.在模型中，需要考慮哪些因素作為自變量或協(xié)變量？為什么？c.如果分析結(jié)果顯示策略A的基因沉默效率顯著高于策略B（P<0.05），請討論在報告這一結(jié)論時，除了P值和效應(yīng)量，還需要說明哪些信息？2.（15分）一位研究者進行了一項CRISPR-Cas9基因敲除實驗，旨在鑒定導(dǎo)致細胞表型變化的潛在脫靶位點。他們設(shè)計了幾種不同的gRNA，分別靶向不同的基因位點，并在細胞系中誘導(dǎo)編輯。通過測序技術(shù)檢測所有編碼基因的突變情況。請討論在進行此類數(shù)據(jù)分析時可能遇到的主要統(tǒng)計挑戰(zhàn)，并簡要說明相應(yīng)的統(tǒng)計分析思路或方法應(yīng)如何調(diào)整以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.A2.C3.B4.D5.C6.C7.C8.C9.D10.D二、填空題1.實驗效應(yīng)大小，統(tǒng)計學(xué)功效2.非負性，稀疏性3.效應(yīng)量，生物學(xué)解釋4.主要5.α（或顯著性水平）三、簡答題1.依據(jù)主要看數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布。若數(shù)據(jù)來自兩個獨立總體，且滿足正態(tài)分布、方差齊性，則選擇獨立樣本t檢驗；若數(shù)據(jù)不滿足正態(tài)分布或方差不齊，則選擇非參數(shù)檢驗Mann-WhitneyU檢驗。2.多重比較問題是指在同時進行多個假設(shè)檢驗時，增加了犯第一類錯誤（假陽性）的總概率。常用的校正方法有：Bonferroni校正，通過將顯著性水平α除以檢驗次數(shù)來降低犯錯誤的概率，非常保守但適用性廣；Holm校正，一種逐步調(diào)整檢驗水準的方法，比Bonferroni更靈敏；FDR（假發(fā)現(xiàn)率）控制方法，如Benjamini-Hochberg程序，允許一定比例的錯誤發(fā)現(xiàn)，能控制錯誤發(fā)現(xiàn)的總比例，適用于檢驗次數(shù)較多的情況。3.基因編輯實驗常產(chǎn)生高通量數(shù)據(jù)，不同樣本間可能存在技術(shù)噪音（如測序深度差異、批次效應(yīng)）或生物學(xué)變異（如細胞間差異）。標準化或歸一化旨在消除這些系統(tǒng)性偏差，使不同樣本或不同組間的表達水平具有可比性，從而更準確地檢測由基因編輯引起的真實生物學(xué)變化，避免技術(shù)因素干擾結(jié)果判斷。四、分析題1.a.應(yīng)采用雙因素方差分析（Two-wayANOVA）。原因：研究目的是比較兩種策略（策略A、策略B）的效果差異，這涉及到一個因素（編輯策略，有多個水平）；同時數(shù)據(jù)中包含了對照組（未編輯），其表達水平也是影響結(jié)果的重要因素，這可以視為另一個因素（是否編輯，有2個水平）。雙因素ANOVA可以同時分析兩個因素的主效應(yīng)以及它們之間是否存在交互作用（即策略的效果是否在不同對照組中不同），最適合此研究目的和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。b.需要考慮的因素包括：編輯策略（策略A、策略B）和對照組（未編輯）。選擇原因：編輯策略是主要的研究因素，比較其效果；對照組是重要的比較基準，用于判斷編輯是否產(chǎn)生了效應(yīng)；分析交互作用有助于理解策略效果是否依賴于對照組背景。c.報告結(jié)論時，除了P值和效應(yīng)量（如均值差、偏E效應(yīng)量等），還需要說明：效應(yīng)量的方向和大?。鞔_哪個策略更有效以及有效的程度）；ANOVA的交互作用結(jié)果（是否存在策略效果的差異）；統(tǒng)計模型的假設(shè)檢驗情況（如正態(tài)性、方差齊性檢驗結(jié)果）；樣本量；實驗的具體條件（細胞系、試劑濃度等）；以及結(jié)果的生物學(xué)意義或潛在機制討論。2.主要統(tǒng)計挑戰(zhàn)包括：數(shù)據(jù)量巨大，可能導(dǎo)致計算資源需求高；數(shù)據(jù)稀疏性，許多基因可能沒有檢測到突變；非正態(tài)分布和方差不齊，測序數(shù)據(jù)常呈現(xiàn)偏態(tài)；多重比較問題，需要檢測大量基因位點是否存在突變。統(tǒng)計分析思路或方法調(diào)整