2025年大學《分子科學與工程》專業(yè)題庫——生物信息技術在分子科學研究中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在進行基因序列的遠程相似性搜索時，通常優(yōu)先推薦使用的工具是？A.ClustalWB.FASTAC.BLASTD.Smith-Waterman2.下列哪個數(shù)據(jù)庫是主要的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫？A.GenBankB.EMBL-EBIC.PDBD.UniProt3.GO（GeneOntology）數(shù)據(jù)庫主要提供哪方面的信息？A.基因組序列數(shù)據(jù)B.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息C.基因和蛋白質(zhì)的功能、分類和位置注釋D.基因表達量數(shù)據(jù)4.RNA-Seq數(shù)據(jù)分析流程中，通常需要對原始測序數(shù)據(jù)進行哪些處理？（多選）A.質(zhì)量控制(QC)B.排序(Alignment)C.去除接頭序列和低質(zhì)量讀段D.物種特異性過濾5.如果你想預測一個未知蛋白質(zhì)的潛在功能，可能會利用以下哪種生物信息學資源？A.基因組測序平臺B.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測服務器(如AlphaFold,I-TASSER)C.基因表達數(shù)據(jù)庫D.轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點數(shù)據(jù)庫6.KEGG數(shù)據(jù)庫主要提供哪方面的信息？A.基因序列和蛋白質(zhì)序列B.基因表達數(shù)據(jù)C.代謝通路圖和藥物信息D.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)7.在系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建中，使用鄰接法（Neighbor-Joining）的主要優(yōu)點是？A.總能找到最優(yōu)的進化樹B.計算速度相對較快，適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)C.能直接計算進化距離D.對系統(tǒng)發(fā)育關系解釋最直觀8.生物信息學研究中，所謂的“濕實驗”通常指？A.計算機程序和算法開發(fā)B.生物樣本的采集、處理和實驗測定（如測序、雜交）C.數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建和維護D.生物信息學軟件的安裝和使用9.蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預測的主要目的是？A.預測蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)B.預測蛋白質(zhì)的亞細胞定位C.預測蛋白質(zhì)的折疊方式和元素組成（如α螺旋、β折疊）D.預測蛋白質(zhì)與其他分子的相互作用10.下列哪項技術通常不直接依賴于生物信息學分析？A.基因芯片數(shù)據(jù)分析B.質(zhì)譜法蛋白質(zhì)鑒定C.粗提物的化學成分分析D.RNA-Seq數(shù)據(jù)拼接二、填空題1.生物信息學是生物學、信息科學和___________交叉融合的學科領域。2.使用BLAST搜索序列時，E-value值越小，代表目標序列與查詢序列的相似性___________（越高/越低）。3.GenBank、EMBL和DDBJ是三大主要的___________數(shù)據(jù)庫。4.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測中，基于已知結(jié)構(gòu)模板的比對方法是___________法。5.對大規(guī)模測序數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制和過濾是RNA-Seq數(shù)據(jù)分析流程中的關鍵步驟，常用的工具如___________和___________。6.GO數(shù)據(jù)庫包含三個核心部分：___________、___________和___________。7.系統(tǒng)生物學旨在從___________的角度研究生物系統(tǒng)。8.在比較基因組學研究中，常通過分析不同物種基因順序的保守性來推斷___________。9.軟件工具Cytoscape在生物信息學中常用于___________的可視化與分析。10.從生物信息學角度看，藥物靶點發(fā)現(xiàn)通常涉及___________數(shù)據(jù)庫的挖掘和蛋白質(zhì)功能注釋。三、簡答題1.簡述BLAST算法的基本原理及其在分子生物學研究中的主要應用。2.簡要說明進行基因表達數(shù)據(jù)分析（如RNA-Seq）時，需要進行哪些主要的生物信息學處理步驟。3.解釋什么是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)，并列舉三種常見的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)類型及其特征。4.為什么在利用生物信息學工具進行數(shù)據(jù)分析前，對原始數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制（QC）是必要的？四、論述題1.論述生物信息學數(shù)據(jù)庫在分子科學研究中的重要性及其類型。2.以基因組學或轉(zhuǎn)錄組學為例，詳細描述生物信息學分析如何幫助科學家理解基因的功能和調(diào)控網(wǎng)絡。3.結(jié)合具體應用場景，論述生物信息學在推動現(xiàn)代醫(yī)學（如個性化醫(yī)療、精準診斷）方面所發(fā)揮的作用和面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.ABCD5.B6.C7.B8.B9.C10.C二、填空題1.計算機科學2.越高3.核苷酸序列4.模板同源(或模板比對)5.Trimmomatic(或Fastp)；Cutadapt(或Trimmomatic)6.生物體分類(BiologicalAspect)；分子功能(MolecularFunction)；細胞定位(CellularComponent)7.整體8.進化關系(或親緣關系)9.蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(或系統(tǒng)通路)10.藥物靶點(或蛋白質(zhì))三、簡答題1.解析思路：首先要答出BLAST是序列比對的算法。原理上要提到它是一種基于概率的局部序列比對方法，通過計算“詞”（短核苷酸或氨基酸序列）在數(shù)據(jù)庫中出現(xiàn)的期望次數(shù)（E-value）來評估目標序列與數(shù)據(jù)庫序列相似性的統(tǒng)計顯著性。應用上要答出其廣泛性，如查找相似序列、序列鑒定、基因發(fā)現(xiàn)、同源性分析、構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹等。2.解析思路：要按順序列出RNA-Seq數(shù)據(jù)分析的主要步驟。包括：①質(zhì)量控制（QC），使用工具評估原始讀段質(zhì)量；②讀段排序/比對，將讀段映射到參考基因組或轉(zhuǎn)錄組；③去除偽計數(shù)（如接頭序列、低質(zhì)量讀段），進行過濾；④表達量定量，統(tǒng)計基因或轉(zhuǎn)錄本的表達水平（如FPKM,RPKM,TPM）；⑤差異表達分析，比較不同條件下基因表達水平的差異；⑥(可選)功能富集分析，注釋基因功能和進行通路富集。3.解析思路：要明確什么是二級結(jié)構(gòu)，即在原子水平上局部折疊形成的有規(guī)則的結(jié)構(gòu)模式。然后要列舉至少三種標準類型：α-螺旋（右手螺旋，氨基酸殘基間有氫鍵維持），β-折疊（平行或反平行排列的β-strands，殘基間有氫鍵），β-轉(zhuǎn)角（無規(guī)則卷曲，常出現(xiàn)在多肽鏈轉(zhuǎn)折處）。對每種類型可簡要說明其特征或結(jié)構(gòu)特點。4.解析思路：要說明QC的重要性在于原始測序數(shù)據(jù)可能存在各種問題，如接頭序列污染、測序錯誤、低質(zhì)量讀段等。這些問題會直接影響后續(xù)分析（如比對準確性、表達量計算可靠性）。因此，QC是必要的預處理步驟，用于評估數(shù)據(jù)質(zhì)量、識別和去除劣質(zhì)數(shù)據(jù)，確保后續(xù)分析結(jié)果的準確性和可靠性。四、論述題1.解析思路：要強調(diào)數(shù)據(jù)庫是生物信息學的基礎設施。重要性體現(xiàn)在：①存儲海量生物數(shù)據(jù)（序列、結(jié)構(gòu)、功能、實驗結(jié)果等），是研究的基礎；②提供數(shù)據(jù)檢索、共享和公開的便捷途徑；③是進行各種分析計算的前提（如BLAST需要數(shù)據(jù)庫）；④支持跨學科研究和數(shù)據(jù)整合。類型上要分類說明：①序列數(shù)據(jù)庫（如GenBank,EMBL-EBI）；②結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（如PDB）；③功能注釋數(shù)據(jù)庫（如GO,UniProt）；④實驗數(shù)據(jù)存儲庫（如NCBISRA）；⑤通路和代謝數(shù)據(jù)庫（如KEGG）；⑥特定領域數(shù)據(jù)庫（如微生物基因組數(shù)據(jù)庫）。2.解析思路：要結(jié)合RNA-Seq或基因組學分析的具體步驟來論述。例如，從測序數(shù)據(jù)開始，通過生物信息學工具進行序列比對、差異表達分析，可以鑒定在不同條件下（如疾病與正常、藥物處理前后）顯著上調(diào)或下調(diào)的基因。進一步通過GO富集分析或KEGG通路分析，可以推斷這些差異表達基因主要涉及的生物學過程、分子功能或信號通路，從而揭示疾病發(fā)生的分子機制或藥物作用的靶點。還可以討論如何通過芯片序列分析、motif分析等預測基因調(diào)控網(wǎng)絡。核心是說明生物信息學如何從“數(shù)據(jù)”中提取生物學“知識”。3.解析思路：要從生物信息學在醫(yī)學研究各環(huán)節(jié)的應用展開。①個性化醫(yī)療：通過分析個體基因組變異（如SNP,CNV,突變），結(jié)合數(shù)據(jù)庫信息，預測個體對藥物的反應、疾病易感性，指導精準用藥和疾病預防。②疾病診斷：利用生物信息學分析