2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》專業(yè)題庫——生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在DNA損傷修復(fù)調(diào)控研究中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.在一項(xiàng)研究紫外線照射對(duì)細(xì)胞DNA損傷程度影響的研究中，將不同劑量的紫外線照射組細(xì)胞，測(cè)量其DNA損傷修復(fù)后的突變率。若要比較不同劑量組間的突變率差異，最適合采用的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法是？A.配對(duì)樣本t檢驗(yàn)B.獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)C.單因素方差分析D.卡方檢驗(yàn)2.某研究假設(shè)DNA修復(fù)蛋白X的表達(dá)水平與細(xì)胞對(duì)特定化學(xué)誘變劑的抵抗力呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究者收集了表達(dá)不同水平蛋白X的細(xì)胞系，并用相同劑量的誘變劑處理，然后統(tǒng)計(jì)存活細(xì)胞的比例。這種研究設(shè)計(jì)屬于？A.完全隨機(jī)設(shè)計(jì)B.配對(duì)設(shè)計(jì)C.交叉設(shè)計(jì)D.析因設(shè)計(jì)3.在一項(xiàng)關(guān)于某種DNA修復(fù)途徑功能的研究中，研究者設(shè)置了野生型和三種修復(fù)相關(guān)基因敲除型細(xì)胞，用相同劑量的DNA損傷劑處理，測(cè)量細(xì)胞的存活率。該研究設(shè)計(jì)涉及的因素?cái)?shù)量和水平數(shù)分別是？A.1個(gè)因素，3個(gè)水平B.1個(gè)因素，4個(gè)水平C.2個(gè)因素，3個(gè)水平D.2個(gè)因素，4個(gè)水平4.某研究測(cè)量了50名接受DNA損傷修復(fù)治療后患者的康復(fù)時(shí)間（以天為單位），數(shù)據(jù)呈現(xiàn)近似正態(tài)分布。研究者想了解治療前后康復(fù)時(shí)間是否有顯著變化。除了配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，還可以考慮使用哪種非參數(shù)檢驗(yàn)方法？A.Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)B.Mann-WhitneyU檢驗(yàn)C.Kruskal-WallisH檢驗(yàn)D.Fisher精確檢驗(yàn)5.在分析DNA損傷修復(fù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，研究者繪制了不同處理組細(xì)胞凋亡率（百分比）的柱狀圖。若要進(jìn)一步比較兩組間凋亡率差異的統(tǒng)計(jì)顯著性，最常用的方法是？A.計(jì)算兩組均值的標(biāo)準(zhǔn)差B.進(jìn)行相關(guān)性分析C.應(yīng)用t檢驗(yàn)或ANOVAD.計(jì)算效應(yīng)量6.一個(gè)研究者想要評(píng)估兩種不同的DNA修復(fù)抑制劑對(duì)細(xì)胞DNA雙鏈斷裂（DSB）修復(fù)效率的影響。他設(shè)置了對(duì)照組、抑制劑A組、抑制劑B組，并使用免疫熒光技術(shù)計(jì)數(shù)每個(gè)組的DSB數(shù)量。若要分析三種組別間的DSB數(shù)量差異，應(yīng)選擇的統(tǒng)計(jì)方法最可能是？A.獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（兩兩比較）B.配對(duì)樣本t檢驗(yàn)C.單因素方差分析D.多重比較檢驗(yàn)（在方差分析基礎(chǔ)上）7.在一項(xiàng)關(guān)于基因X對(duì)DNA損傷修復(fù)影響的研究中，研究者獲得了基因表達(dá)量與修復(fù)效率的相關(guān)系數(shù)r=0.85。這個(gè)結(jié)果表明？A.基因X的表達(dá)量越高，DNA修復(fù)效率一定越高B.基因X的表達(dá)量與DNA修復(fù)效率之間存在很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系C.基因X的表達(dá)量是影響DNA修復(fù)效率的唯一因素D.基因X的表達(dá)量與DNA修復(fù)效率之間存在很強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系8.某研究測(cè)量了不同年齡組（青年、中年、老年）小鼠在受到特定DNA損傷后，其修復(fù)相關(guān)蛋白Y的表達(dá)水平變化。若要分析年齡組間蛋白表達(dá)水平的差異是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且各組內(nèi)部數(shù)據(jù)均近似正態(tài)分布且方差齊性，應(yīng)首選的統(tǒng)計(jì)方法是什么？A.Kruskal-WallisH檢驗(yàn)B.單因素方差分析C.Mann-WhitneyU檢驗(yàn)D.ANOVA方差分析9.在進(jìn)行一項(xiàng)復(fù)雜的DNA損傷修復(fù)研究時(shí)，研究者同時(shí)考慮了兩種不同的修復(fù)通路（通路A和通路B）以及兩種不同的損傷類型（損傷1和損傷2）對(duì)修復(fù)效率的影響。這種研究設(shè)計(jì)屬于？A.單因素設(shè)計(jì)B.二因素析因設(shè)計(jì)C.配對(duì)設(shè)計(jì)D.交叉設(shè)計(jì)10.某研究測(cè)量了接受DNA修復(fù)干預(yù)的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組在修復(fù)效率指標(biāo)上的得分，得分?jǐn)?shù)據(jù)并非正態(tài)分布。若要比較兩組在修復(fù)效率得分上的總體位置差異，且不滿足參數(shù)檢驗(yàn)的前提條件，應(yīng)考慮使用？A.獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)B.Wilcoxon秩和檢驗(yàn)C.配對(duì)樣本t檢驗(yàn)D.卡方檢驗(yàn)二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共30分）11.簡(jiǎn)述在DNA損傷修復(fù)研究中，選擇配對(duì)設(shè)計(jì)而不是完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)所在，并舉例說明適用于配對(duì)設(shè)計(jì)的場(chǎng)景。12.解釋什么是假設(shè)檢驗(yàn)中的第一類錯(cuò)誤（α錯(cuò)誤）和第二類錯(cuò)誤（β錯(cuò)誤），并說明在DNA損傷修復(fù)研究中，犯這兩類錯(cuò)誤的潛在后果。13.在分析DNA損傷修復(fù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，為何有時(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)和方差齊性檢驗(yàn)？這兩個(gè)檢驗(yàn)分別對(duì)于選擇合適的統(tǒng)計(jì)方法有何意義？14.什么是統(tǒng)計(jì)功效（Power）？在設(shè)計(jì)和評(píng)估DNA損傷修復(fù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)研究時(shí)，如何考慮并提高研究的統(tǒng)計(jì)功效？15.簡(jiǎn)述在DNA損傷修復(fù)研究中，使用回歸分析（如線性回歸或邏輯回歸）可能要解決哪些類型的研究問題。16.對(duì)于一項(xiàng)旨在比較兩種DNA修復(fù)藥物效果的研究，如果研究者僅僅報(bào)告了兩種藥物組別修復(fù)效率的平均值，而沒有報(bào)告方差或標(biāo)準(zhǔn)差，或者沒有進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，這種結(jié)果呈現(xiàn)方式可能存在哪些局限性？三、計(jì)算題（每小題10分，共30分）17.某研究旨在比較低劑量（D1）和高劑量（D2）的紫外線照射對(duì)某種細(xì)胞系DNA損傷修復(fù)速度的影響。研究者選取了20個(gè)細(xì)胞樣本，隨機(jī)分為兩組，每組10個(gè)。在照射后不同時(shí)間點(diǎn)（0,1,2,3,4小時(shí)）測(cè)量每組細(xì)胞的DNA損傷修復(fù)程度（以修復(fù)百分比表示）。假設(shè)兩組在0小時(shí)時(shí)的損傷修復(fù)程度無差異（數(shù)據(jù)省略）。請(qǐng)解釋在此情境下，為何使用重復(fù)測(cè)量方差分析（RepeatedMeasuresANOVA）比獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)更合適，并說明重復(fù)測(cè)量方差分析需要檢驗(yàn)?zāi)男╆P(guān)鍵的統(tǒng)計(jì)量。18.研究者想了解某種基因敲除（KO）是否會(huì)影響細(xì)胞對(duì)特定化學(xué)誘變劑的敏感性。他們?cè)O(shè)置了野生型（WT）和KO型兩組細(xì)胞，用相同劑量的誘變劑處理。然后統(tǒng)計(jì)每組中存活細(xì)胞的比例（存活率）。假設(shè)得到的數(shù)據(jù)如下（存活細(xì)胞數(shù)/總細(xì)胞數(shù)）：WT組(95/100),(88/100),(90/100),KO組(60/100),(55/100),(58/100)。請(qǐng)簡(jiǎn)述分析這兩組存活率差異的統(tǒng)計(jì)步驟，并說明應(yīng)選擇哪種非參數(shù)檢驗(yàn)方法，并解釋原因。（無需計(jì)算具體統(tǒng)計(jì)量）19.在一項(xiàng)研究DNA修復(fù)蛋白P表達(dá)水平與細(xì)胞凋亡率關(guān)系的研究中，研究者測(cè)量了10個(gè)細(xì)胞系中蛋白P的表達(dá)量（標(biāo)準(zhǔn)化相對(duì)值，連續(xù)變量）和細(xì)胞凋亡率（百分比，連續(xù)變量）。數(shù)據(jù)呈現(xiàn)如下（數(shù)據(jù)省略）。請(qǐng)說明如何計(jì)算這兩變量之間的相關(guān)系數(shù)，并解釋如何根據(jù)相關(guān)系數(shù)的數(shù)值和顯著性判斷蛋白P表達(dá)水平與細(xì)胞凋亡率之間是否存在關(guān)聯(lián)，以及關(guān)聯(lián)的方向和強(qiáng)度。（無需實(shí)際計(jì)算）四、論述題（15分）20.假設(shè)你正在進(jìn)行一項(xiàng)研究，目的是探究一種新型小分子化合物能否促進(jìn)DNA堿基切除修復(fù)（BER）途徑。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)化的實(shí)驗(yàn)方案，包括：*明確的研究目的和科學(xué)假設(shè)。*實(shí)驗(yàn)分組（對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組）及關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置。*至少兩種用于檢測(cè)BER通路活性的生物學(xué)指標(biāo)及其測(cè)量方法。*說明你將如何運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)學(xué)方法來分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證你的假設(shè)。試卷答案一、選擇題1.C解析：比較多個(gè)（至少三個(gè)）獨(dú)立組別之間的均值差異，應(yīng)使用單因素方差分析。2.A解析：將受試對(duì)象隨機(jī)分配到不同處理組，屬于完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。3.B解析：涉及“修復(fù)相關(guān)基因敲除型細(xì)胞”（三個(gè)水平）和一個(gè)“損傷劑處理”（一個(gè)因素，但題目強(qiáng)調(diào)的是基因型差異），主要因素是基因型，有4個(gè)水平（野生型+3個(gè)敲除型）。4.A解析：配對(duì)樣本t檢驗(yàn)用于比較同一對(duì)象處理前后的差異，Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)是其非參數(shù)替代方法，用于比較配對(duì)數(shù)據(jù)的médiane差異。5.C解析：比較兩組（或多組）均值差異的統(tǒng)計(jì)顯著性，需要使用假設(shè)檢驗(yàn)，如t檢驗(yàn)或ANOVA。6.C解析：比較三個(gè)或以上獨(dú)立組別間的均值差異，應(yīng)使用單因素方差分析。7.B解析：相關(guān)系數(shù)r的絕對(duì)值接近1表示線性關(guān)系強(qiáng)，r=0.85表示很強(qiáng)的正相關(guān)。8.B解析：滿足參數(shù)檢驗(yàn)前提（正態(tài)分布、方差齊性）的比較三個(gè)及以上獨(dú)立組均值的方法是單因素方差分析。9.B解析：同時(shí)考察兩個(gè)因素的獨(dú)立效應(yīng)以及兩個(gè)因素的交互作用，屬于二因素析因設(shè)計(jì)。10.B解析：對(duì)于非正態(tài)分布的獨(dú)立樣本比較，應(yīng)使用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)（Mann-WhitneyU檢驗(yàn)是其等價(jià)形式）。二、簡(jiǎn)答題11.解析：配對(duì)設(shè)計(jì)通過將同一受試對(duì)象或條件進(jìn)行不同處理或測(cè)量，可以消除個(gè)體差異帶來的誤差，提高實(shí)驗(yàn)的靈敏度和準(zhǔn)確性。適用于研究干預(yù)措施前后變化、或在相同條件下比較不同處理的效果。例如，比較同一樣本在給予DNA修復(fù)促進(jìn)劑前后的修復(fù)效率變化，或比較同一細(xì)胞系在不同刺激條件下（如不同損傷劑）的修復(fù)速率。12.解析：第一類錯(cuò)誤（α錯(cuò)誤）是指原假設(shè)（H0）為真時(shí)，錯(cuò)誤地拒絕了原假設(shè)，即“假陽性”。在DNA損傷修復(fù)研究中，意味著錯(cuò)誤地認(rèn)為某種干預(yù)有效或某種關(guān)聯(lián)存在。第二類錯(cuò)誤（β錯(cuò)誤）是指原假設(shè)（H0）為假時(shí)，錯(cuò)誤地未能拒絕原假設(shè)，即“假陰性”。意味著錯(cuò)誤地認(rèn)為某種干預(yù)無效或某種關(guān)聯(lián)不存在。兩類錯(cuò)誤相互制約，減小α?xí)龃螃拢粗嗳弧?3.解析：正態(tài)性檢驗(yàn)用于判斷數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布，因?yàn)樵S多參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法（如t檢驗(yàn)、ANOVA）的前提是數(shù)據(jù)正態(tài)性。方差齊性檢驗(yàn)用于判斷多個(gè)組別數(shù)據(jù)的方差是否相等，這對(duì)于ANOVA等檢驗(yàn)至關(guān)重要。不滿足這些前提可能導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)推斷結(jié)果不準(zhǔn)確。14.解析：統(tǒng)計(jì)功效是指檢驗(yàn)正確拒絕錯(cuò)誤原假設(shè)（即識(shí)別真實(shí)效應(yīng)）的能力，等于1-β錯(cuò)誤概率。提高統(tǒng)計(jì)功效意味著更容易檢測(cè)到真實(shí)存在的差異或關(guān)聯(lián)。在DNA損傷修復(fù)研究中，可通過增大樣本量、確保效應(yīng)量足夠大、選擇更靈敏的指標(biāo)、控制實(shí)驗(yàn)誤差等方式來提高研究統(tǒng)計(jì)功效。15.解析：回歸分析可用于研究一個(gè)或多個(gè)自變量（如不同處理、蛋白濃度）對(duì)一個(gè)因變量（如修復(fù)效率、凋亡率）的影響程度和預(yù)測(cè)關(guān)系。在DNA損傷修復(fù)研究中，可用來預(yù)測(cè)給定修復(fù)蛋白水平下的修復(fù)效率、評(píng)估多個(gè)因素對(duì)修復(fù)速率的綜合影響、或建立修復(fù)通路活性與細(xì)胞表型之間的關(guān)系模型。16.解析：僅報(bào)告均值無法反映數(shù)據(jù)的變異程度和分布情況，可能隱藏重要的組間差異或混雜因素。缺少方差或標(biāo)準(zhǔn)差，無法判斷均值差異的實(shí)際意義和統(tǒng)計(jì)顯著性。未進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，無法客觀判斷組間觀察到的差異是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，容易導(dǎo)致主觀臆斷或錯(cuò)誤結(jié)論。三、計(jì)算題17.解析：重復(fù)測(cè)量方差分析適用于同一組受試對(duì)象在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)或條件下被重復(fù)測(cè)量的數(shù)據(jù)。在本題中，每個(gè)細(xì)胞樣本都在照射后不同時(shí)間點(diǎn)被多次測(cè)量其修復(fù)程度，樣本之間存在重復(fù)測(cè)量關(guān)系，因此重復(fù)測(cè)量方差分析更合適。該分析方法需要檢驗(yàn)組內(nèi)效應(yīng)（不同時(shí)間點(diǎn)的均值差異）、組間效應(yīng)（不同處理組的均值差異）以及時(shí)間*處理交互效應(yīng)，并需要檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否符合重復(fù)測(cè)量方差分析的前提（如球形假設(shè)）。18.解析：分析步驟包括：1)確認(rèn)數(shù)據(jù)類型（存活比例，屬于定序或連續(xù)變量，但常視為定序）；2)檢查數(shù)據(jù)是否滿足參數(shù)檢驗(yàn)前提（如正態(tài)性、方差齊性，本題提示不滿足）；3)選擇合適的非參數(shù)檢驗(yàn)方法。由于是比較兩個(gè)獨(dú)立組的中位數(shù)或總體位置差異，且數(shù)據(jù)不滿足參數(shù)檢驗(yàn)前提，應(yīng)選擇Mann-WhitneyU檢驗(yàn)（或Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，針對(duì)兩樣本）。選擇原因是因?yàn)樵摲椒ú灰蕾嚁?shù)據(jù)正態(tài)分布的假設(shè)，適用于測(cè)量數(shù)據(jù)或非正態(tài)分布的定序數(shù)據(jù)，目的是檢驗(yàn)兩獨(dú)立樣本是否來自具有相同中位數(shù)的總體。19.解析：計(jì)算相關(guān)系數(shù)通常使用Pearson相關(guān)系數(shù)（若兩個(gè)變量均連續(xù)且近似正態(tài)分布）或Spearman等級(jí)相關(guān)系數(shù)（若不滿足Pearson前提）。計(jì)算步驟大致為：1)將兩個(gè)變量的數(shù)據(jù)分別排序并賦予秩次；2)計(jì)算每個(gè)樣本的秩次差值的平方；3)根據(jù)公式（或軟件計(jì)算）得到相關(guān)系數(shù)r的值。判斷關(guān)聯(lián)：根據(jù)r的絕對(duì)值大小判斷關(guān)聯(lián)強(qiáng)度（|r|接近1強(qiáng)，接近0弱），根據(jù)r的正負(fù)號(hào)判斷關(guān)聯(lián)方向（r>0正相關(guān)，r<0負(fù)相關(guān)）。判斷顯著性：通常需要結(jié)合檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量（如t值）的p值來判斷相關(guān)系數(shù)是否顯著，即關(guān)聯(lián)是否在統(tǒng)計(jì)上不同于隨機(jī)現(xiàn)象。若r顯著，則可認(rèn)為存在關(guān)聯(lián)。四、論述題20.解析：*研究目的與假設(shè)：目的：探究新型小分子化合物X是否能促進(jìn)DNA堿基切除修復(fù)（BER）途徑。假設(shè)：與BER通路相關(guān)的關(guān)鍵酶活性或修復(fù)效率在化合物X處理組中顯著高于對(duì)照組。*實(shí)驗(yàn)分組與條件：設(shè)置對(duì)照組（接受溶劑處理）和實(shí)驗(yàn)組（接受特定濃度化合物X處理）。使用同一種來源的細(xì)胞系（如人肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549），確保細(xì)胞背景一致。在相同的培養(yǎng)條件下培養(yǎng)，使用相同的溶劑（如DMSO）配制化合物X，確保溶劑本身無干擾。設(shè)置合適的處理時(shí)間（如24小時(shí)、48小時(shí)）。*檢測(cè)BER活性的指標(biāo)與方法：1.BER相關(guān)酶活性檢測(cè)：使用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）或比色法檢測(cè)BER通路中關(guān)鍵酶（如