2025年大學(xué)《生物信息學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——功能蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)與生物信息學(xué)分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.功能蛋白質(zhì)組學(xué)主要關(guān)注的是？A.細(xì)胞內(nèi)所有蛋白質(zhì)的靜態(tài)集合B.特定細(xì)胞狀態(tài)下蛋白質(zhì)表達(dá)譜的動(dòng)態(tài)變化C.蛋白質(zhì)之間的相互作用網(wǎng)絡(luò)D.蛋白質(zhì)的基因序列信息2.在蛋白質(zhì)分離技術(shù)中，SDS主要依據(jù)什么原理進(jìn)行分離？A.蛋白質(zhì)分子量的差異B.蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的不同C.蛋白質(zhì)與固相載體的親和力D.蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的差異3.差異凝膠雙向電泳（2D-DIGE）技術(shù)中，使用熒光標(biāo)記的主要目的是？A.增強(qiáng)蛋白質(zhì)的熒光信號(hào)B.提高蛋白質(zhì)的溶解度C.實(shí)現(xiàn)不同樣品在同一凝膠上比較D.便于蛋白質(zhì)的質(zhì)譜鑒定4.質(zhì)譜（MS）在蛋白質(zhì)組學(xué)中主要發(fā)揮什么作用？A.直接分離蛋白質(zhì)混合物B.高靈敏度檢測(cè)和鑒定肽段/蛋白質(zhì)C.精確測(cè)定蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)D.定量檢測(cè)細(xì)胞中所有小分子代謝物5.LC-MS/MS聯(lián)用技術(shù)中，液相色譜（LC）的主要功能是？A.提供高分辨率的質(zhì)譜圖B.離子源，用于電離樣品C.對(duì)混合物進(jìn)行分離，提高樣品分辨率D.對(duì)肽段進(jìn)行酶解消化6.iTRAQ和TMT都是常用的蛋白質(zhì)定量技術(shù)，它們主要的區(qū)別在于？A.iTRAQ標(biāo)記的標(biāo)簽數(shù)量更多B.TMT技術(shù)更適合于小樣本量研究C.iTRAQ是同位素標(biāo)記，TMT是化學(xué)標(biāo)簽D.iTRAQ只能進(jìn)行2組樣品的對(duì)比，TMT可以同時(shí)分析更多組別7.在蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)分析中，峰提取是哪個(gè)步驟的前置環(huán)節(jié)？A.蛋白質(zhì)鑒定B.差異表達(dá)分析C.數(shù)據(jù)歸一化D.質(zhì)譜圖可視化8.GO（GeneOntology）數(shù)據(jù)庫(kù)主要提供什么信息？A.蛋白質(zhì)的核苷酸序列B.蛋白質(zhì)的氨基酸序列C.蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能注釋D.蛋白質(zhì)的基因位置9.蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)分析中，STRING數(shù)據(jù)庫(kù)主要提供什么功能？A.蛋白質(zhì)序列比對(duì)B.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)C.預(yù)測(cè)和整合蛋白質(zhì)之間的相互作用信息D.蛋白質(zhì)進(jìn)化分析10.對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行生物學(xué)功能解讀時(shí)，最重要的考慮因素是？A.蛋白質(zhì)鑒定結(jié)果的置信度B.涉及到的蛋白質(zhì)數(shù)量多少C.分析結(jié)果的統(tǒng)計(jì)顯著性D.這些蛋白質(zhì)在生物學(xué)過(guò)程中的實(shí)際功能二、填空題（每空1分，共15分）1.蛋白質(zhì)組學(xué)研究的核心目標(biāo)是從整體上了解______在生命活動(dòng)中的作用。2.基于“蛋白質(zhì)組學(xué)”標(biāo)簽的定量技術(shù)，如iTRAQ和TMT，通過(guò)在同一個(gè)樣品中加入______的化學(xué)標(biāo)簽來(lái)實(shí)現(xiàn)差異蛋白質(zhì)的檢測(cè)。3.質(zhì)譜數(shù)據(jù)中，m/z代表______與______的比值。4.蛋白質(zhì)鑒定通常依賴于將質(zhì)譜得到的肽段質(zhì)量指紋圖譜與______數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)。5.生物信息學(xué)分析中的功能富集分析旨在確定一組差異表達(dá)蛋白質(zhì)在特定的______或______中的富集程度。6.蛋白質(zhì)芯片技術(shù)可以根據(jù)______將芯片分為蛋白質(zhì)表達(dá)芯片和蛋白質(zhì)相互作用芯片等。7.在蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)分析流程中，______是確保后續(xù)分析結(jié)果可靠性的關(guān)鍵步驟。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述SDS技術(shù)的基本原理及其在蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用。2.比較基于標(biāo)記（如TMT/iTRAQ）的蛋白質(zhì)定量技術(shù)和非標(biāo)記蛋白質(zhì)定量技術(shù)（如Label-free）的主要區(qū)別。3.描述蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)分析中，從原始質(zhì)譜數(shù)據(jù)到獲得蛋白質(zhì)功能注釋的一般流程。4.簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)相互作用研究在功能蛋白質(zhì)組學(xué)分析中的意義。四、論述題（10分）假設(shè)你進(jìn)行了一個(gè)蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)，比較了正常細(xì)胞和某疾病狀態(tài)下細(xì)胞的蛋白質(zhì)表達(dá)譜。你獲得了包含數(shù)百個(gè)差異表達(dá)蛋白質(zhì)的列表，并使用生物信息學(xué)工具對(duì)這些蛋白質(zhì)進(jìn)行了功能注釋和通路富集分析。請(qǐng)描述你將如何解讀這些分析結(jié)果，并闡述這些發(fā)現(xiàn)可能對(duì)該疾病的理解或治療提供哪些潛在的啟示。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.C4.B5.C6.D7.A8.C9.C10.D二、填空題1.細(xì)胞/生物樣本2.不同質(zhì)量/不同等電點(diǎn)（或同位素）3.質(zhì)荷比，電荷4.蛋白質(zhì)序列/蛋白質(zhì)譜5.功能，通路6.抗原/抗體7.數(shù)據(jù)質(zhì)控/原始數(shù)據(jù)處理三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述SDS技術(shù)的基本原理及其在蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用。答案：SDS（十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳）技術(shù)的基本原理是利用SDS（十二烷基硫酸鈉）作為去污劑，使蛋白質(zhì)分子帶上均勻的負(fù)電荷，并掩蓋了蛋白質(zhì)原有的電荷差異，從而使蛋白質(zhì)的遷移率主要取決于其分子量的大小。在聚丙烯酰胺凝膠中，蛋白質(zhì)分子按分子量大小進(jìn)行分離，分子量越小，遷移率越大。該技術(shù)在蛋白質(zhì)組學(xué)中主要應(yīng)用于：①蛋白質(zhì)的分離與純化；②鑒定未知蛋白質(zhì)（通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)蛋白Marker比較）；③檢測(cè)蛋白質(zhì)的分子量變化（如翻譯后修飾）；④作為質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（如2D-DIGE）的前處理步驟，用于蛋白質(zhì)的初步分離。解析思路：考察對(duì)SDS核心原理（SDS變性、帶負(fù)電、掩蓋電荷、按分子量分離）的理解。同時(shí)要結(jié)合其在蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用場(chǎng)景，如分離、鑒定、檢測(cè)分子量變化以及作為后續(xù)分析（如質(zhì)譜）的預(yù)處理。2.比較基于標(biāo)記（如TMT/iTRAQ）的蛋白質(zhì)定量技術(shù)和非標(biāo)記蛋白質(zhì)定量技術(shù)（如Label-free）的主要區(qū)別。答案：基于標(biāo)記的定量技術(shù)和非標(biāo)記技術(shù)的核心區(qū)別在于定量方式和對(duì)樣本的要求。①標(biāo)記技術(shù)（TMT/iTRAQ）：通過(guò)在樣品上化學(xué)修飾引入不同質(zhì)量的穩(wěn)定同位素標(biāo)記（如TMT有4,6,8,10,11等不同標(biāo)簽），將不同處理組或條件的樣品混合上樣進(jìn)行分析。通過(guò)比較同種蛋白質(zhì)上不同標(biāo)簽的峰強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)定量。優(yōu)點(diǎn)是可以在單次實(shí)驗(yàn)中同時(shí)分析多個(gè)樣本（通常最多8個(gè)），靈敏度高，適用于樣品量有限的情況。缺點(diǎn)是引入了人為標(biāo)記，可能影響蛋白質(zhì)的某些性質(zhì)（如溶解度、活性），且存在標(biāo)簽間潛在的批次效應(yīng)和蛋白質(zhì)覆蓋度不均等問(wèn)題。②非標(biāo)記技術(shù)（Label-free）：不使用化學(xué)標(biāo)記，直接對(duì)原始樣品進(jìn)行處理并進(jìn)行分析。定量通常基于蛋白質(zhì)峰面積的積分、峰強(qiáng)度比例或基于質(zhì)譜峰強(qiáng)度比（如iBAQ）等。優(yōu)點(diǎn)是操作相對(duì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有標(biāo)記干擾，結(jié)果更“原始”，更適用于大規(guī)模樣品分析和高通量篩選。缺點(diǎn)是定量動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)較窄，對(duì)樣本量要求較高，樣品間重復(fù)分析的批次效應(yīng)可能更顯著。解析思路：考察對(duì)兩種主流定量技術(shù)原理、操作方式、優(yōu)缺點(diǎn)的掌握。需要清晰說(shuō)明標(biāo)記技術(shù)的原理（同位素標(biāo)簽，混合上樣）和非標(biāo)記技術(shù)的原理（直接分析，峰強(qiáng)度比較），并準(zhǔn)確對(duì)比它們?cè)陟`敏度、樣品需求、操作復(fù)雜性、潛在干擾和適用場(chǎng)景等方面的差異。3.描述蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)分析中，從原始質(zhì)譜數(shù)據(jù)到獲得蛋白質(zhì)功能注釋的一般流程。答案：蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)分析的一般流程通常包括：①原始數(shù)據(jù)處理：對(duì)質(zhì)譜儀產(chǎn)生的原始文件（如.raw文件）進(jìn)行解析，提取峰信息，進(jìn)行峰對(duì)齊和歸一化處理，以消除技術(shù)噪音和偏差。②蛋白質(zhì)鑒定：將處理后的肽段質(zhì)量指紋圖譜或碎片信息與蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)（通常使用特定軟件如MaxQuant,ProteomeDiscoverer），確定蛋白質(zhì)的身份，并獲得置信度評(píng)分。③蛋白質(zhì)定量（如果適用）：對(duì)鑒定出的蛋白質(zhì)或肽段進(jìn)行定量分析（如使用iBAQ,label-free方法），確定不同實(shí)驗(yàn)條件下蛋白質(zhì)表達(dá)水平的差異。④數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：對(duì)鑒定/定量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，篩選差異表達(dá)或相互作用的蛋白質(zhì)，進(jìn)行多重檢驗(yàn)校正。⑤功能注釋與富集分析：利用GO數(shù)據(jù)庫(kù)、KEGG通路數(shù)據(jù)庫(kù)等，對(duì)差異表達(dá)或核心蛋白質(zhì)進(jìn)行功能注釋，并進(jìn)行富集分析（如GOtermenrichment,KEGGpathwayanalysis），以揭示它們?cè)谏飳W(xué)功能、過(guò)程或通路中的富集情況。⑥結(jié)果可視化與解讀：將分析結(jié)果（如差異蛋白列表、功能注釋、通路圖）進(jìn)行可視化展示，并結(jié)合生物學(xué)背景知識(shí)進(jìn)行綜合解讀，提出生物學(xué)結(jié)論或假設(shè)。解析思路：考察對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)標(biāo)準(zhǔn)分析流程的掌握程度。需要按照時(shí)間順序或邏輯順序，清晰描述從原始數(shù)據(jù)輸入到最終獲得生物學(xué)功能見(jiàn)解的各個(gè)關(guān)鍵步驟，包括主要任務(wù)和常用方法/工具。4.簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)相互作用研究在功能蛋白質(zhì)組學(xué)分析中的意義。答案：蛋白質(zhì)相互作用研究在功能蛋白質(zhì)組學(xué)中具有重要意義。①揭示蛋白質(zhì)功能：蛋白質(zhì)的功能往往不是由單個(gè)蛋白質(zhì)獨(dú)立完成，而是通過(guò)與其他蛋白質(zhì)的相互作用組成的復(fù)合體或信號(hào)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。研究蛋白質(zhì)相互作用有助于理解蛋白質(zhì)如何在細(xì)胞內(nèi)執(zhí)行其生物學(xué)功能。②構(gòu)建蛋白質(zhì)功能網(wǎng)絡(luò)：通過(guò)大規(guī)模蛋白質(zhì)相互作用篩選和鑒定，可以構(gòu)建蛋白質(zhì)功能網(wǎng)絡(luò)，揭示蛋白質(zhì)之間的協(xié)同作用和調(diào)控關(guān)系，幫助理解復(fù)雜的細(xì)胞調(diào)控機(jī)制。③發(fā)現(xiàn)新的生物學(xué)通路和機(jī)制：蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)是許多生物學(xué)通路的基礎(chǔ)。分析相互作用網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和模塊，有助于發(fā)現(xiàn)新的信號(hào)通路、調(diào)控機(jī)制以及疾病發(fā)生發(fā)展的分子基礎(chǔ)。④尋找藥物靶點(diǎn)：蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵蛋白（如接頭蛋白、激酶、調(diào)控因子）往往是潛在的藥物靶點(diǎn)。通過(guò)研究相互作用，可以識(shí)別出影響疾病進(jìn)程的關(guān)鍵相互作用對(duì)，為藥物設(shè)計(jì)提供靶標(biāo)。⑤整合多維數(shù)據(jù)：蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)可以與其他組學(xué)數(shù)據(jù)（如基因表達(dá)、蛋白質(zhì)表達(dá)）整合分析，提供更全面的生物學(xué)視圖，加深對(duì)生命現(xiàn)象的理解。解析思路：考察對(duì)蛋白質(zhì)相互作用研究的價(jià)值的理解。需要從揭示單個(gè)蛋白功能、構(gòu)建宏觀網(wǎng)絡(luò)、發(fā)現(xiàn)新機(jī)制、尋找藥物靶點(diǎn)以及數(shù)據(jù)整合等多個(gè)角度闡述其在功能蛋白質(zhì)組學(xué)分析中的重要性。四、論述題答案：在解讀比較正常細(xì)胞和疾病狀態(tài)下細(xì)胞的蛋白質(zhì)表達(dá)譜分析結(jié)果時(shí)，我會(huì)采取以下步驟：1.驗(yàn)證結(jié)果的可靠性：首先檢查原始數(shù)據(jù)的質(zhì)控指標(biāo)（如重復(fù)性、信噪比），確認(rèn)蛋白質(zhì)鑒定和定量的置信度是否滿足要求，排除假陽(yáng)性結(jié)果。2.識(shí)別核心差異蛋白：關(guān)注那些在疾病條件下顯著上調(diào)或下調(diào)的蛋白質(zhì)。特別關(guān)注變化倍數(shù)高且具有生物學(xué)意義的蛋白。3.進(jìn)行功能注釋與富集分析：利用GO和KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)差異表達(dá)蛋白進(jìn)行功能注釋和通路富集分析。確定這些差異蛋白主要富集在哪些生物學(xué)過(guò)程、分子功能或信號(hào)通路中。例如，如果發(fā)現(xiàn)許多與細(xì)胞凋亡相關(guān)的蛋白在疾病組下調(diào)，則可能提示細(xì)胞凋亡通路受阻。4.構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)：利用STRING等數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建差異表達(dá)蛋白的相互作用網(wǎng)絡(luò)，識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（Hub蛋白）和功能模塊。這些關(guān)鍵蛋白或模塊可能是疾病發(fā)生發(fā)展中的核心調(diào)控因子。5.結(jié)合文獻(xiàn)和背景知識(shí)：將分析結(jié)果與已知的疾病發(fā)生機(jī)制、相關(guān)研究文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比和聯(lián)系，加深理解。6.提出生物學(xué)啟示：基于上述分析，闡述這些發(fā)現(xiàn)可能對(duì)疾病理解的啟示。例如，差異表達(dá)和通路分析結(jié)果可能揭示了疾病發(fā)生的關(guān)鍵生物學(xué)變化（如信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異常、代謝紊亂）；相互作用網(wǎng)絡(luò)分析可能指出了新的潛在治療靶點(diǎn)（如關(guān)鍵Hub蛋白或調(diào)控復(fù)