2025年大學(xué)《生物信息學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物信息學(xué)在免疫力增強(qiáng)中的作用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在分析小鼠免疫細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞）的RNA-Seq數(shù)據(jù)時(shí)，去除低質(zhì)量讀數(shù)和過(guò)濾掉表達(dá)量極低的基因是哪個(gè)分析步驟的關(guān)鍵組成部分？A.基因集富集分析B.轉(zhuǎn)錄本定量C.質(zhì)量控制（QC）D.聚類分析2.以下哪個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)最常用于存儲(chǔ)和檢索基因組序列、基因注釋以及其他生物學(xué)信息，是進(jìn)行免疫相關(guān)基因研究的基礎(chǔ)資源？A.NCBISRAB.PDBC.UniProtD.GenBank3.當(dāng)研究者希望比較不同處理組（例如，藥物處理組vs.對(duì)照組）免疫細(xì)胞的基因表達(dá)差異時(shí)，最常用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法之一是？A.K-means聚類B.主成分分析（PCA）C.差異表達(dá)分析（如DESeq2）D.互作網(wǎng)絡(luò)分析4.GO富集分析的主要目的是什么？A.比較不同樣本間基因表達(dá)量的差異B.鑒定與特定免疫表型相關(guān)的關(guān)鍵基因C.識(shí)別一組基因共同參與的生物學(xué)過(guò)程、分子功能或細(xì)胞定位D.繪制蛋白質(zhì)之間的物理相互作用網(wǎng)絡(luò)5.T細(xì)胞受體（TCR）或B細(xì)胞受體（BCR）庫(kù)的深度測(cè)序分析，主要目的是什么？A.鑒定樣本中的物種組成B.確定基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制C.測(cè)量和描述一個(gè)種群中受體多樣性的模式D.分析基因在不同組織中的表達(dá)水平6.在研究共生微生物對(duì)宿主免疫的影響時(shí)，高通量宏基因組測(cè)序數(shù)據(jù)通常需要經(jīng)過(guò)哪些步驟才能進(jìn)行分析？A.基因表達(dá)定量B.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)C.物種注釋和豐度分析D.基因功能富集分析7.生物信息學(xué)中，系統(tǒng)生物學(xué)方法的核心思想是？A.研究單個(gè)基因或蛋白質(zhì)的功能B.隔離研究某個(gè)生物學(xué)過(guò)程的所有組分C.從整體系統(tǒng)的角度出發(fā)，研究組分之間的相互作用及其對(duì)系統(tǒng)整體功能的影響D.僅僅關(guān)注基因組序列的排列8.機(jī)器學(xué)習(xí)算法在免疫研究中可能被應(yīng)用于哪些方面？A.預(yù)測(cè)新藥靶點(diǎn)B.識(shí)別潛在的免疫相關(guān)疾病生物標(biāo)志物C.模擬復(fù)雜的免疫網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)D.對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)的質(zhì)量控制9.將來(lái)自不同實(shí)驗(yàn)、不同數(shù)據(jù)庫(kù)或不同類型的高通量生物數(shù)據(jù)整合起來(lái)進(jìn)行分析，面臨著的主要挑戰(zhàn)是什么？A.數(shù)據(jù)量過(guò)大難以存儲(chǔ)B.數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)異質(zhì)性高C.計(jì)算資源不足D.研究者缺乏編程能力10.生物信息學(xué)結(jié)果的可視化對(duì)于研究工作的重要性體現(xiàn)在哪里？A.僅用于美觀展示B.幫助研究者直觀地理解復(fù)雜數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)模式、解釋結(jié)果C.替代對(duì)原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析D.僅用于向非專業(yè)人士匯報(bào)二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共25分）1.簡(jiǎn)述進(jìn)行RNA-Seq數(shù)據(jù)分析時(shí)，從原始測(cè)序文件（FASTQ）到差異表達(dá)基因鑒定通常涉及的關(guān)鍵步驟。2.解釋什么是TCR/BCR的“repertoire”分析，它在研究免疫應(yīng)答（如疫苗誘導(dǎo)的免疫增強(qiáng)）時(shí)具有什么意義？3.描述一下利用生物信息學(xué)方法鑒定潛在免疫增強(qiáng)相關(guān)信號(hào)通路的一般思路。4.在進(jìn)行免疫微環(huán)境相關(guān)的單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)分析時(shí)，數(shù)據(jù)預(yù)處理階段需要注意哪些關(guān)鍵問題？5.討論生物信息學(xué)在疫苗設(shè)計(jì)和開發(fā)中可能發(fā)揮的作用。三、分析與論述題（每題10分，共30分）1.假設(shè)你獲得了一組關(guān)于某種中草藥提取物對(duì)小鼠免疫力影響的RNA-Seq數(shù)據(jù)。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組（接受提取物處理）各有三個(gè)生物學(xué)重復(fù)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)明的生物信息學(xué)分析流程，用于初步探索該提取物可能影響的免疫相關(guān)通路和基因。并說(shuō)明每個(gè)步驟的目的。2.比較并討論在研究“特定病原體感染后的免疫記憶形成”時(shí)，使用傳統(tǒng)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)方法（如流式細(xì)胞術(shù)計(jì)數(shù)、ELISA檢測(cè)）與使用生物信息學(xué)分析方法（如分析單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)、免疫相關(guān)基因表達(dá)譜）各自的優(yōu)勢(shì)和局限性。3.以“評(píng)估腸道菌群失調(diào)與自身免疫性疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)系”為例，闡述如何綜合運(yùn)用宏基因組學(xué)分析、代謝組學(xué)分析和宿主基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析來(lái)研究這個(gè)問題。說(shuō)明不同類型數(shù)據(jù)能在其中提供哪些互補(bǔ)的信息。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.C5.C6.C7.C8.B9.B10.B二、簡(jiǎn)答題1.答案要點(diǎn)：質(zhì)量控制（QC），如去除低質(zhì)量讀數(shù)、過(guò)濾接頭序列；比對(duì)到參考基因組或轉(zhuǎn)錄組；生成表達(dá)矩陣（如FPKM/TPM）；差異表達(dá)分析（使用DESeq2等工具）；結(jié)果篩選與注釋。解析思路：考察對(duì)RNA-Seq標(biāo)準(zhǔn)分析流程的掌握，從數(shù)據(jù)輸入到輸出結(jié)果的各個(gè)環(huán)節(jié)。2.答案要點(diǎn)：TCR/BCRrepertoire分析是指對(duì)個(gè)體或群體中所有獨(dú)特TCR或BCR序列庫(kù)的全面評(píng)估。意義在于：能夠反映免疫細(xì)胞的多樣性；可用于追蹤免疫細(xì)胞的克隆擴(kuò)增；是評(píng)估免疫應(yīng)答強(qiáng)度和特異性的重要指標(biāo)；可用于研究免疫記憶的形成和維持。解析思路：考察對(duì)TCR/BCR庫(kù)概念及其在免疫學(xué)研究意義理解。3.答案要點(diǎn)：思路包括：首先進(jìn)行差異表達(dá)基因分析，篩選在免疫增強(qiáng)條件下顯著變化的基因；然后對(duì)篩選出的基因進(jìn)行功能注釋（如GO分析）；最后利用通路分析工具（如KEGG,Reactome）或通路數(shù)據(jù)庫(kù)（如WikiPathways）進(jìn)行基因集或通路富集分析，識(shí)別富集的信號(hào)通路。解析思路：考察將差異基因分析、功能注釋和通路分析相結(jié)合以研究生物學(xué)問題的能力。4.答案要點(diǎn)：關(guān)鍵問題包括：數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估（如去除雙細(xì)胞、檢測(cè)到高比例mitoRNA/RNA的細(xì)胞）；歸一化處理（如Seurat的SCTransform）；降維降噪（如PCA,t-SNE,UMAP）；細(xì)胞質(zhì)/細(xì)胞核RNA分離（如有）；細(xì)胞類型注釋（需要參考圖譜或進(jìn)行denovo降維聚類）。解析思路：考察對(duì)單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)預(yù)處理復(fù)雜性和關(guān)鍵步驟的理解。5.答案要點(diǎn)：生物信息學(xué)可分析病原體基因組，預(yù)測(cè)抗原表位；可分析宿主免疫應(yīng)答相關(guān)基因和蛋白質(zhì)，預(yù)測(cè)免疫原性；可利用計(jì)算模型模擬疫苗誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)；可進(jìn)行疫苗設(shè)計(jì)和優(yōu)化（如病毒載體疫苗）；可分析臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)估疫苗效果。解析思路：考察生物信息學(xué)在疫苗研發(fā)全鏈條中的應(yīng)用潛力。三、分析與論述題1.答案要點(diǎn)：分析流程：①數(shù)據(jù)質(zhì)控與預(yù)處理（檢查QC指標(biāo)，去除低質(zhì)量細(xì)胞/基因，歸一化）；②可視化（如PCA，t-SNE降維可視化樣本聚類）；③細(xì)胞類型注釋（鑒定樣本中的主要免疫細(xì)胞類型）；④差異表達(dá)分析（比較對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組，篩選免疫相關(guān)差異基因）；⑤通路富集分析（對(duì)差異基因進(jìn)行GO和KEGG富集分析）；⑥通路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析（如使用Cytoscape可視化，分析核心通路）。目的：每個(gè)步驟旨在從不同層面（數(shù)據(jù)質(zhì)量、樣本結(jié)構(gòu)、細(xì)胞類型、基因變化、生物學(xué)功能）篩選和鑒定與中草藥提取物相關(guān)的免疫效應(yīng)。解析思路：考察設(shè)計(jì)一個(gè)相對(duì)完整、邏輯清晰的分析方案的能力，結(jié)合RNA-Seq數(shù)據(jù)特點(diǎn)和免疫學(xué)背景。2.答案要點(diǎn)：傳統(tǒng)方法優(yōu)勢(shì)：直觀、可操作性強(qiáng)、可測(cè)量細(xì)胞數(shù)量、可直接獲得細(xì)胞表型/活力等物理指標(biāo)。局限性：樣本量通常較小、只能檢測(cè)預(yù)設(shè)指標(biāo)、可能存在人為操作誤差、難以揭示細(xì)胞間復(fù)雜的相互作用。生物信息學(xué)方法優(yōu)勢(shì)：可分析大量數(shù)據(jù)、可發(fā)現(xiàn)未知模式、可高通量檢測(cè)成千上萬(wàn)個(gè)基因/轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)、可整合多組學(xué)數(shù)據(jù)揭示系統(tǒng)層面特征。局限性：需要大量計(jì)算資源、結(jié)果解釋依賴數(shù)據(jù)庫(kù)和生物學(xué)知識(shí)、假陽(yáng)性問題可能存在、無(wú)法直接測(cè)量細(xì)胞物理狀態(tài)。解析思路：考察對(duì)兩種研究方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行客觀比較和評(píng)價(jià)的能力。3.答案要點(diǎn)：綜合運(yùn)用方法：①宏基因組學(xué)分析：評(píng)估腸道菌群的物種組成和豐度變化，識(shí)別在自身免疫性疾病患者中是否存在特定菌群失調(diào)（如某些有益菌減少、致病菌增多）；②代謝組學(xué)分析：分析腸道菌群代謝產(chǎn)物（如短鏈脂肪酸SCFA、氨基酸、脂質(zhì)）的變化，探討這些代謝物如何影響宿主免疫穩(wěn)態(tài)（如調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞功能、影響腸道屏障）；③宿主基因表達(dá)分析：分析自身免疫性疾病患者腸道黏膜、血液或相關(guān)免疫細(xì)胞中的基因表達(dá)譜變化，尋找宿主免疫系統(tǒng)