2025年大學(xué)《生物信息學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析與表觀遺傳學(xué)的關(guān)系考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在RNA-Seq數(shù)據(jù)質(zhì)量控制（QC）階段，哪個(gè)指標(biāo)主要用于評(píng)估原始測(cè)序讀段的完整性和比例？A.RPKM值B.Q30比率C.讀段長(zhǎng)度分布D.基因數(shù)量2.下列哪種工具通常用于從RNA-Seq比對(duì)結(jié)果中準(zhǔn)確地量化每個(gè)基因或轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)水平？A.HISAT2B.samtoolsC.featureCountsD.bedtools3.進(jìn)行差異表達(dá)基因分析時(shí)，DESeq2包中常用的統(tǒng)計(jì)模型基于哪種假設(shè)？A.基于t分布B.基于正態(tài)分布C.基于泊松分布D.基于卡方分布4.DNA甲基化主要發(fā)生在DNA的哪個(gè)堿基上？A.腺嘌呤（A）B.胸腺嘧啶（T）C.胞嘧啶（C）D.鳥(niǎo)嘌呤（G）5.ChIP-Seq技術(shù)主要用于檢測(cè)什么？A.DNA序列變異B.DNA甲基化位點(diǎn)C.組蛋白修飾的染色質(zhì)區(qū)域D.RNA表達(dá)水平6.RNA干擾（RNAi）現(xiàn)象主要由哪種類型的非編碼RNA介導(dǎo)？A.mRNAB.microRNA(miRNA)C.longnon-codingRNA(lncRNA)D.tRNA7.5hmC（5-羥甲基胞嘧啶）是哪種表觀遺傳修飾？A.組蛋白乙?；疊.組蛋白甲基化C.DNA甲基化D.RNA化學(xué)修飾8.在整合轉(zhuǎn)錄組與DNA甲基化數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)常見(jiàn)的挑戰(zhàn)是如何區(qū)分基因表達(dá)沉默是由于轉(zhuǎn)錄抑制還是由于啟動(dòng)子區(qū)域的CpG島高甲基化？A.甲基化水平與表達(dá)量完全正相關(guān)B.甲基化水平與表達(dá)量完全負(fù)相關(guān)C.啟動(dòng)子甲基化通常不影響下游基因表達(dá)D.啟動(dòng)子區(qū)域非CpG位點(diǎn)的甲基化更為關(guān)鍵9.ATAC-Seq（AssayforTransposase-AccessibleChromatinusingsequencing）技術(shù)主要用來(lái)檢測(cè)什么？A.與DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)B.染色質(zhì)開(kāi)放可及區(qū)域C.DNA序列重復(fù)單元D.DNA復(fù)制起始位點(diǎn)10.RNA-Seq數(shù)據(jù)中，F(xiàn)PKM值的計(jì)算涉及哪些參數(shù)？A.比對(duì)到的讀段數(shù)量、參考基因組大小、讀段長(zhǎng)度B.總讀段數(shù)量、樣本庫(kù)大小、轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度C.比對(duì)到的讀段數(shù)量、樣本數(shù)量、基因數(shù)量D.總讀段數(shù)量、參考基因組堿基數(shù)量、平均讀段長(zhǎng)度二、填空題（每空1分，共10分）1.RNA-Seq數(shù)據(jù)分析的首要步驟通常是__________，以去除低質(zhì)量讀段和去除adapter序列。2.差異表達(dá)分析中，p值用于評(píng)估結(jié)果的__________，而FoldChange則反映了表達(dá)差異的__________。3.組蛋白修飾中的H3K4me3通常與活躍染色質(zhì)區(qū)域相關(guān)，如__________和__________。4.microRNA（miRNA）通過(guò)__________機(jī)制下調(diào)靶基因表達(dá)。5.整合轉(zhuǎn)錄組與表觀遺傳數(shù)據(jù)的一種方法是分析__________區(qū)域的甲基化水平與基因表達(dá)的關(guān)系。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述RNA-Seq數(shù)據(jù)分析的主要流程，至少包含三個(gè)關(guān)鍵步驟。2.解釋什么是表觀遺傳學(xué)，并列舉三種主要的表觀遺傳修飾類型及其大致功能。3.描述DNA甲基化如何影響基因表達(dá)，并說(shuō)明CpG島甲基化通常與哪些基因狀態(tài)相關(guān)？四、論述題（10分）假設(shè)你獲得了一組來(lái)自某種疾病組織與對(duì)照組組織的RNA-Seq數(shù)據(jù)，并計(jì)劃進(jìn)一步結(jié)合該組織的DNA甲基化數(shù)據(jù)（來(lái)自BS-Seq）進(jìn)行分析。請(qǐng)闡述你將如何設(shè)計(jì)分析策略來(lái)探索DNA甲基化變化與疾病狀態(tài)下轉(zhuǎn)錄組變化之間的關(guān)系？你的分析結(jié)果可能揭示哪些生物學(xué)問(wèn)題或機(jī)制？試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.C6.B7.D8.B9.B10.D二、填空題1.數(shù)據(jù)質(zhì)量控制(或質(zhì)量評(píng)估與過(guò)濾)2.顯著性；程度3.染色體啟動(dòng)子；活性染色質(zhì)域4.基因沉默(或mRNA降解)5.基因啟動(dòng)子(或基因調(diào)控區(qū)域)三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：要求概述RNA-Seq分析核心步驟。首先要想到的是數(shù)據(jù)預(yù)處理，這是后續(xù)所有分析的基礎(chǔ)。然后是核心的生物信息學(xué)分析環(huán)節(jié)，即比對(duì)和定量。最后可以提及下游分析，如差異表達(dá)等。答案要點(diǎn)：*數(shù)據(jù)質(zhì)量控制（QC）：評(píng)估讀段質(zhì)量，過(guò)濾低質(zhì)量讀段，去除測(cè)序接頭序列等。*序列比對(duì)（Alignment）：將RNA-Seq讀段映射到參考基因組或轉(zhuǎn)錄組上。*基因/轉(zhuǎn)錄本定量（Quantification）：計(jì)算每個(gè)樣本中每個(gè)基因或轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)水平（如讀段計(jì)數(shù)或豐度值）。*（可選）差異表達(dá)分析：比較不同條件下基因表達(dá)水平的差異。*（可選）功能注釋與分析：對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行功能富集分析等。2.解析思路：定義是基礎(chǔ)，需要明確表觀遺傳學(xué)是研究可遺傳變異的學(xué)科。然后列舉三種主要的表觀遺傳標(biāo)記，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其功能。常見(jiàn)的標(biāo)記包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA調(diào)控。功能描述要抓住核心作用，如DNA甲基化通常抑制表達(dá)，H3K4me3關(guān)聯(lián)激活，miRNA抑制表達(dá)等。答案要點(diǎn)：*表觀遺傳學(xué)是研究不涉及DNA序列改變，但可遺傳給后代的細(xì)胞核性狀（基因功能狀態(tài)）的學(xué)科。*主要修飾類型及功能：*DNA甲基化：通常在CpG島上發(fā)生，與基因沉默、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑相關(guān)。*組蛋白修飾：如H3K4me3常關(guān)聯(lián)活躍染色質(zhì)和啟動(dòng)子區(qū)域，H3K27me3常關(guān)聯(lián)抑制性染色質(zhì)；修飾可影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合和基因表達(dá)。*非編碼RNA調(diào)控：如miRNA通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與靶mRNA結(jié)合，導(dǎo)致其降解或翻譯抑制，從而調(diào)控基因表達(dá)。3.解析思路：核心在于解釋甲基化影響表達(dá)的兩個(gè)主要機(jī)制：阻止轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合和招募抑制性染色質(zhì)蛋白。需要具體說(shuō)明CpG島甲基化通常導(dǎo)致基因表達(dá)沉默或下調(diào)。答案要點(diǎn)：*DNA甲基化主要通過(guò)兩種方式影響基因表達(dá)：*在基因啟動(dòng)子區(qū)域的CpG島發(fā)生甲基化，可以阻止轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到DNA上，從而抑制基因轉(zhuǎn)錄。*甲基化的DNA序列可以招募組蛋白去乙?；傅纫种菩匀旧|(zhì)修飾復(fù)合物，使染色質(zhì)變得緊密（異染色質(zhì)化），從而抑制基因表達(dá)。*在大多數(shù)情況下，啟動(dòng)子區(qū)域的CpG島甲基化與基因表達(dá)沉默或顯著下調(diào)相關(guān)。四、論述題解析思路：此題考察整合分析策略的設(shè)計(jì)能力。首先要明確目標(biāo)：探索甲基化與轉(zhuǎn)錄組的關(guān)系。核心方法是相關(guān)性分析或回歸分析，需要將甲基化數(shù)據(jù)（通常是特定位點(diǎn)或區(qū)域的平均甲基化水平）與基因表達(dá)量關(guān)聯(lián)起來(lái)。需要考慮如何處理甲基化數(shù)據(jù)（如區(qū)分CpG島甲基化與基因body甲基化），如何選擇合適的分析方法（如線性模型），以及可能需要控制的變量（如細(xì)胞類型異質(zhì)性）。最后要能從分析結(jié)果中推斷出潛在的生物學(xué)意義，例如甲基化是否是導(dǎo)致表達(dá)差異的原因，或者兩者是否存在共變異模式。答案要點(diǎn)：*分析策略設(shè)計(jì)：1.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：獲取RNA-Seq數(shù)據(jù)（表達(dá)量矩陣，如FPKM/TPM值）和BS-Seq數(shù)據(jù)（甲基化水平矩陣，如CpG位點(diǎn)甲基化率）。對(duì)BS-Seq數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如計(jì)算每個(gè)基因或基因區(qū)域的平均甲基化率，區(qū)分啟動(dòng)子、體區(qū)等不同區(qū)域的甲基化水平。2.關(guān)聯(lián)分析：使用統(tǒng)計(jì)方法將基因表達(dá)量與其相關(guān)區(qū)域的甲基化水平聯(lián)系起來(lái)。例如，對(duì)于每個(gè)基因，計(jì)算其表達(dá)量與啟動(dòng)子區(qū)域CpG島甲基化率之間的相關(guān)系數(shù)（如Pearson或Spearman）?；蛘?，構(gòu)建線性回歸模型，以基因表達(dá)量為因變量，甲基化率為自變量，同時(shí)控制其他因素（如基因長(zhǎng)度、樣本批次效應(yīng)等）。3.差異分析：比較疾病組與對(duì)照組中，甲基化水平與表達(dá)量關(guān)聯(lián)模式的差異。例如，分析兩組間相關(guān)系數(shù)是否顯著不同，或者回歸模型中甲基化率的系數(shù)是否有顯著差異。*可能揭示的生物學(xué)問(wèn)題或機(jī)制：*