2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物信息學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)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.下列哪項(xiàng)技術(shù)主要研究生物體內(nèi)所有蛋白質(zhì)的表達(dá)譜及其動(dòng)態(tài)變化？A.基因組測(cè)序B.轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-Seq)C.蛋白質(zhì)組質(zhì)譜分析D.代謝組學(xué)分析2.在醫(yī)學(xué)研究中，用于預(yù)測(cè)疾病易感性的基因變異通常是？A.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域的變異B.編碼區(qū)（外顯子）的單核苷酸多態(tài)性(SNP)C.非編碼區(qū)的可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列(VNTR)D.mRNA剪接位點(diǎn)的變異3.KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)主要提供哪方面的生物信息？A.完整的基因組序列數(shù)據(jù)B.蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)信息C.通路信息、藥物信息及疾病信息D.基因表達(dá)芯片原始數(shù)據(jù)4.生物信息學(xué)中，系統(tǒng)生物學(xué)主要關(guān)注什么？A.單個(gè)基因或蛋白質(zhì)的功能解析B.生物系統(tǒng)整體層面的相互作用和功能C.基因測(cè)序技術(shù)的優(yōu)化D.蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建5.如果一名研究者想要尋找可能治療某種癌癥的新藥物靶點(diǎn)，以下哪種生物信息學(xué)方法最為相關(guān)？A.基于已知藥物靶點(diǎn)的藥物重定位分析B.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模建C.基因表達(dá)譜聚類分析D.病毒基因組測(cè)序6.在進(jìn)行基因功能注釋時(shí)，經(jīng)常被引用的GO（GeneOntology）數(shù)據(jù)庫(kù)主要提供？A.基因測(cè)序的序列信息B.基因或蛋白質(zhì)相關(guān)的生物學(xué)過(guò)程、細(xì)胞組分和分子功能注釋C.基因突變導(dǎo)致的疾病列表D.藥物靶點(diǎn)信息7.RNA-Seq數(shù)據(jù)分析中，差異表達(dá)基因篩選的常用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)是？A.蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)值B.基因芯片的信號(hào)強(qiáng)度C.FDR(FalseDiscoveryRate)或p-valueD.mRNA的半衰期8.以下哪項(xiàng)技術(shù)不直接依賴于高通量測(cè)序技術(shù)？A.DNA微陣列分析B.RNA-SeqC.液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)D.拓?fù)錅y(cè)序(PacBio,OxfordNanopore)9.系統(tǒng)藥理學(xué)研究中，構(gòu)建藥物-靶點(diǎn)-疾病網(wǎng)絡(luò)的主要目的是？A.尋找藥物的單一靶點(diǎn)B.評(píng)估藥物的潛在毒副作用C.探索藥物的多靶點(diǎn)作用機(jī)制及協(xié)同/拮抗效應(yīng)D.預(yù)測(cè)藥物在特定疾病模型中的療效10.生物信息學(xué)分析中，蛋白質(zhì)序列比對(duì)的主要目的是？A.預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)B.發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)家族成員并推斷其功能C.計(jì)算基因表達(dá)量的倍數(shù)變化D.構(gòu)建基因組物理圖譜二、填空題（每空2分，共20分）1.生物信息學(xué)通常被認(rèn)為是________學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的交叉學(xué)科。2.基因組中的SNP（單核苷酸多態(tài)性）是指DNA序列中________的差異。3.用于存儲(chǔ)和管理生物數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)是生物信息學(xué)的重要基礎(chǔ)，例如________和UniProt。4.蛋白質(zhì)的功能與其________結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。5.通過(guò)分析基因表達(dá)譜的差異，可以識(shí)別在特定疾病狀態(tài)下發(fā)生顯著變化的________基因。6.系統(tǒng)生物學(xué)強(qiáng)調(diào)從________的角度理解生命活動(dòng)。7.在藥物研發(fā)中，生物信息學(xué)可以幫助預(yù)測(cè)化合物的________和ADME（吸收、分布、代謝、排泄）特性。8.基因網(wǎng)絡(luò)分析中，節(jié)點(diǎn)通常代表________，邊代表它們之間的相互作用。9.機(jī)器學(xué)習(xí)在生物信息學(xué)中的應(yīng)用包括預(yù)測(cè)基因功能、識(shí)別疾病標(biāo)志物和________。10.倫理考量是生物信息學(xué)研究和應(yīng)用中不可忽視的方面，涉及數(shù)據(jù)隱私、基因隱私和________等問(wèn)題。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述生物信息學(xué)在疾病診斷中可能發(fā)揮的作用。2.解釋什么是系統(tǒng)生物學(xué)，并舉例說(shuō)明其在理解復(fù)雜疾病機(jī)制方面的優(yōu)勢(shì)。3.描述利用生物信息學(xué)方法篩選疾病相關(guān)藥物靶點(diǎn)的常見(jiàn)思路和步驟。四、論述題（10分）結(jié)合化學(xué)生物學(xué)的知識(shí)，論述生物信息學(xué)如何幫助研究者發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證小分子化合物與生物大分子（如蛋白質(zhì)）之間的相互作用及其在疾病治療中的應(yīng)用潛力。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.A6.B7.C8.A9.C10.B二、填空題1.生物學(xué)2.單個(gè)堿基3.NCBI4.一級(jí)（或氨基酸）5.差異表達(dá)6.整體（或系統(tǒng)）7.藥物靶點(diǎn)8.基因/蛋白質(zhì)9.藥物發(fā)現(xiàn)10.基因歧視三、簡(jiǎn)答題1.答案：生物信息學(xué)可通過(guò)分析疾病相關(guān)的基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等高通量數(shù)據(jù)，識(shí)別疾病生物標(biāo)志物（如基因突變、表達(dá)差異的蛋白質(zhì)）。這些標(biāo)志物可用于開(kāi)發(fā)新的診斷試劑、建立疾病預(yù)測(cè)模型或用于疾病的早期篩查。例如，通過(guò)分析癌癥患者的腫瘤組織與正常組織的基因表達(dá)譜差異，可以發(fā)現(xiàn)潛在的腫瘤特異性標(biāo)志物用于血液檢測(cè)。解析思路：考察對(duì)生物信息學(xué)在疾病診斷直接應(yīng)用的理解。思路應(yīng)從高通量數(shù)據(jù)分析入手，落腳到標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)和診斷應(yīng)用上。2.答案：系統(tǒng)生物學(xué)是整合性的學(xué)科，旨在從整體上研究生物系統(tǒng)（如細(xì)胞、組織、器官）的組成及其相互作用，以理解其整體功能。它在理解復(fù)雜疾病機(jī)制方面的優(yōu)勢(shì)在于：能夠綜合考慮多層次（基因、蛋白質(zhì)、代謝物等）、多組學(xué)數(shù)據(jù)，揭示疾病發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制和動(dòng)態(tài)過(guò)程，而不是孤立地研究單個(gè)因素。例如，通過(guò)構(gòu)建心肌梗塞相關(guān)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)通路，可以更全面地理解疾病發(fā)生發(fā)展的分子基礎(chǔ)，為尋找干預(yù)靶點(diǎn)提供更廣闊的視角。解析思路：考察對(duì)系統(tǒng)生物學(xué)定義及其在復(fù)雜疾病研究中的優(yōu)勢(shì)的理解。需答出系統(tǒng)生物學(xué)的核心思想（整體觀、整合性）及其在復(fù)雜疾病研究中的具體優(yōu)勢(shì)（如揭示網(wǎng)絡(luò)機(jī)制、多層次整合）。3.答案：利用生物信息學(xué)篩選疾病相關(guān)藥物靶點(diǎn)的常見(jiàn)思路和步驟包括：①獲取疾病相關(guān)基因/蛋白質(zhì)列表（通過(guò)基因表達(dá)譜分析、突變分析、文獻(xiàn)挖掘等）；②利用蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)（如UniProt）和功能注釋數(shù)據(jù)庫(kù)（如GO,KEGG）進(jìn)行功能富集分析和通路富集分析，識(shí)別與疾病相關(guān)的關(guān)鍵信號(hào)通路或功能模塊；③在蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)（如STRING,BioGRID）中分析這些疾病相關(guān)蛋白，尋找關(guān)鍵的調(diào)控節(jié)點(diǎn)或相互作用伙伴作為潛在靶點(diǎn)；④結(jié)合已知藥物靶點(diǎn)和藥物作用機(jī)制，篩選出具有成藥性潛力的靶點(diǎn)；⑤進(jìn)一步利用計(jì)算化學(xué)和分子模擬等方法預(yù)測(cè)小分子與潛在靶點(diǎn)的結(jié)合能力。解析思路：考察對(duì)藥物靶點(diǎn)篩選流程的掌握。應(yīng)包含數(shù)據(jù)獲取、分析（功能/通路富集、網(wǎng)絡(luò)分析）、篩選（結(jié)合成藥性）、預(yù)測(cè)（結(jié)合能等）等關(guān)鍵步驟。四、論述題答案：生物信息學(xué)在發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證小分子化合物與生物大分子相互作用及其在疾病治療中的應(yīng)用潛力方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。首先，通過(guò)生物信息學(xué)分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（如使用AlphaFold等工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)），可以識(shí)別蛋白質(zhì)活性位點(diǎn)或結(jié)合口袋的候選區(qū)域。其次，利用分子對(duì)接（MolecularDocking）等計(jì)算方法，可以在原子水平上預(yù)測(cè)小分子化合物與蛋白質(zhì)靶點(diǎn)的結(jié)合模式、結(jié)合親和力（如計(jì)算結(jié)合自由能ΔG）和相互作用方式。這些預(yù)測(cè)結(jié)果可以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)先選擇高親和力或具有獨(dú)特作用模式的化合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。此外，藥物靶點(diǎn)識(shí)別和驗(yàn)證本身也依賴于生物信息學(xué)方法，如通過(guò)基因組學(xué)數(shù)據(jù)、蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)挖掘，結(jié)合化學(xué)生物學(xué)知識(shí)，可以鑒定與特定疾病相關(guān)的潛在藥物靶點(diǎn)。生物信息學(xué)還可以整合多組學(xué)數(shù)據(jù)（如結(jié)合位點(diǎn)信息、藥物靶點(diǎn)表達(dá)數(shù)據(jù)、疾病關(guān)聯(lián)信息），構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型，預(yù)測(cè)藥物的潛在療效、毒副作用或脫靶效應(yīng)，評(píng)估其在疾病治療中的應(yīng)用潛力。例如，通過(guò)分析藥物靶點(diǎn)在正常組織和腫瘤組織中的表達(dá)差異，結(jié)合藥物與靶點(diǎn)的結(jié)合預(yù)測(cè)，可以識(shí)別具有開(kāi)發(fā)抗癌藥物潛力的靶點(diǎn)?？傊?，生物信息學(xué)通過(guò)提供計(jì)算預(yù)測(cè)、靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和機(jī)制探究的手段，極大地加速了小分子藥物的研發(fā)進(jìn)程，并深化了我們對(duì)藥物作用機(jī)制的理解。