2025年大學《生物信息學》專業(yè)題庫——生物信息學在動物保護中的意義考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述生物信息學的主要研究領域及其在生物學發(fā)展中的作用。二、比較并說明DNA序列和蛋白質(zhì)序列比對的主要方法及其適用場景。三、基因預測是基因組學研究的重要內(nèi)容。簡述真核生物基因預測的主要策略及其面臨的挑戰(zhàn)。四、簡述系統(tǒng)發(fā)育樹的構建方法，并說明其在動物分類學和進化生物學研究中的應用。五、生物信息學在瀕危物種保護中發(fā)揮著重要作用。請列舉至少三種利用生物信息學方法進行瀕危物種保護的實例，并簡述其原理和方法。六、動物疫病對野生動物種群和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重威脅。簡述如何利用生物信息學方法監(jiān)測和分析動物疫病的發(fā)生和傳播。七、棲息地破壞和喪失是導致動物物種瀕危的重要原因之一。簡述如何利用生物信息學方法評估動物棲息地質(zhì)量和保護現(xiàn)狀。八、基因組大數(shù)據(jù)為動物保護研究提供了新的機遇。請討論如何利用生物信息學方法分析大規(guī)?；蚪M數(shù)據(jù)，以解決動物保護中的關鍵問題。九、隨著測序技術的發(fā)展，環(huán)境DNA（eDNA）技術為野生動物監(jiān)測提供了新的途徑。簡述eDNA技術的原理及其在動物保護中的應用前景。十、試卷答案一、生物信息學的主要研究領域包括：基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學、系統(tǒng)生物學、進化生物學、結(jié)構生物學等。生物信息學在生物學發(fā)展中的作用主要體現(xiàn)在：1）提供了處理和分析大規(guī)模生物數(shù)據(jù)的強大工具和方法；2）促進了多學科交叉融合，推動了生物學研究的深入發(fā)展；3）為揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律提供了新的視角和思路。二、DNA序列比對主要方法包括：Needleman-Wunsch算法（全局比對）、Smith-Waterman算法（局部比對）、BLAST算法（基于種子擴展的比對）等。蛋白質(zhì)序列比對主要方法包括：FASTA算法（基于同源性的比對）、ClustalW算法（多序列比對）、基于物理化學性質(zhì)的比對方法等。適用場景：DNA序列比對適用于基因組序列分析、基因識別、遺傳變異分析等；蛋白質(zhì)序列比對適用于蛋白質(zhì)功能預測、蛋白質(zhì)結(jié)構預測、進化分析等。三、真核生物基因預測的主要策略包括：1）基于密碼子使用偏好的預測方法；2）基于序列特征（如AT富集區(qū)、剪接位點信號等）的預測方法；3）基于已知基因信息的預測方法（如同源基因預測）；4）基于實驗驗證的預測方法（如PCR驗證）。面臨的挑戰(zhàn)：1）真核生物基因組結(jié)構復雜，存在大量非編碼區(qū)；2）基因結(jié)構多樣，存在多種調(diào)控元件；3）序列相似性低，難以通過同源性搜索識別新基因；4）實驗驗證成本高，難以對所有預測結(jié)果進行驗證。四、系統(tǒng)發(fā)育樹的構建方法主要包括：距離法（如Neighbor-Joining法）、最大似然法（ML）、貝葉斯法（Bayesianinference）等。應用：1）揭示不同物種之間的進化關系；2）構建物種進化樹，研究生物進化歷史；3）進行物種分類和命名；4）預測基因功能和蛋白質(zhì)結(jié)構。五、利用生物信息學方法進行瀕危物種保護的實例：1）DNA條形碼技術：用于物種識別和鑒定，打擊非法貿(mào)易；2）遺傳多樣性分析：利用基因組數(shù)據(jù)評估瀕危物種的遺傳多樣性，為制定保護策略提供依據(jù)；3）種群結(jié)構分析：利用基因組數(shù)據(jù)分析瀕危物種的種群結(jié)構和遺傳漂變，確定合適的保護區(qū)域。六、利用生物信息學方法監(jiān)測和分析動物疫病的發(fā)生和傳播：1）病原體基因組測序：分析病原體的基因組序列，確定病原體種類和變異情況；2）基因分型：利用基因分型技術追蹤病原體的傳播路徑；3）疫情預測：利用機器學習等方法預測疫情的發(fā)生和傳播趨勢；4）疫苗設計：利用生物信息學方法設計新型疫苗。七、利用生物信息學方法評估動物棲息地質(zhì)量和保護現(xiàn)狀：1）基因組分析：分析動物的基因組數(shù)據(jù)，評估棲息地適應性和遺傳多樣性；2）生態(tài)位模型：利用環(huán)境數(shù)據(jù)和物種分布數(shù)據(jù)構建生態(tài)位模型，預測物種的分布范圍；3）景觀遺傳學分析：利用景觀格局數(shù)據(jù)和基因組數(shù)據(jù)，分析棲息地破碎化對物種遺傳多樣性的影響。八、利用生物信息學方法分析大規(guī)模基因組數(shù)據(jù)：1）數(shù)據(jù)整合：整合來自不同物種、不同實驗類型的大規(guī)模基因組數(shù)據(jù)；2）變異檢測：檢測基因組中的遺傳變異，如SNP、indel等；3）功能注釋：對基因組中的基因和變異進行功能注釋，預測其生物學功能；4）通路分析：分析基因組數(shù)據(jù)，揭示生物學通路和調(diào)控網(wǎng)絡。九、eDNA技術的原理：通過分析環(huán)境樣品（如水、土壤）中的DNA片段，間接檢測物種的存在。應用前景：1）無需捕捉動物，即可實現(xiàn)對野生動物的監(jiān)測；2）適用于難以捕捉或監(jiān)測的瀕危物種；3）可用于大規(guī)模物種調(diào)查和生態(tài)系統(tǒng)評估；4）可用于監(jiān)測物種的分布和動態(tài)變化。十、利用人工智能和機器學習技術改進動物保護領域的生物信息學分析方法和保護策