2025年大學(xué)大四（生物信息學(xué)）基因測序數(shù)據(jù)分析實務(wù)畢業(yè)模擬測試卷

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.以下哪種基因測序技術(shù)在通量和成本上具有顯著優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于大規(guī)?；蚪M測序？A.Sanger測序法B.羅氏454測序技術(shù)C.Illumina測序技術(shù)D.Nanopore測序技術(shù)2.對于二代測序數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制，以下哪個指標(biāo)不是主要關(guān)注的？A.測序深度B.堿基質(zhì)量值C.GC含量D.基因表達(dá)量3.在進(jìn)行基因變異檢測時，以下哪種變異類型最難準(zhǔn)確檢測？A.單核苷酸變異（SNV）B.插入缺失變異（Indel）C.拷貝數(shù)變異（CNV）D.結(jié)構(gòu)變異（SV）4.以下哪種算法常用于基因序列比對，以尋找相似性？A.BLASTB.HMMERC.SAMtoolsD.GATK5.對于RNA測序數(shù)據(jù)，以下哪種分析可以確定基因的表達(dá)水平？A.基因分型B.轉(zhuǎn)錄本定量C.甲基化分析D.蛋白互作分析6.在構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)時，以下哪種數(shù)據(jù)類型通常不被用于分析？A.基因表達(dá)數(shù)據(jù)B.轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點數(shù)據(jù)C.代謝產(chǎn)物濃度數(shù)據(jù)D.蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)7.以下哪種數(shù)據(jù)庫主要用于存儲和檢索基因序列信息？A.NCBIB.KEGGC.UniProtD.STRING8.對于基因測序數(shù)據(jù)的可視化，以下哪種工具可以直觀展示基因變異在基因組上的位置？A.IGVB.RC.PythonD.Excel9.在進(jìn)行基因家族分析時，以下哪種方法可以確定家族成員之間是否具有共同的功能？A.序列比對B.功能富集分析C.進(jìn)化樹構(gòu)建D.以上都是10.以下哪種技術(shù)可以用于檢測基因的甲基化狀態(tài)？A.全基因組重亞硫酸鹽測序（WGBS）B.RNA測序C.蛋白質(zhì)印跡法D.免疫組化第II卷（非選擇題共70分）（一）簡答題（共20分）答題要求：簡要回答問題，回答應(yīng)準(zhǔn)確、簡潔。1.（5分）簡述Illumina測序技術(shù)的基本原理。2.（5分）在基因測序數(shù)據(jù)分析中，為什么要進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理？3.（5分）請說明如何使用BLAST工具進(jìn)行基因序列比對。4.（5分）簡述基因表達(dá)譜分析在生物信息學(xué)中的應(yīng)用。（二）分析題（共20分）答題要求：分析給定的數(shù)據(jù)或問題，給出合理的解答和結(jié)論。材料：某實驗室對一批腫瘤樣本進(jìn)行了基因測序，獲得了基因變異數(shù)據(jù)。其中部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：樣本1：基因A存在一個單核苷酸變異（SNV），突變位點為第100位堿基，由C突變?yōu)門。樣本2：基因B存在一個插入缺失變異（Indel），在第500位堿基處插入了一個A。樣本3：基因C的拷貝數(shù)變異（CNV）顯示，該基因的拷貝數(shù)增加了2倍。1.（10分）請分析這些基因變異可能對腫瘤發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生的影響。2.（10分）如何進(jìn)一步驗證這些基因變異與腫瘤的關(guān)系？（三）設(shè)計題（共15分）答題要求：根據(jù)給定的任務(wù)，設(shè)計合理的實驗方案或分析流程。假設(shè)你要研究某一疾病相關(guān)基因在不同組織中的表達(dá)差異。1.（5分）請簡述實驗設(shè)計思路，包括樣本采集、測序技術(shù)選擇等。2.（10分）設(shè)計數(shù)據(jù)分析流程，以確定該基因在不同組織中的表達(dá)差異，并進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)檢驗。（四）論述題（共10分）答題要求：論述相關(guān)問題，觀點明確，論據(jù)充分，邏輯清晰。材料：隨著基因測序技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的基因數(shù)據(jù)被產(chǎn)生。如何有效地管理和分析這些海量數(shù)據(jù)成為了生物信息學(xué)領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。請論述基因測序數(shù)據(jù)分析面臨的挑戰(zhàn)以及應(yīng)對策略。（五）綜合題（共5分）答題要求：綜合運用所學(xué)知識，解決復(fù)雜的問題。請結(jié)合基因測序數(shù)據(jù)分析技術(shù)，談?wù)勅绾螐幕驅(qū)用嫔钊肜斫饽撤N復(fù)雜疾病的發(fā)病機(jī)制。答案：1.C2.D3.D4.A5.B6.C7.A8.A9.D10.A簡答題答案：1.Illumina測序技術(shù)基于邊合成邊測序的原理。DNA片段固定在芯片表面，引物與模板結(jié)合，DNA聚合酶將熒光標(biāo)記的dNTP添加到引物末端，通過檢測熒光信號識別堿基，依次合成互補(bǔ)鏈，實現(xiàn)對DNA序列的測定，并可同時進(jìn)行大規(guī)模平行測序。2.數(shù)據(jù)預(yù)處理可去除測序錯誤、低質(zhì)量數(shù)據(jù)等噪聲，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，為后續(xù)分析提供可靠基礎(chǔ)；統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式便于分析流程順利進(jìn)行；還能降低數(shù)據(jù)量，減少計算資源消耗，提高分析效率。3.首先將待查詢的基因序列輸入BLAST工具，選擇合適的數(shù)據(jù)庫，如NCBI的nr數(shù)據(jù)庫等；然后設(shè)置參數(shù)，如比對算法、期望閾值等；BLAST會在數(shù)據(jù)庫中搜索相似序列，并給出比對結(jié)果，包括相似性得分、比對位置等信息。4.基因表達(dá)譜分析可用于疾病診斷，通過對比正常與患病樣本的基因表達(dá)差異尋找生物標(biāo)志物；能預(yù)測疾病預(yù)后，根據(jù)某些基因表達(dá)水平判斷疾病發(fā)展趨勢；還可用于藥物研發(fā)，分析藥物對基因表達(dá)的影響，篩選潛在藥物靶點。分析題答案：1.基因A的SNV可能改變其編碼蛋白的氨基酸序列，影響蛋白功能，進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡等過程；基因B的Indel可能導(dǎo)致閱讀框改變，產(chǎn)生異常蛋白，干擾細(xì)胞正常生理功能；基因C的CNV增加可能使該基因表達(dá)量改變，影響相關(guān)信號通路，促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。2.可通過擴(kuò)大樣本量進(jìn)行驗證，觀察更多腫瘤樣本中這些基因變異的情況；進(jìn)行功能實驗，如敲除或過表達(dá)相關(guān)基因，觀察對腫瘤細(xì)胞生物學(xué)行為的影響；結(jié)合臨床數(shù)據(jù)，分析基因變異與患者預(yù)后的關(guān)系；利用其他技術(shù)，如蛋白質(zhì)印跡法檢測蛋白表達(dá)變化等進(jìn)一步驗證。設(shè)計題答案：1.實驗設(shè)計思路：采集多種正常組織和患病組織樣本，如腫瘤組織和癌旁正常組織。選擇二代測序技術(shù)，如Illumina測序，對樣本進(jìn)行RNA測序，獲取基因表達(dá)數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)分析流程：首先對測序數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和預(yù)處理，去除低質(zhì)量reads。然后使用定量分析工具計算基因表達(dá)量，如使用RSEM等軟件。通過統(tǒng)計學(xué)方法，如t檢驗或方差分析，比較不同組織中該基因的表達(dá)差異。繪制表達(dá)差異圖，直觀展示結(jié)果，并進(jìn)行多重檢驗校正，確保結(jié)果的可靠性。論述題答案：挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)量巨大，存儲和計算壓力大；數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，包含錯誤和噪聲；數(shù)據(jù)分析算法復(fù)雜，需要專業(yè)知識和技能；數(shù)據(jù)隱私和安全問題突出。應(yīng)對策略：采用高效的數(shù)據(jù)存儲和管理系統(tǒng)，如分布式文件系統(tǒng)；開發(fā)先進(jìn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法；不斷優(yōu)化和創(chuàng)新數(shù)據(jù)分析算法；加強(qiáng)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)技術(shù)，如加密算法等，建立嚴(yán)格的安全管理制度。綜合題答案：通過基因