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2025年大学《生物技术》专业题库——基因组信息处理技术在生物资源研究中的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、

简述基因组的定义及其在不同生物类型（原核生物、真核生物）中的主要区别。

二、

解释什么是序列比对，并说明全局比对与局部比对的区别。列举至少两种常用的序列比对算法名称，并简要描述其核心思想。

三、

什么是BLAST算法？其基本原理是什么？在生物信息学研究中主要有哪些应用？

四、

基因注释的主要目标是什么？请列举至少三种用于基因/蛋白质功能注释的重要数据库，并简述它们各自的主要功能。

五、

简述单核苷酸多态性（SNP）在群体遗传学研究中的意义。列举两种常用的群体遗传学分析指标，并说明它们分别反映了群体的什么特征。

六、

系统发育树是表示生物进化关系的图形化工具。请解释系统发育树中常见的两种拓扑结构——并系树和单系树的含义。影响系统发育树构建结果的因素有哪些？

七、

宏基因组学是研究特定环境样本中所有微生物基因组集合的学科。请简述宏基因组学在生物资源研究中的潜在应用价值，并列举至少两个具体的应用实例。

八、

在利用基因组信息寻找生物活性物质（如药物）时，可以采用哪些策略？请结合具体例子说明如何利用基因组学数据进行药用基因或活性成分的挖掘。

九、

假设你获得了一组来自不同物种的蛋白质序列，请简述你会采用哪些步骤（包括需要使用哪些生物信息学工具或数据库）来构建这些物种的系统发育关系，并分析所得系统发育树可能揭示的生物学问题。

十、

随着测序技术的发展，高通量测序数据（如RNA-Seq,WGS）分析变得日益重要。请简述进行大规模基因组或转录组数据质控、比对和变异检测时需要考虑的主要问题，并说明相应的生物信息学分析方法或工具。

试卷答案

一、

答案：基因组是指一个生物体所包含的全部遗传物质的总和，通常以DNA（或RNA病毒中的RNA）分子形式存在。基因组在不同生物类型中的主要区别体现在：原核生物基因组通常为单一、较大的环状DNA分子，结构相对简单，通常包含所有必需的遗传信息，且基因排列紧密，常存在操纵子结构；真核生物基因组则通常由多个线性DNA分子（染色体）组成，结构复杂，包含大量非编码区域（如内含子、重复序列等），基因之间常存在大量间隔序列，基因表达调控机制更为复杂。

解析思路：本题考查基因组和不同生物遗传物质的基本概念和结构差异。回答需明确基因组定义，并能清晰对比原核和真核生物基因组的典型特征，如DNA分子形式（环状vs线性）、数量（单一vs多）、结构复杂度（简单vs复杂）、基因排列（紧密vs有间隔）、非编码区（少vs多）及调控（简单vs复杂）。

二、

答案：序列比对是指将两个或多个生物序列（如DNA、RNA或蛋白质）进行排列，通过插入、删除或替换碱基/氨基酸残基，使得序列之间具有最大程度的相似性，从而揭示序列间的同源性、功能关系或进化关系的过程。全局比对旨在将两条完整序列从头至尾进行比对，不考虑序列中间的插入片段，适用于已知长度相似且方向一致的序列比较。局部比对则寻找两条序列中相似度最高、长度最长的子区域进行比对，允许序列两端存在不匹配或缺失，适用于寻找序列中保守的短片段或功能域。

解析思路：本题考查序列比对的基本概念和分类。首先需定义序列比对，然后明确区分全局比对和局部比对的定义核心（比对范围、是否允许插入/缺失）。解释时需强调各自的特点和适用场景。

三、

答案：BLAST（BasicLocalAlignmentSearchTool）即基本局部比对有哪些信誉好的足球投注网站工具，是一种广泛使用的生物信息学算法。其基本原理是：将待查询序列（query）与大型序列数据库（database）中的每个序列进行成对序列比对，通过计算比对得分（考虑匹配、错配和罚分），找出与待查询序列在局部区域具有最高相似性的序列，并返回这些高相似性序列及其信息。BLAST的主要应用包括：从数据库中查找与目标序列相似的序列，以推断未知序列的功能；进行物种鉴定；发现新的基因或蛋白质；研究序列进化关系；进行基因组注释等。

解析思路：本题考查BLAST算法的定义、原理和应用。回答需包含BLAST的核心思想（局部比对、得分计算、最高相似性有哪些信誉好的足球投注网站），并列举其在序列鉴定、功能推断、进化研究、基因组注释等关键领域的具体应用实例。

四、

答案：基因注释的主要目标是识别基因组序列中的编码区域（基因）及其功能元件（如启动子、剪接位点等），并确定这些基因所编码蛋白质的结构和功能。基因注释是理解基因组功能的基础，有助于揭示生物体的遗传信息、代谢途径和生命活动规律。重要的基因/蛋白质功能注释数据库包括：NCBI的GeneOntology(GO)数据库，提供描述基因产品（蛋白质或RNA）的分子功能、生物学过程和细胞定位