2025年大学《生物信息学》专业题库—— 生物信息学在细胞谱系追踪中的作用.docxVIP

2025年大学《生物信息学》专业题库——生物信息学在细胞谱系追踪中的作用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、单项选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内）

1.在细胞谱系追踪中，利用基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）在细胞中引入可检测的、可遗传的标记，这种方法通常被称为？

A.光学标记追踪

B.基因标记追踪

C.时间标记追踪

D.空间标记追踪

2.下列哪种生物信息学分析方法主要基于细胞间表达谱的相似性来构建细胞邻域关系图，并用于推断细胞轨迹？

A.基于时间的模型

B.基于图形的模型

C.伪时间推断算法

D.K-means聚类算法

3.单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据结合时间信息进行谱系推断时，通常需要先进行？

A.质量控制与数据标准化

B.伪时间参数估计

C.轨迹聚类分析

D.空间位置信息整合

4.在单细胞测序数据中，计算细胞“伪时间”（Pseudotime）的主要目的是？

A.确定细胞谱系的遗传关系

B.对细胞进行空间定位

C.排序细胞沿着分化路径的状态

D.区分不同细胞类型

5.以下哪项技术最适合用于在活细胞中实时、高分辨率地追踪单个细胞的运动和分裂？

A.DNA编辑标记追踪

B.光学标记显微镜成像追踪

C.空间转录组测序

D.基于图形的谱系推断

6.细胞谱系追踪数据中，所谓的“追踪误差”主要指的是？

A.测量噪声导致的表达谱波动

B.由于技术限制无法精确区分的细胞状态

C.细胞在实验过程中发生意外死亡

D.数据标准化不彻底引起的信息丢失

7.CellMap数据库主要收集和整合了哪种类型的细胞谱系追踪信息？

A.基于空间转录组的细胞类型关系

B.光学显微镜下观察到的细胞动态路径

C.使用DNA编辑标记构建的细胞谱系图

D.肿瘤细胞系的遗传演化关系

8.将单细胞RNA测序数据与空间转录组数据进行整合分析，其主要优势在于能够？

A.提高单细胞测序的分辨率

B.同时获得细胞类型和它们在组织中的空间位置信息

C.减少空间转录组数据的噪声

D.直接获得细胞的瞬时状态信息

9.在使用生物信息学方法进行细胞谱系追踪时，评估追踪结果可信度的一个重要指标是？

A.轨迹的平滑度

B.细胞状态的维度数量

C.跟踪到的细胞数量

D.交叉验证（Cross-validation）的结果

10.以下哪项不是当前细胞谱系追踪技术面临的挑战？

A.如何在复杂组织中实现高分辨率追踪

B.如何精确区分处于相似状态的细胞

C.如何完全消除所有测量噪声

D.如何将谱系信息与其他分子特征（如表观遗传学）关联

二、简答题（每题5分，共25分。请简洁明了地回答下列问题）

1.简述使用单细胞RNA测序数据进行细胞谱系追踪的基本思路。

2.比较基于图形模型和基于时间模型在细胞谱系分析中的主要区别。

3.简述空间转录组学数据在细胞谱系追踪分析中的独特优势。

4.解释什么是伪时间，以及它在细胞谱系分析中的意义。

5.列举至少三种生物信息学方法可以用于评估细胞谱系追踪结果的可信度。

三、计算与分析题（共15分。请根据要求回答下列问题）

假设你获得了一组来自小鼠胚胎发育早期（分为T0,T1,T2,T3四个时间点）的简化单细胞RNA测序数据。每个时间点包含一部分细胞，细胞被标记为不同的初始标识符（如Cell1_T0,Cell2_T1等）。你观察到一些细胞标识符在相邻时间点之间出现，例如Cell1_T0在T1时可能被标记为Cell1_T1。你的任务是基于这些信息，描述一个简单的分析流程来推断这些细胞的潜在状态变化轨迹。请描述：

1.你将如何处理和准备这些数据以便进行分析？（3分）

2.你会考虑使用哪些类型的生物信息学工具或算法来初步探索细胞状态的变化？（4分）

3.如果使用某个工具（如Monocle）进行伪时间分析，请简述其主要分析步骤及其目的。（8分）

四、论述题（共40分。请结合具体实例或论据，深入阐述下列问题）

当前，生物信息学在细胞谱系追踪研究中扮演着越来越重要的角色。请选择一个具体的生物学问题（例如免疫细胞的发育分化、肿瘤微环境中细胞互作、特定器官的发育过程等），论述生物信息学是如何帮助科学家理解该问题的细