2025年大学《生物信息学》专业题库- 生物信息学在RNA去氧核糖酶作用研究中的应用

2025年大学《生物信息学》专业题库——生物信息学在RNA去氧核糖酶作用研究中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪一项不属于核酶（Ribozyme）的典型特征？A.具有RNA或RNA-蛋白质复合物的结构B.能够催化RNA自身的切割或连接反应C.其催化活性主要依赖于金属离子（如Mg²⁺）D.具有高度的序列保守性以维持蛋白质编码功能2.在使用ClustalW进行多序列比对时，选择“GAP开放罚分”大于“GAP延伸罚分”通常会导致哪种结果？A.比对结果中出现的缺口（gap）数量减少B.对序列间较大插入/删除（indel）的敏感度降低C.比对得分（score）整体升高D.更倾向于将进化距离较远的序列对齐3.Mfold或RNAstructure等软件主要用于预测什么？A.RNA序列的进化树B.RNA序列的物理化学性质，如GC含量C.RNA单链或双链的二级结构（如茎环结构）D.RNA与蛋白质的结合位点4.构建核酶家族的系统发育树时，通常使用哪些数据？A.核酶的氨基酸序列B.核酶的核苷酸序列C.核酶的三维结构坐标D.核酶的表达量数据5.如果要预测一个核酶RNA的二级结构，并希望获得关于不同结构能量最小化方案的信息，以下哪个工具会是首选？A.BLASTB.ClustalWC.MfoldD.Jalview6.对于一个新发现的、具有潜在催化活性的RNA序列，生物信息学分析的首要步骤通常是什么？A.直接进行核酶活性实验验证B.预测其二级、三级结构C.在数据库中搜索同源序列D.预测其翻译后的氨基酸序列7.哪种生物信息学资源最有可能提供已发表的核酶序列、结构及其功能注释信息？A.NCBIGenBankB.PDB(ProteinDataBank)C.UniProtD.Rfam(RibonomicsDatabase)8.在分析核酶的进化保守性时，PhyloP等软件可以提供什么信息？A.序列的相似度得分B.某个位点在进化过程中被选择的强度（正选择/负选择）C.系统发育树的拓扑结构D.序列的物理化学参数9.如果研究发现某个核酶的催化位点高度保守，并且存在一个特定的二级结构基序（如发夹环），生物信息学分析能提供什么支持？A.预测该基序对应的氨基酸序列B.验证该基序在不同核酶成员中的存在C.直接证明该基序是催化所必需的D.设计针对该基序的基因敲除实验10.将生物信息学工具应用于RNA去氧核糖酶作用研究，其核心价值在于什么？A.完全替代传统的生物化学实验方法B.能够直接测量核酶的催化速率常数C.提供在分子水平上理解核酶结构-功能关系的计算手段D.仅仅用于核酶序列的数据库检索二、填空题（每空1分，共15分）1.核酶是具有催化活性的______，它们能够催化RNA自身的______或______反应。2.在进行RNA序列多重比对时，常用的软件有ClustalW和______。3.预测RNA二级结构时，Mfold软件通常会计算不同的折叠能量______，并选择能量最低的构象作为最可能的结构。4.系统发育树可以展示不同核酶之间的______关系，有助于推断它们的______和功能演化。5.常用的RNA结构预测软件如RNAfold和______，可以提供RNA的茎环等二级结构信息。6.为了研究核酶的进化保守性，可以利用______等软件对核酶序列或结构进行评分，识别功能关键位点。7.生物信息学分析可以帮助研究者预测核酶的______结构，这对于理解其作用机制至关重要。8.将核酶的核苷酸序列与数据库中的序列进行比对，主要目的是寻找______和推断其潜在功能。9.RNA去氧核糖酶的研究结合生物信息学，可以系统地分析其______、______和______等方面。三、简答题（每题5分，共15分）1.简述利用生物信息学方法研究RNA去氧核糖酶功能的一个典型分析流程。2.解释什么是RNA的二级结构，并简述预测RNA二级结构的基本原理。3.为什么在比较不同RNA去氧核糖酶的进化关系时，使用核苷酸序列数据通常比使用氨基酸序列数据更合适？四、计算与分析题（共15分）假设你获得了一个新的、约200nt的RNA序列（序列如下），它被认为可能是一个核酶。请根据以下要求，简要描述你将如何利用生物信息学工具进行分析，并说明每个步骤的目的是什么。>AGCUAUGCUAGUACGUCAUACGUUACGUACGUACGUACGUACGUACGUACGUUACGUACGUACGUUACGUAC请依次回答：1.你会首先使用什么工具或方法？目的是什么？2.得到初步分析结果（如二级结构预测）后，你接下来会做什么？3.为了了解这个新核酶与其他已知核酶的关系，你会采取什么生物信息学策略？试卷答案一、选择题1.D2.B3.C4.B5.C6.C7.B8.B9.B10.C二、填空题1.RNA,切割,连接2.MUSCLE3.状态(或极小化状态)4.进化,起源5.RNAstructure6.Jalview(或同源建模软件，如ModBase,CE等，只要合理即可)7.三维8.同源序列9.序列特征,结构特征,功能机制三、简答题1.答案要点：获取目标核酶序列->序列比对（寻找同源体，判断功能保守区）->二级/三级结构预测（识别功能域或关键位点）->系统发育分析（了解进化关系）->功能位点预测（结合序列和结构信息）->可选：结合文献或进行实验验证。2.答案要点：RNA的二级结构主要指RNA单链内部通过核碱基配对（A-U,G-C,G-U）形成的局部双螺旋结构，如茎环。预测原理基于能量最小化，即计算所有可能配对方式组合的总自由能，选择自由能最低（能量最稳定）的结构构象作为预测结果。3.答案要点：RNA和蛋白质在翻译过程中存在遗传密码的简并性，同一种氨基酸可以由多种密码子编码，导致氨基酸序列比对难以准确反映核苷酸序列的相似性和进化距离。而核苷酸序列直接编码RNA结构，其演化受到物理化学性质和结构稳定性的约束，变化通常更保守，更能反映真实的进化关系。四、计算与分析题1.答案要点：首先使用RNAfold或RNAstructure等软件进行二级结构预测。目的是初步了解该RNA序列可能存在的折叠模式，识别潜在的核酶功能结构域（如发夹环、内部引导序列等），为后续功能分析提供线索。2.答案要点：对预测的二级结构进行分析。检查是否存在已知的核酶结构基序（如hammerhead,hairpin,viroid等），评估关键催化位点或结合位点的保守性（例如，查看这些位点是否被预测为单链区域或具有特殊的化学性质），并将预测结构与其他已知核酶结构进行比较。3.答案要点：首先使用BLAST等工具将该RNA序列在NCB