2025年大学《生物技术》专业题库- RNA测序技术在转录组学研究中的应用

2025年大学《生物技术》专业题库——RNA测序技术在转录组学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.RNA测序技术（RNA-Seq）最核心的优势在于（）。A.能直接检测基因组中的所有序列B.能以极高的分辨率解析细胞异质性C.能提供基因表达动态变化的信息D.相比芯片技术成本更低廉2.在RNA测序的实验流程中，将RNA反转录成cDNA是哪个关键步骤（）。A.测序准备B.RNA提取C.基因组对齐D.反转录3.以下哪种RNA分子是RNA测序技术可以广泛研究的对象，但传统mRNA表达谱芯片难以有效检测的？（）A.mRNAB.tRNAC.小核RNA（snoRNA）D.长链非编码RNA（lncRNA）4.使用Illumina测序平台进行RNA测序时，通常产生的是（）。A.长读长序列数据B.短读长序列数据C.双端序列数据D.单端序列数据5.RNA测序数据中进行基因表达量定量时，RSEM软件相较于featureCounts的主要优势在于（）。A.能检测更多转录本结构变异B.对重复序列的过滤更彻底C.不需要参考基因组信息D.计算速度更快6.在转录组学研究中，比较两组样本（如处理组vs对照组）基因表达差异的核心方法是（）。A.基因功能富集分析B.转录本结构预测C.差异表达基因（DEG）分析D.单细胞分群可视化7.RNA测序技术能够揭示细胞群体中存在的（）。A.基因组突变信息B.细胞间基因表达水平的变异C.DNA复制动态D.蛋白质翻译后修饰8.单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术的主要优势在于（）。A.能够检测样本中所有RNA分子的绝对量B.能够解析单个细胞层面的基因表达谱C.实验流程与普通RNA测序完全相同D.成本极低，适合大规模样本分析9.RNA测序实验中，为了减少技术噪音，提高结果的可靠性，通常需要设置（）。A.内参基因B.重复样本C.双端测序D.生物信息学分析软件10.RNA降解对RNA测序数据质量影响最大的环节是（）。A.RNA提取B.cDNA文库构建C.测序过程D.数据分析二、填空题（每空1分，共15分）1.转录组学是研究生物体在特定条件下全部______表达谱的学科。2.RNA测序技术的核心原理是将生物样品中的RNA反转录成______，然后进行高通量测序。3.在RNA测序数据分析中，常用的差异表达分析软件有DESeq2和______。4.为了消除不同样本间测序深度差异对表达量计算的影响，常使用______或FPKM等标准化方法。5.除了mRNA，RNA测序还可以检测到lncRNA、circRNA等多种______RNA。6.单细胞RNA测序技术能够揭示细胞群体中存在的______，是研究细胞异质性的强大工具。7.RNA测序技术的主要局限性之一是______，可能导致低丰度转录本检测不到。8.在进行RNA测序实验设计时，需要根据研究目的选择合适的______（如mRNA-seq,scRNA-seq等）。9.GO（GeneOntology）数据库主要用于对基因进行______、______和______的注释。三、名词解释（每题3分，共12分）1.差异表达基因（DEG）2.重复序列（Repetitivesequence）3.可塑性（Plasticity）4.小RNA测序（sRNA-seq）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述RNA测序技术相对于传统基因芯片技术的优势。2.简述RNA测序数据分析流程中的两个关键步骤及其作用。3.在设计一个比较两种处理（如药物Avs药物B）对细胞转录组影响的RNA测序实验时，请说明需要考虑的至少三个关键设计要素。4.什么是非编码RNA（ncRNA）？请列举两种不同类型的ncRNA。五、论述题（每题10分，共20分）1.试述RNA测序技术在研究细胞分化或发育过程中的应用潜力，并举例说明。2.结合你所学，讨论RNA测序技术在临床诊断或疾病研究中的应用前景与面临的挑战。试卷答案一、选择题（每题2分，共20分）1.B2.D3.D4.C5.A6.C7.B8.B9.B10.A二、填空题（每空1分，共15分）1.总2.cDNA3.edgeR4.RPMK5.编码6.细胞异质性7.通量限制（或检测深度有限）8.技术路线（或实验类型）9.功能，通路，层次结构三、名词解释（每题3分，共12分）1.差异表达基因（DEG）：指在两个或多个比较组之间表达水平存在显著统计学差异的基因。RNA测序的主要目标之一是鉴定这些DEG，以揭示不同条件下生物学过程的变化。2.重复序列（Repetitivesequence）：指在基因组中存在大量拷贝，并且序列高度相似或相同的序列。重复序列是RNA测序数据分析中的一个挑战，因为它们可能导致测序读长对齐到非目标区域或产生假阳性结果。3.可塑性（Plasticity）：指生物体（或细胞）在不同环境条件或经历下，其转录组能够发生显著变化并适应新环境的能力。转录组学研究可以揭示这种可塑性的分子基础。4.小RNA测序（sRNA-seq）：一种利用高通量测序技术检测生物体中长度较短的小RNA分子（通常小于200nt）的种类和丰度的方法。其研究对象主要包括miRNA、siRNA、piRNA、snoRNA等。四、简答题（每题5分，共20分）1.RNA测序技术相对于传统基因芯片技术的优势：*覆盖范围更广：RNA测序理论上可以检测基因组中几乎所有转录本（包括mRNA、ncRNA等），而基因芯片通常只针对已知的有限基因或EST序列设计探针。*动态范围更大：RNA测序能够检测表达水平差异极小的基因，而芯片技术存在动态范围限制。*发现新转录本：能够发现未知或新转录的RNA分子，包括非编码RNA。*定量精度更高：通过测序深度进行定量，理论上比基于杂交信号的芯片更精确，且无绝对定量需求。*不依赖参考基因：虽然通常需要参考基因组，但某些策略（如RNA-Seq）在某种程度上可以无参考或简化参考。2.RNA测序数据分析流程中的两个关键步骤及其作用：*比对（Alignment）：作用是将测序产生的原始读长（reads）与参考基因组（或转录组）进行比对，确定每个读长来源于哪个基因或转录本。这是后续定量和差异分析的基础，确保数据准确地对应到基因组上的位置。*定量（Quantification）：作用是计算每个基因或转录本在各个样本中的表达量（如reads数、RPM、FPKM等）。定量结果是进行差异表达分析、富集分析等下游研究的前提。3.设计比较两种处理（药物Avs药物B）的RNA测序实验时需要考虑的关键设计要素：*样本分组与数量：明确设置对照组（如溶剂对照组）和实验组（药物A组、药物B组），确保每组样本数量足够，且生物学重复次数（通常建议3个或更多）和技术重复（如不同板测序）合理，以获得统计学上可靠的结果并减少技术噪音。*处理条件：标准化药物浓度、处理时间、处理方式（如是否需要细胞饥饿预处理）等实验条件，确保差异是由药物引起而非其他因素。*样本采集与RNA质量：在相同的时间点和条件下采集样本，保证样本新鲜度，并严格控制RNA提取过程，确保获得高质量、完整性好的RNA，因为RNA降解会严重影响下游结果。4.什么是非编码RNA（ncRNA）？请列举两种不同类型的ncRNA。*非编码RNA（ncRNA）是指在生物体内存在，但主要功能不是作为蛋白质模板进行翻译的RNA分子。它们在基因表达调控、染色质结构维持、细胞代谢等方面发挥着重要的生物学作用。*两种不同类型的ncRNA：长链非编码RNA（lncRNA）、微小RNA（miRNA）。5.试述RNA测序技术在研究细胞分化或发育过程中的应用潜力，并举例说明。*RNA测序技术能够全面、动态地揭示细胞在分化或发育过程中基因表达谱的变化，是研究这些过程分子机制的核心工具。其应用潜力体现在：*揭示关键调控基因：通过比较不同分化阶段或发育时期的转录组，可以鉴定在特定过程中上调或下调的关键基因，包括转录因子和信号通路成员。*追踪细胞谱系：结合单细胞RNA测序，可以追踪细胞在分化过程中的动态变化，绘制细胞谱系图，理解细胞命运决定的过程。*识别阶段特异标记：发现特定发育阶段或分化状态的特异性表达基因，可作为这些状态的生物标记。*举例说明：例如，研究造血干细胞的分化过程，可以通过RNA测序比较造血干细胞、祖细胞、粒系细胞、红系细胞等不同阶段的转录组，鉴定各阶段特异表达的基因和调控网络，从而阐明造血分化的分子机制。研究胚胎发育过程中心脏的形成，可以通过RNA测序分析不同时期心脏细胞的转录组变化，找出调控心肌细胞分化和心脏结构形成的关键基因。6.结合你所学，讨论RNA测序技术在临床诊断或疾病研究中的应用前景与面临的挑战。*应用前景：*疾病生物标志物发现：通过比较疾病组织/细胞与正常组织/细胞的转录组差异，发现具有诊断、预后判断或治疗反应预测价值的基因表达模式或单个基因标志物（如癌症、神经退行性疾病）。*肿瘤精准医疗：分析肿瘤异质性，识别肿瘤亚型，指导靶向治疗选择，监测治疗反应和复发。*感染性疾病研究：研究宿主对感染的免疫反应，发现病原体相关分子，理解疾病进展机制。*药物研发：用于药物靶点发现、药物作用机制研究、药物筛选和安全性评价。*面临的挑战：*数据复杂性与分析难度：产生海量数据，需要复杂的生物信息学分析流程，对分析能力要求高。