本科院校-基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)-生物信息學(xué)-第十二章 生物分子網(wǎng)絡(luò)

本科院校-基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)-生物信息學(xué)-第十二章生物分子網(wǎng)絡(luò)

單選題A11.什么樣的節(jié)點(diǎn)被稱為中心節(jié)點(diǎn)(hub)答案：(A)A:連通度高的節(jié)點(diǎn)B:聚類系數(shù)高的節(jié)點(diǎn)C:介數(shù)高的節(jié)點(diǎn)D:拓?fù)湎禂?shù)高的節(jié)點(diǎn)

單選題A12.下列描述正確的是答案：(C)A:有向網(wǎng)絡(luò)一定是二分網(wǎng)絡(luò)B:加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中兩節(jié)點(diǎn)間距離就是其最短路徑所經(jīng)過的邊數(shù)C:兩個(gè)節(jié)點(diǎn)連通是指兩個(gè)節(jié)點(diǎn)問能夠由一條路徑連接D:無向網(wǎng)絡(luò)一定是無權(quán)網(wǎng)絡(luò)

單選題A13.哪種方法是基于蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)功能的算法答案：(C)A:序列比對(duì)法B:結(jié)構(gòu)比對(duì)法C:鄰居計(jì)數(shù)法D:ChIP-chip方法

單選題A14.下列描述與大部分的生物分子網(wǎng)絡(luò)不相符合的是答案：(B)A:是一種小世界網(wǎng)絡(luò)B:是一種隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)C:是一種無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)D:是一種模塊化的網(wǎng)絡(luò)

單選題A15.網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)問的距離是指答案：(B)A:網(wǎng)絡(luò)中連接兩節(jié)點(diǎn)的路徑的條數(shù)B:網(wǎng)絡(luò)中連接兩節(jié)點(diǎn)的最短路徑的長度C:網(wǎng)絡(luò)中連接兩節(jié)點(diǎn)的路徑的平均長度D:網(wǎng)絡(luò)中連接兩節(jié)點(diǎn)的最長路徑的長度

單選題A16.描述網(wǎng)絡(luò)中直接與節(jié)點(diǎn)相連的邊的數(shù)目的拓?fù)鋵傩允谴鸢福?A)A:nu;的連通度B:nu;的聚類系數(shù)C:nu;的介數(shù)D:nu;的拓?fù)湎禂?shù)

單選題A17.哪種蛋白質(zhì)互作檢測(cè)技術(shù)的結(jié)果最可靠答案：(A)A:免疫共沉淀技術(shù)B:酵母雙雜交技術(shù)C:串聯(lián)親和純化-質(zhì)譜分析技術(shù)D:計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)技術(shù)

單選題A18.下列分子網(wǎng)絡(luò)通常表示為二分網(wǎng)絡(luò)的是答案：(D)A:基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)B:蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)C:代謝網(wǎng)絡(luò)D:藥物分子與其靶蛋白關(guān)系網(wǎng)絡(luò)

單選題A19.下列哪項(xiàng)不是連接矩陣法表示網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)答案：(B)A:表示直觀B:易于表示有向網(wǎng)絡(luò)C:易于表示邊的權(quán)重D:計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間小

單選題A110.DIP數(shù)據(jù)庫主要提供哪方面的數(shù)據(jù)信息答案：(B)A:基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控B:蛋白質(zhì)相互作用C:代謝通路D:信號(hào)傳導(dǎo)通路

單選題A111.下列模序在無向網(wǎng)絡(luò)中常見的是答案：(C)A:自調(diào)控環(huán)B:前饋環(huán)C:全連接集D:單輸入模序

單選題A112.下列網(wǎng)絡(luò)模型不用于重構(gòu)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的是答案：(B)A:布爾網(wǎng)絡(luò)模型B:無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型C:線性組合模型D:加權(quán)矩陣模型

單選題A113.下列哪項(xiàng)是對(duì)層次化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩蕴卣鞯拿枋龃鸢福?D)A:連通度分布符合泊松分布，平均聚類系數(shù)函數(shù)曲線水平B:連通度分布符合冪律分布，平均聚類系數(shù)函數(shù)曲線水平C:連通度分布符合泊松分布，平均聚類系數(shù)與連通度的倒數(shù)成正比D:連通度分布符合冪律分布，平均聚類系數(shù)與連通度的倒數(shù)成正比

單選題A114.下列技術(shù)中經(jīng)常用于檢測(cè)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的是答案：(A)A:染色質(zhì)免疫沉淀技術(shù)B:免疫共沉淀技術(shù)C:酵母雙雜交技術(shù)D:串聯(lián)親和純化-質(zhì)譜分析技術(shù)

單選題A115.下列說法正確的是答案：(B)A:蛋白質(zhì)相互作用與動(dòng)態(tài)的時(shí)間空間無關(guān)B:目前蛋白質(zhì)互作檢測(cè)技術(shù)大多缺乏動(dòng)態(tài)的時(shí)間空間信息C:蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)分析無法結(jié)合動(dòng)態(tài)信息D:生物分子網(wǎng)絡(luò)大多是靜態(tài)不變的

名詞解釋題16.二分網(wǎng)絡(luò)答案：(如果網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可分為兩個(gè)互不相交的集合，而所有的邊都建立在來自不同集合的節(jié)點(diǎn)之間，則稱這樣的網(wǎng)絡(luò)為二分網(wǎng)絡(luò)。)

名詞解釋題17.加權(quán)網(wǎng)絡(luò)答案：(如果網(wǎng)絡(luò)中的每條邊都被賦予相應(yīng)的數(shù)字，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就稱為加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，所賦予的數(shù)字稱為邊的權(quán)重。權(quán)重可以用來描述節(jié)點(diǎn)間的距離、相關(guān)程度、穩(wěn)定程度、容量等等各種信息，具體所代表的意義依賴于網(wǎng)絡(luò)和邊本身所代表的意義。)

名詞解釋題18.無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)答案：(是指網(wǎng)絡(luò)中連通度的分布符合冪律分布，即P(k)～k《sup》-r《/sup》的網(wǎng)絡(luò)。這種分布說明，在無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)中大部分節(jié)點(diǎn)的連通度較低，但存在少數(shù)連通度非常高的節(jié)點(diǎn)使網(wǎng)絡(luò)連接在一起。在這種網(wǎng)絡(luò)中，平均連通度等標(biāo)度已經(jīng)不足以描述網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)。)

名詞解釋題19.鄰居計(jì)數(shù)法答案：(鄰居計(jì)數(shù)法是一種基于蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)方法，即通過統(tǒng)計(jì)待測(cè)蛋白質(zhì)的鄰居中屬于不同功能的蛋白質(zhì)數(shù)目，將計(jì)數(shù)最多的功能作為對(duì)待測(cè)蛋白質(zhì)的預(yù)測(cè)方法。)

名詞解釋題20.網(wǎng)絡(luò)模序答案：(子網(wǎng)模式是指一組節(jié)點(diǎn)按照特定的順序連接而成的結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)模序是指網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)次數(shù)遠(yuǎn)超過隨機(jī)期望的子網(wǎng)模式。)

名詞解釋題21.網(wǎng)絡(luò)距離答案：(網(wǎng)絡(luò)中的路徑是指一系列節(jié)點(diǎn)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一條邊連接到緊隨其后的節(jié)點(diǎn)。對(duì)包含節(jié)點(diǎn)數(shù)目有限的路徑來說，第一個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為起點(diǎn)，最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為終點(diǎn)，兩者均可稱為路徑的端點(diǎn)，其余的節(jié)點(diǎn)則稱為路徑的內(nèi)點(diǎn)或中繼點(diǎn)。這樣的路徑也稱為連接起點(diǎn)與終點(diǎn)的路徑。路徑中所經(jīng)過邊的權(quán)重之和稱為路徑的權(quán)重，也稱為路徑的長度。在連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的所有路徑中，長度最短的路徑稱為最短路徑，最短路徑的長度稱為從起點(diǎn)到終點(diǎn)的距離。)

簡(jiǎn)答題22.請(qǐng)制定一個(gè)方案，利用基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行分析。答案：(表達(dá)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)可以以等權(quán)網(wǎng)絡(luò)形式構(gòu)建，構(gòu)建步驟如下：(1)利用基因表達(dá)譜計(jì)算表達(dá)相關(guān)矩陣，得到任意兩基因間的表達(dá)相關(guān)性指標(biāo)其中表達(dá)相關(guān)性指標(biāo)可以根據(jù)研究目的選用Pearson相關(guān)系數(shù)、互信息和歐氏距離等。(2)選定閾值，獲取顯著相關(guān)的基因?qū)?。閾值的選定可以采取選定特定百分比，指標(biāo)統(tǒng)計(jì)推斷或者重排表達(dá)譜構(gòu)建隨機(jī)背景以獲取顯著性閾值等方法。(3)以相關(guān)性超過閾值的基因?qū)ψ鳛檫?，基因作為?jié)點(diǎn)，構(gòu)建表達(dá)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)?；虮磉_(dá)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)可以是等權(quán)的也可以以相關(guān)系數(shù)或由相關(guān)系數(shù)決定的函數(shù)作為權(quán)值，構(gòu)建加權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過對(duì)基因表達(dá)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的分析，可以分析基因間的功能聯(lián)系，進(jìn)而獲得在特定實(shí)驗(yàn)條件下的功能相關(guān)集合。也可以結(jié)合其他生物分子網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)：條件特異的動(dòng)態(tài)生物分子網(wǎng)絡(luò)。方案二：利用基因表達(dá)信息等高通量數(shù)據(jù)挖掘基因調(diào)控關(guān)系，并以此重構(gòu)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)對(duì)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析有著重要的意義。最常用的構(gòu)建基于表達(dá)數(shù)據(jù)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型包括布爾網(wǎng)絡(luò)模型、加權(quán)矩陣模型、線性組合模型等。基于表達(dá)數(shù)據(jù)使用機(jī)器學(xué)習(xí)或者其他智能訓(xùn)練的方法可以構(gòu)建一個(gè)真實(shí)的布爾網(wǎng)絡(luò)。其基本原理是根據(jù)基因表達(dá)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立待研究的基因之間的相互作用關(guān)系，確定每個(gè)基因的連接輸入(或調(diào)控輸入)，并且為每個(gè)基因生成布爾表達(dá)式，或者形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。對(duì)于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造過程中，其搜索空間非常大，需要利用先驗(yàn)知識(shí)或合理的假設(shè)，以減小搜索空間，有效地構(gòu)造布爾網(wǎng)絡(luò)。線性組合模型是一種連續(xù)網(wǎng)絡(luò)模型，在這種模型中，一個(gè)基因的表達(dá)值是若干個(gè)其他基因表達(dá)值的加權(quán)和。基本表示形式為：《br/》《imgalt=""style="width:96px;height:29px"src="/Files/Image/001/001002/001002003/001002003001/001002003001021/001002003001021012/061b7f3a9b00414e889cc88b0870d659.jpg"/》《br/》其中，X《sub》i《/sub》(t+1)是基因i在t+1時(shí)刻的表達(dá)水平，X《sub》i《/sub》(t)是基因j在t時(shí)刻的表達(dá)水平，而《sub》omega;《/sub》《sub》ij《/sub》代表基因j的表達(dá)水平對(duì)基因i的影響。在這種基因相互關(guān)系表示形式中還可以增加一個(gè)常數(shù)項(xiàng)，反映一個(gè)基因在沒有其他調(diào)控輸入下的活化水平。將上述表達(dá)式轉(zhuǎn)換為線性差分方程，描述一個(gè)基因表達(dá)水平的變化趨勢(shì)。這樣，在給定一系列基因表達(dá)水平的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后，即給定每個(gè)基因的時(shí)間序列｛X《sub》i《/sub》(t)｝，就可以利用最小二乘法或者多重分析法求解整個(gè)系統(tǒng)的差分方程組，從而確定方程中的所有參數(shù)，即確定《sub》omega;《/sub》《sub》ij《/sub》最終，利用差分方程分析各個(gè)基因的表達(dá)行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該模型能夠較好地?cái)M合基因表達(dá)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。加權(quán)矩陣模型與線性組合模型相似，在該模型中，一個(gè)基因的表達(dá)值是其他基因表達(dá)值的函數(shù)。含有n個(gè)基因的基因表達(dá)狀態(tài)用n維空間中的向量u(t)表示，u(t)的每一個(gè)元素代表一個(gè)基因在時(shí)刻t的表達(dá)水平。以一個(gè)加權(quán)矩陣omega;表示基因之間的相互調(diào)控作用，omega;的每一行代表一個(gè)基因的所有調(diào)控輸入，《sub》omega;《/sub》《sub》ij《/sub》代表基因j的表達(dá)水平對(duì)基因i的影響。在時(shí)刻t，基因j對(duì)基因i的凈調(diào)控輸入為j的表達(dá)水平(即u《sub》j《/sub》(t))乘以j對(duì)i的調(diào)控影響程度《sub》omega;《/sub》《sub》ij《/sub》?；騣的總調(diào)控輸入r《sub》i《/sub》(t)為：《br/》《imgalt=""width="74"height="18"src="/Files/Image/001/001002/001002003/001002003001/001002003001021/001002003001021012/8c27c22e6f7542b3a5e25971f7b21b56.jpg"/》《br/》這一形式與線性組合模型相似，若《sub》omega;《/sub》《sub》ij《/sub》為正值，則基因j激活基因i的表達(dá)，而負(fù)值表示基因j抑制基因i的表達(dá)，0表示基因j對(duì)基因i沒有作用。與線性組合模型不同的是，基因i最終表達(dá)響應(yīng)還需要經(jīng)過一次非線性映射：《br/》《imgalt=""width="124"height="30"src="/Files/Image/001/001002/001002003/001002003001/001002003001021/001002003001021012/02aefcd900234f9799fa415b731c0595.jpg"/》《br/》這種函數(shù)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中常用的Sigraoid函數(shù)，其中alpha;和beta;是兩個(gè)常數(shù)，規(guī)定非線性映射函數(shù)曲線的位置和曲度。通過上式計(jì)算出t+1時(shí)刻基因i的表達(dá)水平。在最初階段，加權(quán)矩陣的值是未知的。但是可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，根據(jù)基因表達(dá)數(shù)據(jù)估計(jì)加權(quán)矩陣中各個(gè)元素的值。對(duì)于這樣的模型，可以利用成熟的線性代數(shù)方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)表明，該模型具有穩(wěn)定的和周期穩(wěn)定的基因表達(dá)水平，與實(shí)際生物系統(tǒng)相一致。在這種模型中還可以加入新的變量，模擬環(huán)境條件變化對(duì)基因表達(dá)水平的影響。除上述模型外，還可以利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型等方法由表達(dá)數(shù)據(jù)等信息重構(gòu)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，這些模型可以用于預(yù)測(cè)和驗(yàn)證基因問的轉(zhuǎn)錄調(diào)控關(guān)系，也為分析基因功能，研究生物信號(hào)與功能傳遞機(jī)制提供了重要的信息資源。)

簡(jiǎn)答題23.什么是有向網(wǎng)絡(luò)和無向網(wǎng)絡(luò)?請(qǐng)分別舉出生物分子網(wǎng)絡(luò)中的例子說明。答案：(根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的邊是否具有方向性或者說連接一條邊的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是否存在順序，網(wǎng)絡(luò)可以分為有向網(wǎng)絡(luò)與無向網(wǎng)絡(luò)，邊存在方向性為有向網(wǎng)絡(luò)，否則為無向網(wǎng)絡(luò)。生物分子網(wǎng)絡(luò)的方向性取決于其所代表的關(guān)系，如調(diào)控關(guān)系中轉(zhuǎn)錄因子與被調(diào)控基因之間是存在順序關(guān)系的，因此轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)是有向網(wǎng)絡(luò)，而基因表達(dá)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的邊代表的是兩個(gè)基因在多個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下的表達(dá)高相關(guān)性，因此是無向的。)

簡(jiǎn)答題24.舉例說明無向網(wǎng)絡(luò)中的常見模序及其生物學(xué)意義。答案：(研究者從基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)等有向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)了一些特殊的模序，比較重要的有調(diào)控環(huán)、前饋環(huán)和單輸入模序等。自調(diào)控環(huán)模序包括正向自調(diào)控環(huán)和負(fù)向自調(diào)控環(huán)，即轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)或抑制自身轉(zhuǎn)錄的機(jī)制。在大腸埃希菌(《em》E．Coli《/em》)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中存在較多的自調(diào)控模序。前饋環(huán)模序則是在很多物種中常見的一種調(diào)控機(jī)制，即轉(zhuǎn)錄因子A調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子B和基因C，而同時(shí)轉(zhuǎn)錄因子B也調(diào)控基因C。事實(shí)上，由于調(diào)控機(jī)制本身可以為正向和負(fù)向，前