RNA的結構與功能專題復習

金志忠

(云南安寧中學)

一輪復習后,學生初步構建了以章節或概念為單位的知識結構,但在面對真實情境為載體,考查論證、假說、評價、設計等高階思維能力的問題時,依然不能有效聯結知識,缺乏綜合運用所學知識和方法解決問題的能力。二輪復習時,需打破一輪復習逐個擊破的習慣,以專題形式復習,重視回歸教材,認真梳理教材內容,重構知識網絡,多視角、多維度分析和解決情境化高考試題。

1.梳理教材 重構必備知識網絡

在“RNA的結構與功能”專題復習中,以關注度極高的新冠病毒為切入口,將教材中與RNA結構與功能相關的知識進行如表梳理。

人教社2019版高中生物學教材中RNA結構與功能相關內容記錄表

續表

由表可知,與RNA結構與功能相關的知識主要分布在必修1、必修2和選擇性必修3。按教材目錄以列表方式進行整理,還不能立即形成網絡化知識,可按類型、結構、存在場所、參與生理過程、發揮的作用五個維度重構,形成如圖知識導航圖。擁有了這樣的結構化知識,在檢測中遇到相關問題時,能夠快速提取信息,并組織相關信息從多個角度分析和解決問題。

RNA的結構與功能相關知識導航圖

2.展評真題 架構關鍵能力集群

統計近五年高考中涉及RNA結構與功能的試題可總結出:考查RNA結構與功能的情境主要與基因表達、PCR、病毒增殖、分子雜交等主題相關,基本與圖中內容一致;設問與生活緊密相關,直指學科核心素養的培育,聚焦科學思維和科學探究。

高考中涉及本專題內容時,失分較多的是原因、理由、方案設計等長句子作答題,常表現出兩種失分原因:找不到突破點,無法形成與問題匹配的答案;知道考查的相關知識,但無法用既簡潔又準確的語言作答。該專題復習中,可通過精講精練如下高考試題并進行適當補充練習來架構關鍵能力。

(2022年全國乙卷,第4題改編)某種酶P由RNA和蛋白質組成,可催化底物轉化為相應的產物。為探究該酶不同組分催化反應所需的條件。某同學進行了下列5組實驗(表中“+”表示有,“-”表示無)。

實驗組①②③④⑤底物+++++RNA組分++-+-蛋白質組分+-+-+低濃度Mg2++++--高濃度Mg2+---++產物+--+-

根據實驗結果可以得出的結論有

。

(答案:蛋白質組分不具有催化活性;在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性)

補充1:RNA催化相關底物轉化為相應產物的機理是

。

(答案:降低化學反應所需的活化能)

補充2:欲進一步探究酶P中的RNA是單鏈,還是雙鏈,請提供實驗思路。

(參考答案:檢測該RNA中堿基的數量,若腺嘌呤數量等于尿嘧啶數量,胞嘧啶數量等于鳥嘌呤數量,則為雙鏈,反之為單鏈)

(2019年全國卷Ⅰ,第2題改編)用體外實驗的方法可合成多肽鏈。已知苯丙氨酸的密碼子是UUU,若要在體外合成同位素標記的多肽鏈,所需的材料組合是

( )

①同位素標記的tRNA

②蛋白質合成所需的酶

③同位素標記的苯丙氨酸

④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸

⑤除去了DNA和mRNA的細胞裂解液

A.①②④ B.②③④

C.③④⑤ D.①③⑤

【答案】C

補充:實驗中加入除去DNA和mRNA的細胞裂解液,目的是

。

(答案:排除細胞中原有核酸的干擾,同時模擬了細胞中真實環境,其中含有核糖體、tRNA、催化多肽鏈合成的酶等)

3.體驗原創試題 發展學科核心素養

一輪復習后,應注重以新題促素養發展,多進行原創試題的訓練。

【原創試題】誘騙受體3是一種腫瘤壞死因子受體,可競爭性地與促進腫瘤細胞凋亡相關因子的配體結合。研究者欲探究小干擾RNA(siRNA)靶向沉默誘騙受體3基因對小鼠結腸癌轉移進展的作用,選取無特定病原體的結腸癌裸鼠30只。相關實驗過程及結果如下表。(注:脂質體一般作為注射誘騙受體3siRNA的載體)

組別處理觀察指標相關實驗結果甲組每2天腹腔注射0.9%氯化鈉注射液,連續注射7次乙組每2天腹腔注射脂質體+0.9%氯化鈉注射液,連續注射7次丙組 腫瘤的生長和轉移情況腫瘤細胞呈巢狀,細胞膜周圍大量吞飲小泡,腫瘤細胞間有內皮細胞團細胞壞死伴粒細胞浸潤,較多髓鞘樣結構及脂滴,有大量新生管腔未見肝臟及其他器官轉移,腫瘤細胞間新生血管、淋巴管及增生內皮細胞團明顯減少。部分細胞核裂解為碎塊,產生凋亡小體

(1)據題意可推測,誘騙受體3的存在對腫瘤細胞的影響是________(答出1點即可)。

(2)實驗中丙組的處理是________,由相關實驗結果,可以得出的結論有________。

(3)該項研究的現實意義有________________(答出1點即可)。

(4)基于以上研究,請提出進一步研究的方向:________________(答出1點即可)。

【設計意圖】試題素材來源于科研論文,與生活緊密相關,旨在引導學生綜合運用所學知識解釋生活中的實際問題,重點考查學生理解能力、實驗探究能力和創新能力。第(1)問要求學生具有獲取和轉化信息能力,以物質與信息觀、結構與功能觀分析問題,屬于生命觀念水平二的考查;第(2)問的第一空要求學生基于給定的條件,完善實驗步驟,屬于科學探究水平三的考查;第二空要求學生基于事實和證據,運用歸納的方法概括出生物學結論,屬于科學思維水平三的考查;第(3)問要求學生基于特定的情境,運用經分析和綜合所得的原理,闡明相關生物學機理的現實意義,屬于科學思維水平三、四的考查;第(4)問要求學生具有創新意識和想法,能通過科學實踐,嘗試解決生活中的實際問題,屬于社會責任水平四的考查。

【參考答案】(1)保護腫瘤細胞免于凋亡 (2)每2天腹腔注射誘騙受體3 siRNA+脂質體+0.9%氯化鈉注射液,連續注射7次 誘騙受體3 siRNA在小鼠體內可抑制結腸癌細胞生長和轉移

(3)為臨床治療提供實驗基礎和理論依據(或為其他惡性腫瘤的防治提供經驗) (4)研發RNA干擾藥物用于治療惡性腫瘤

4.欣賞拓展知識 體驗學科真諦

通過梳理教材內容、展評高考真題、體悟原創試題后,可適當接觸一些拓展知識,能夠拓寬視野,體驗學科真諦。關于RNA,常見的種類還有:

(1)核不均一RNA(hnRNA)。是mRNA的前體物,DNA轉錄形成的直接產物,hnRNA經過一系列的加工,如剪切掉內含子對應堿基序列、5′端加帽和3′端加尾等,之后變成成熟的mRNA。

(2)核內小分子RNA(snRNA)。主要參與細胞核內mRNA的剪切,一般由100～215個核糖核苷酸組成,富含尿嘧啶。常與蛋白質結合以復合物形式存在,成為小核核糖核蛋白顆粒(snRNP)。

(3)核仁小RNA(SnoRNA)。主要作用是參與真核細胞RNA的后加工與修飾,如對RNA的堿基進行甲基化修飾,與rRNA的正確折疊和組裝相關。

(4)引導RNA(gRNA)。引導RNA編輯,長度大約是60～80個核苷酸,gRNA的中間位置通常具有一段與被編輯mRNA精確互補的序列,5′端是一個錨定序列,它同非編輯的mRNA序列互補。在編輯時形成一個編輯體,以gRNA內部的序列作為模板進行轉錄物的校正。

(5)反義RNA(atRNA)。主要是指與mRNA互補的RNA分子,其作用主要是影響基因表達的翻譯過程。

RNA的種類還有很多,它們存在于不同生物中,執行不同功能,與生物體內其他物質協調配合,共同完成各項生命活動。