RNA的結(jié)構(gòu)與功能專題復(fù)習(xí)

金志忠

(云南安寧中學(xué))

一輪復(fù)習(xí)后,學(xué)生初步構(gòu)建了以章節(jié)或概念為單位的知識(shí)結(jié)構(gòu),但在面對(duì)真實(shí)情境為載體,考查論證、假說、評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)等高階思維能力的問題時(shí),依然不能有效聯(lián)結(jié)知識(shí),缺乏綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和方法解決問題的能力。二輪復(fù)習(xí)時(shí),需打破一輪復(fù)習(xí)逐個(gè)擊破的習(xí)慣,以專題形式復(fù)習(xí),重視回歸教材,認(rèn)真梳理教材內(nèi)容,重構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò),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(gòu)必備知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

在“RNA的結(jié)構(gòu)與功能”專題復(fù)習(xí)中,以關(guān)注度極高的新冠病毒為切入口,將教材中與RNA結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行如表梳理。

人教社2019版高中生物學(xué)教材中RNA結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)內(nèi)容記錄表

續(xù)表

由表可知,與RNA結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)的知識(shí)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(jìn)行整理,還不能立即形成網(wǎng)絡(luò)化知識(shí),可按類型、結(jié)構(gòu)、存在場(chǎng)所、參與生理過程、發(fā)揮的作用五個(gè)維度重構(gòu),形成如圖知識(shí)導(dǎo)航圖。擁有了這樣的結(jié)構(gòu)化知識(shí),在檢測(cè)中遇到相關(guān)問題時(shí),能夠快速提取信息,并組織相關(guān)信息從多個(gè)角度分析和解決問題。

RNA的結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)知識(shí)導(dǎo)航圖

2.展評(píng)真題 架構(gòu)關(guān)鍵能力集群

統(tǒng)計(jì)近五年高考中涉及RNA結(jié)構(gòu)與功能的試題可總結(jié)出:考查RNA結(jié)構(gòu)與功能的情境主要與基因表達(dá)、PCR、病毒增殖、分子雜交等主題相關(guān),基本與圖中內(nèi)容一致;設(shè)問與生活緊密相關(guān),直指學(xué)科核心素養(yǎng)的培育,聚焦科學(xué)思維和科學(xué)探究。

高考中涉及本專題內(nèi)容時(shí),失分較多的是原因、理由、方案設(shè)計(jì)等長(zhǎng)句子作答題,常表現(xiàn)出兩種失分原因:找不到突破點(diǎn),無法形成與問題匹配的答案;知道考查的相關(guān)知識(shí),但無法用既簡(jiǎn)潔又準(zhǔn)確的語言作答。該專題復(fù)習(xí)中,可通過精講精練如下高考試題并進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充練習(xí)來架構(gòu)關(guān)鍵能力。

(2022年全國(guó)乙卷,第4題改編)某種酶P由RNA和蛋白質(zhì)組成,可催化底物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物。為探究該酶不同組分催化反應(yīng)所需的條件。某同學(xué)進(jìn)行了下列5組實(shí)驗(yàn)(表中“+”表示有,“-”表示無)。

實(shí)驗(yàn)組①②③④⑤底物+++++RNA組分++-+-蛋白質(zhì)組分+-+-+低濃度Mg2++++--高濃度Mg2+---++產(chǎn)物+--+-

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的結(jié)論有

。

(答案:蛋白質(zhì)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(bǔ)充1:RNA催化相關(guān)底物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)產(chǎn)物的機(jī)理是

。

(答案:降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能)

補(bǔ)充2:欲進(jìn)一步探究酶P中的RNA是單鏈,還是雙鏈,請(qǐng)?zhí)峁?shí)驗(yàn)思路。

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

(2019年全國(guó)卷Ⅰ,第2題改編)用體外實(shí)驗(yàn)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(biāo)記的多肽鏈,所需的材料組合是

( )

①同位素標(biāo)記的tRNA

②蛋白質(zhì)合成所需的酶

③同位素標(biāo)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(xì)胞裂解液

A.①②④ B.②③④

C.③④⑤ D.①③⑤

【答案】C

補(bǔ)充:實(shí)驗(yàn)中加入除去DNA和mRNA的細(xì)胞裂解液,目的是

。

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

3.體驗(yàn)原創(chuàng)試題 發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)

一輪復(fù)習(xí)后,應(yīng)注重以新題促素養(yǎng)發(fā)展,多進(jìn)行原創(chuàng)試題的訓(xùn)練。

【原創(chuàng)試題】誘騙受體3是一種腫瘤壞死因子受體,可競(jìng)爭(zhēng)性地與促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡相關(guān)因子的配體結(jié)合。研究者欲探究小干擾RNA(siRNA)靶向沉默誘騙受體3基因?qū)π∈蠼Y(jié)腸癌轉(zhuǎn)移進(jìn)展的作用,選取無特定病原體的結(jié)腸癌裸鼠30只。相關(guān)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果如下表。(注:脂質(zhì)體一般作為注射誘騙受體3siRNA的載體)

組別處理觀察指標(biāo)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果甲組每2天腹腔注射0.9%氯化鈉注射液,連續(xù)注射7次乙組每2天腹腔注射脂質(zhì)體+0.9%氯化鈉注射液,連續(xù)注射7次丙組 腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移情況腫瘤細(xì)胞呈巢狀,細(xì)胞膜周圍大量吞飲小泡,腫瘤細(xì)胞間有內(nèi)皮細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞壞死伴粒細(xì)胞浸潤(rùn),較多髓鞘樣結(jié)構(gòu)及脂滴,有大量新生管腔未見肝臟及其他器官轉(zhuǎn)移,腫瘤細(xì)胞間新生血管、淋巴管及增生內(nèi)皮細(xì)胞團(tuán)明顯減少。部分細(xì)胞核裂解為碎塊,產(chǎn)生凋亡小體

(1)據(jù)題意可推測(cè),誘騙受體3的存在對(duì)腫瘤細(xì)胞的影響是________(答出1點(diǎn)即可)。

(2)實(shí)驗(yàn)中丙組的處理是________,由相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以得出的結(jié)論有________。

(3)該項(xiàng)研究的現(xiàn)實(shí)意義有________________(答出1點(diǎn)即可)。

(4)基于以上研究,請(qǐng)?zhí)岢鲞M(jìn)一步研究的方向:________________(答出1點(diǎn)即可)。

【設(shè)計(jì)意圖】試題素材來源于科研論文,與生活緊密相關(guān),旨在引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋生活中的實(shí)際問題,重點(diǎn)考查學(xué)生理解能力、實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新能力。第(1)問要求學(xué)生具有獲取和轉(zhuǎn)化信息能力,以物質(zhì)與信息觀、結(jié)構(gòu)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(xué)生基于給定的條件,完善實(shí)驗(yàn)步驟,屬于科學(xué)探究水平三的考查;第二空要求學(xué)生基于事實(shí)和證據(jù),運(yùn)用歸納的方法概括出生物學(xué)結(jié)論,屬于科學(xué)思維水平三的考查;第(3)問要求學(xué)生基于特定的情境,運(yùn)用經(jīng)分析和綜合所得的原理,闡明相關(guān)生物學(xué)機(jī)理的現(xiàn)實(shí)意義,屬于科學(xué)思維水平三、四的考查;第(4)問要求學(xué)生具有創(chuàng)新意識(shí)和想法,能通過科學(xué)實(shí)踐,嘗試解決生活中的實(shí)際問題,屬于社會(huì)責(zé)任水平四的考查。

【參考答案】(1)保護(hù)腫瘤細(xì)胞免于凋亡 (2)每2天腹腔注射誘騙受體3 siRNA+脂質(zhì)體+0.9%氯化鈉注射液,連續(xù)注射7次 誘騙受體3 siRNA在小鼠體內(nèi)可抑制結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移

(3)為臨床治療提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)(或?yàn)槠渌麗盒阅[瘤的防治提供經(jīng)驗(yàn)) (4)研發(fā)RNA干擾藥物用于治療惡性腫瘤

4.欣賞拓展知識(shí) 體驗(yàn)學(xué)科真諦

通過梳理教材內(nèi)容、展評(píng)高考真題、體悟原創(chuàng)試題后,可適當(dāng)接觸一些拓展知識(shí),能夠拓寬視野,體驗(yàn)學(xué)科真諦。關(guān)于RNA,常見的種類還有:

(1)核不均一RNA(hnRNA)。是mRNA的前體物,DNA轉(zhuǎn)錄形成的直接產(chǎn)物,hnRNA經(jīng)過一系列的加工,如剪切掉內(nèi)含子對(duì)應(yīng)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(nèi)小分子RNA(snRNA)。主要參與細(xì)胞核內(nèi)mRNA的剪切,一般由100～215個(gè)核糖核苷酸組成,富含尿嘧啶。常與蛋白質(zhì)結(jié)合以復(fù)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(xì)胞RNA的后加工與修飾,如對(duì)RNA的堿基進(jìn)行甲基化修飾,與rRNA的正確折疊和組裝相關(guān)。

(4)引導(dǎo)RNA(gRNA)。引導(dǎo)RNA編輯,長(zhǎng)度大約是60～80個(gè)核苷酸,gRNA的中間位置通常具有一段與被編輯mRNA精確互補(bǔ)的序列,5′端是一個(gè)錨定序列,它同非編輯的mRNA序列互補(bǔ)。在編輯時(shí)形成一個(gè)編輯體,以gRNA內(nèi)部的序列作為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄物的校正。

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

RNA的種類還有很多,它們存在于不同生物中,執(zhí)行不同功能,與生物體內(nèi)其他物質(zhì)協(xié)調(diào)配合,共同完成各項(xiàng)生命活動(dòng)。