RNA的结构与功能专题复习

金志忠

(云南安宁中学)

一轮复习后,学生初步构建了以章节或概念为单位的知识结构,但在面对真实情境为载体,考查论证、假说、评价、设计等高阶思维能力的问题时,依然不能有效联结知识,缺乏综合运用所学知识和方法解决问题的能力。二轮复习时,需打破一轮复习逐个击破的习惯,以专题形式复习,重视回归教材,认真梳理教材内容,重构知识网络,多视角、多维度分析和解决情境化高考试题。

1.梳理教材 重构必备知识网络

在“RNA的结构与功能”专题复习中,以关注度极高的新冠病毒为切入口,将教材中与RNA结构与功能相关的知识进行如表梳理。

人教社2019版高中生物学教材中RNA结构与功能相关内容记录表

续表

由表可知,与RNA结构与功能相关的知识主要分布在必修1、必修2和选择性必修3。按教材目录以列表方式进行整理,还不能立即形成网络化知识,可按类型、结构、存在场所、参与生理过程、发挥的作用五个维度重构,形成如图知识导航图。拥有了这样的结构化知识,在检测中遇到相关问题时,能够快速提取信息,并组织相关信息从多个角度分析和解决问题。

RNA的结构与功能相关知识导航图

2.展评真题 架构关键能力集群

统计近五年高考中涉及RNA结构与功能的试题可总结出:考查RNA结构与功能的情境主要与基因表达、PCR、病毒增殖、分子杂交等主题相关,基本与图中内容一致;设问与生活紧密相关,直指学科核心素养的培育,聚焦科学思维和科学探究。

高考中涉及本专题内容时,失分较多的是原因、理由、方案设计等长句子作答题,常表现出两种失分原因:找不到突破点,无法形成与问题匹配的答案;知道考查的相关知识,但无法用既简洁又准确的语言作答。该专题复习中,可通过精讲精练如下高考试题并进行适当补充练习来架构关键能力。

(2022年全国乙卷,第4题改编)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。

实验组①②③④⑤底物+++++RNA组分++-+-蛋白质组分+-+-+低浓度Mg2++++--高浓度Mg2+---++产物+--+-

根据实验结果可以得出的结论有

。

(答案:蛋白质组分不具有催化活性;在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性)

补充1:RNA催化相关底物转化为相应产物的机理是

。

(答案:降低化学反应所需的活化能)

补充2:欲进一步探究酶P中的RNA是单链,还是双链,请提供实验思路。

(参考答案:检测该RNA中碱基的数量,若腺嘌呤数量等于尿嘧啶数量,胞嘧啶数量等于鸟嘌呤数量,则为双链,反之为单链)

(2019年全国卷Ⅰ,第2题改编)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU,若要在体外合成同位素标记的多肽链,所需的材料组合是

( )

①同位素标记的tRNA

②蛋白质合成所需的酶

③同位素标记的苯丙氨酸

④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸

⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液

A.①②④ B.②③④

C.③④⑤ D.①③⑤

【答案】C

补充:实验中加入除去DNA和mRNA的细胞裂解液,目的是

。

(答案:排除细胞中原有核酸的干扰,同时模拟了细胞中真实环境,其中含有核糖体、tRNA、催化多肽链合成的酶等)

3.体验原创试题 发展学科核心素养

一轮复习后,应注重以新题促素养发展,多进行原创试题的训练。

【原创试题】诱骗受体3是一种肿瘤坏死因子受体,可竞争性地与促进肿瘤细胞凋亡相关因子的配体结合。研究者欲探究小干扰RNA(siRNA)靶向沉默诱骗受体3基因对小鼠结肠癌转移进展的作用,选取无特定病原体的结肠癌裸鼠30只。相关实验过程及结果如下表。(注:脂质体一般作为注射诱骗受体3siRNA的载体)

组别处理观察指标相关实验结果甲组每2天腹腔注射0.9%氯化钠注射液,连续注射7次乙组每2天腹腔注射脂质体+0.9%氯化钠注射液,连续注射7次丙组 肿瘤的生长和转移情况肿瘤细胞呈巢状,细胞膜周围大量吞饮小泡,肿瘤细胞间有内皮细胞团细胞坏死伴粒细胞浸润,较多髓鞘样结构及脂滴,有大量新生管腔未见肝脏及其他器官转移,肿瘤细胞间新生血管、淋巴管及增生内皮细胞团明显减少。部分细胞核裂解为碎块,产生凋亡小体

(1)据题意可推测,诱骗受体3的存在对肿瘤细胞的影响是________(答出1点即可)。

(2)实验中丙组的处理是________,由相关实验结果,可以得出的结论有________。

(3)该项研究的现实意义有________________(答出1点即可)。

(4)基于以上研究,请提出进一步研究的方向:________________(答出1点即可)。

【设计意图】试题素材来源于科研论文,与生活紧密相关,旨在引导学生综合运用所学知识解释生活中的实际问题,重点考查学生理解能力、实验探究能力和创新能力。第(1)问要求学生具有获取和转化信息能力,以物质与信息观、结构与功能观分析问题,属于生命观念水平二的考查;第(2)问的第一空要求学生基于给定的条件,完善实验步骤,属于科学探究水平三的考查;第二空要求学生基于事实和证据,运用归纳的方法概括出生物学结论,属于科学思维水平三的考查;第(3)问要求学生基于特定的情境,运用经分析和综合所得的原理,阐明相关生物学机理的现实意义,属于科学思维水平三、四的考查;第(4)问要求学生具有创新意识和想法,能通过科学实践,尝试解决生活中的实际问题,属于社会责任水平四的考查。

【参考答案】(1)保护肿瘤细胞免于凋亡 (2)每2天腹腔注射诱骗受体3 siRNA+脂质体+0.9%氯化钠注射液,连续注射7次 诱骗受体3 siRNA在小鼠体内可抑制结肠癌细胞生长和转移

(3)为临床治疗提供实验基础和理论依据(或为其他恶性肿瘤的防治提供经验) (4)研发RNA干扰药物用于治疗恶性肿瘤

4.欣赏拓展知识 体验学科真谛

通过梳理教材内容、展评高考真题、体悟原创试题后,可适当接触一些拓展知识,能够拓宽视野,体验学科真谛。关于RNA,常见的种类还有:

(1)核不均一RNA(hnRNA)。是mRNA的前体物,DNA转录形成的直接产物,hnRNA经过一系列的加工,如剪切掉内含子对应碱基序列、5′端加帽和3′端加尾等,之后变成成熟的mRNA。

(2)核内小分子RNA(snRNA)。主要参与细胞核内mRNA的剪切,一般由100～215个核糖核苷酸组成,富含尿嘧啶。常与蛋白质结合以复合物形式存在,成为小核核糖核蛋白颗粒(snRNP)。

(3)核仁小RNA(SnoRNA)。主要作用是参与真核细胞RNA的后加工与修饰,如对RNA的碱基进行甲基化修饰,与rRNA的正确折叠和组装相关。

(4)引导RNA(gRNA)。引导RNA编辑,长度大约是60～80个核苷酸,gRNA的中间位置通常具有一段与被编辑mRNA精确互补的序列,5′端是一个锚定序列,它同非编辑的mRNA序列互补。在编辑时形成一个编辑体,以gRNA内部的序列作为模板进行转录物的校正。

(5)反义RNA(atRNA)。主要是指与mRNA互补的RNA分子,其作用主要是影响基因表达的翻译过程。

RNA的种类还有很多,它们存在于不同生物中,执行不同功能,与生物体内其他物质协调配合,共同完成各项生命活动。