2025年上學(xué)期高三生物轉(zhuǎn)錄組學(xué)基礎(chǔ)概念試題一、選擇題（每題2分，共20分）轉(zhuǎn)錄組的時空特異性是指（）A.同一細胞在不同生長時期基因表達完全相同B.不同組織細胞表達的基因數(shù)量和種類存在差異C.轉(zhuǎn)錄組包含生物體全部DNA序列的遺傳信息D.轉(zhuǎn)錄過程僅發(fā)生在細胞核中且不受環(huán)境因素影響下列關(guān)于轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制的敘述，錯誤的是（）A.兩者均以DNA為模板，遵循堿基互補配對原則B.轉(zhuǎn)錄需要RNA聚合酶，DNA復(fù)制需要DNA聚合酶C.轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是單鏈RNA，DNA復(fù)制的產(chǎn)物是雙鏈DNAD.轉(zhuǎn)錄時DNA雙鏈完全解旋，復(fù)制時僅局部解旋形成復(fù)制叉RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄過程中的作用不包括（）A.識別并結(jié)合基因啟動子區(qū)域B.催化核糖核苷酸之間形成磷酸二酯鍵C.切割RNA前體形成成熟mRNAD.沿DNA模板鏈移動并合成RNA鏈真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后加工過程不包括（）A.在5'端添加7-甲基鳥嘌呤帽結(jié)構(gòu)B.在3'端添加多聚腺苷酸尾（Poly-A尾）C.切除內(nèi)含子并連接外顯子D.以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)下列技術(shù)中可用于分析轉(zhuǎn)錄組差異表達的是（）A.基因芯片技術(shù)（cDNA芯片）B.限制性內(nèi)切酶切割技術(shù)C.單克隆抗體制備技術(shù)D.顯微注射技術(shù)關(guān)于轉(zhuǎn)錄組學(xué)與基因組學(xué)的區(qū)別，正確的是（）A.基因組學(xué)研究基因表達的時空特異性，轉(zhuǎn)錄組學(xué)不涉及B.轉(zhuǎn)錄組學(xué)可動態(tài)反映細胞功能狀態(tài)，基因組學(xué)為靜態(tài)遺傳信息C.兩者均需對DNA進行測序分析D.基因組在不同細胞中存在差異，轉(zhuǎn)錄組則完全一致某種細菌在高鹽環(huán)境下，其轉(zhuǎn)錄組中表達量顯著上升的基因最可能是（）A.與有氧呼吸相關(guān)的基因B.與DNA復(fù)制相關(guān)的基因C.與離子轉(zhuǎn)運相關(guān)的基因D.與光合作用相關(guān)的基因Rho因子在轉(zhuǎn)錄終止中的作用是（）A.識別終止子序列并與RNA結(jié)合，促使RNA聚合酶脫離模板B.切割RNA鏈形成成熟的mRNAC.催化mRNA的加帽和加尾反應(yīng)D.維持DNA模板鏈的穩(wěn)定性下列關(guān)于RNA-seq技術(shù)的敘述，錯誤的是（）A.可對全基因組轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進行高通量測序B.能檢測低豐度表達的基因和新轉(zhuǎn)錄本C.無需設(shè)計探針，可直接獲取序列信息D.只能分析mRNA，無法檢測非編碼RNA表觀遺傳調(diào)控對轉(zhuǎn)錄的影響體現(xiàn)在（）A.改變DNA的堿基序列B.通過DNA甲基化或組蛋白修飾調(diào)控基因表達C.僅發(fā)生在胚胎發(fā)育階段，成年后不再改變D.與環(huán)境因素?zé)o關(guān)，完全由遺傳因素決定二、填空題（每空1分，共15分）轉(zhuǎn)錄組是指一個細胞或組織在特定條件下所能轉(zhuǎn)錄的________的總和，其核心是研究________水平的基因表達規(guī)律。轉(zhuǎn)錄過程中，DNA模板鏈與RNA新鏈的堿基配對規(guī)則為：A-U、、C-G、。真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工包括________、加帽、加尾和________，其中________可增強mRNA的穩(wěn)定性并參與翻譯起始?；虮磉_的時空特異性體現(xiàn)在：同一細胞在不同________及不同________下，基因表達模式存在差異；不同組織細胞通過表達________的基因來實現(xiàn)功能分化。轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)主要分為基于________的芯片技術(shù)和基于________的測序技術(shù)，其中RNA-seq技術(shù)的優(yōu)勢是能檢測________和________。三、簡答題（共35分）（10分）簡述轉(zhuǎn)錄的基本過程，包括起始、延伸和終止三個階段的關(guān)鍵事件。（1）起始階段：RNA聚合酶識別并結(jié)合基因啟動子區(qū)域，DNA雙鏈局部解旋形成轉(zhuǎn)錄泡，起始位點的核苷酸按照堿基互補配對原則與模板鏈結(jié)合。（2）延伸階段：RNA聚合酶沿DNA模板鏈（3'→5'方向）移動，依次添加核糖核苷酸，催化形成磷酸二酯鍵，RNA鏈從5'→3'方向延伸。（3）終止階段：當RNA聚合酶遇到終止子序列時，轉(zhuǎn)錄復(fù)合體解體，RNA鏈釋放；原核生物中可能依賴Rho因子識別終止信號，真核生物則通過多聚腺苷酸化信號終止轉(zhuǎn)錄。（8分）比較原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄過程的主要差異。|特征|原核生物|真核生物||--------------|-----------------------------------|-----------------------------------||轉(zhuǎn)錄場所|細胞質(zhì)|主要在細胞核||RNA聚合酶|1種（全酶含σ因子）|3種（RNApolⅠ、Ⅱ、Ⅲ分別負責(zé)不同RNA合成）||轉(zhuǎn)錄后加工|無（mRNA直接用于翻譯）|需剪接、加帽、加尾等復(fù)雜加工||終止機制|Rho因子依賴或內(nèi)在終止子|多聚腺苷酸化信號介導(dǎo)|（9分）分析轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究中的兩個應(yīng)用案例，并說明其原理。（1）腫瘤分型與診斷：通過比較癌細胞與正常細胞的轉(zhuǎn)錄組差異，篩選特異性表達基因（如三陰性乳腺癌中某些定植細菌抑制免疫監(jiān)視相關(guān)基因的表達），建立分子標簽用于疾病分型和早期診斷。（2）遺傳病機制研究：對自閉癥患者腦組織轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，多個基因的差異表達可能導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育異常，其表達譜可作為早期診斷的分子標志，彌補傳統(tǒng)臨床評估的局限性。（8分）某研究團隊對低溫脅迫下的水稻幼苗進行轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)120個基因表達量顯著上調(diào)。請設(shè)計實驗驗證其中3個基因是否確實參與低溫響應(yīng)（寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果）。實驗思路：①選取3個目標基因（A、B、C），構(gòu)建基因敲除或RNA干擾（RNAi）水稻株系；②將野生型和突變體水稻置于低溫（4℃）處理，在0h、6h、24h采集葉片樣本；③通過qPCR檢測目標基因的表達量，測定丙二醛（MDA）含量（膜損傷指標）和脯氨酸含量（抗逆指標）；預(yù)期結(jié)果：若目標基因參與低溫響應(yīng)，則突變體在低溫下的MDA含量高于野生型，脯氨酸含量低于野生型，且目標基因表達量顯著降低。四、綜合題（共30分）背景資料：研究發(fā)現(xiàn)，高糖環(huán)境會導(dǎo)致糖尿病患者角膜細胞功能異常。某團隊通過轉(zhuǎn)錄組測序比較了正常角膜細胞與高糖處理細胞的基因表達差異，部分結(jié)果如下表所示（FC為差異倍數(shù)，F(xiàn)C>2為顯著上調(diào)，F(xiàn)C<0.5為顯著下調(diào)）：基因名稱功能描述FC（高糖/正常）GST抗氧化應(yīng)激0.3VEGF血管生成相關(guān)3.5SOD清除活性氧0.4COL4A1細胞外基質(zhì)合成2.8請回答下列問題：（6分）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，指出高糖環(huán)境下角膜細胞的兩個主要代謝異常，并推測其對細胞功能的影響。（1）抗氧化能力下降：GST和SOD基因顯著下調(diào)，導(dǎo)致活性氧積累，加劇細胞氧化損傷；（2）血管生成和基質(zhì)合成異常：VEGF和COL4A1基因顯著上調(diào)，可能促進角膜新生血管形成和纖維化，破壞角膜透明性。（8分）從轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)角度，說明該團隊如何通過RNA-seq獲得上述差異表達基因（寫出關(guān)鍵步驟）。①提取正常和高糖處理細胞的總RNA，富集mRNA；②反轉(zhuǎn)錄合成cDNA，構(gòu)建測序文庫；③利用高通量測序平臺（如Illumina）進行RNA-seq，獲得原始測序數(shù)據(jù)；④數(shù)據(jù)質(zhì)控后，與參考基因組比對，計算基因表達量（如FPKM值）；⑤通過差異分析（如DESeq2）篩選FC>2或<0.5且P<0.05的基因，得到差異表達基因列表。（8分）基于上述結(jié)果，提出一個探究高糖誘導(dǎo)角膜病變機制的假說，并設(shè)計實驗驗證（寫出假說、自變量、因變量及檢測指標）。假說：高糖通過抑制抗氧化基因（如GST、SOD）表達，導(dǎo)致活性氧積累，進而激活VEGF等促血管生成基因，引發(fā)角膜病變。實驗設(shè)計：自變量：是否添加抗氧化劑（如N-乙酰半胱氨酸，NAC）；因變量：VEGF基因表達量、活性氧水平、角膜細胞凋亡率；檢測指標：qPCR檢測VEGFmRNA水平，流式細胞術(shù)檢測活性氧含量，TUNEL法檢測細胞凋亡率。（8分）結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)的特點，分析其在研究基因表達調(diào)控中的優(yōu)勢，并指出該技術(shù)的局限性。優(yōu)勢：①可在整體水平動態(tài)反映基因表達的時空特異性；②無需預(yù)先知道基因序列，能發(fā)現(xiàn)新基因和可變剪接體；③靈敏度高，可檢測低豐度表達基因；局限性：①只能反映轉(zhuǎn)錄水平的變化，無法直接代表蛋白質(zhì)水平；②數(shù)據(jù)量大，需復(fù)雜的生物信息學(xué)分析；③易受RNA降解、樣本異質(zhì)性等因素影響。參考答案及評分標準選擇題：1-B，2-D，3-C，4-D，5-A，6-B，7-C，8-A，9-D，10-B填空題：所有RNA；RNAT-A；G-C剪接；編輯；Poly-A尾生長時期；環(huán)境條件；特異性雜交；測序；新基因