2026年高中生物选择性必修3诺贝尔生理学或医学奖成果解读考核试卷及答案

2026年高中生物选择性必修3诺贝尔生理学或医学奖成果解读考核试卷及答案1.单项选择题（每题2分，共20分）1.12026年诺贝尔生理学或医学奖授予“发现m⁶A动态修饰可逆酶FTO并阐明其在细胞命运决定中的定量作用”的三位科学家。下列哪一实验最直接证明FTO的去甲基化活性依赖于α-酮戊二酸（α-KG）？A.将重组FTO与含有m⁶A的寡核苷酸在缺乏α-KG的缓冲液中孵育，质谱检测m⁶A/mA比值B.敲除小鼠胚胎干细胞FTO基因，Dotblot检测整体m⁶A水平C.过表达FTO突变体H231A，RNA-seq分析转录组变化D.用CRISPR插入FTO-FLAG，免疫荧光观察核定位答案：A1.2若细胞内α-KG浓度下降，FTO活性降低，导致m⁶A累积。下列哪种代谢途径最先受到抑制？A.三羧酸循环B.糖酵解C.脂肪酸β氧化D.戊糖磷酸途径答案：A1.3在FTO敲除（FTO⁻/⁻）小鼠中，m⁶A水平升高，胚胎干细胞向神经分化加速。下列哪条信号通路最可能被m⁶A阅读蛋白YTHDF2介导的mRNA降解所抑制？A.JAK-STATB.BMP-SmadC.NotchD.Wnt-β-catenin答案：C1.4利用LC-MS/MS定量整体m⁶A/A比值时，内标应选用：A.¹³C标记的腺苷B.¹⁵N标记的m⁶AC.²H₃-m⁶AD.¹³C₅-ATP答案：C1.5FTO晶体结构显示其活性口袋含Fe(II)。下列哪种螯合剂可逆性抑制FTO而不影响DNA甲基转移酶DNMT1？A.EDTAB.2,4-吡啶二羧酸C.邻菲罗啉D.去铁胺答案：B1.6若将m⁶A修饰的mRNA注入非洲爪蟾卵母细胞，与未修饰mRNA相比，翻译效率下降40%。该现象主要与哪类蛋白结合有关？A.YTHDF1B.YTHDF2C.YTHDF3D.IGF2BP1答案：B1.7FTO基因rs9939609多态性与肥胖相关。该SNP位于：A.启动子区B.第一内含子C.3′UTRD.外显子6答案：B1.8在单细胞m⁶A测序（sc-m⁶A-seq）中，为克服RNA量低导致的假阴性，最佳策略是：A.线性扩增前进行m⁶A免疫沉淀B.使用随机引物进行RT-PCRC.引入UMI并采用多次退火环扩增D.提高抗体孵育温度至65°C答案：C1.9FTO去甲基化反应产生甲醛。细胞清除甲醛的主要途径是：A.甲醛脱氢酶生成甲酸进入一碳单位池B.直接通过谷胱甘肽转移酶排出C.甲醛裂解酶生成CO₂D.乙醛脱氢酶氧化为乙酸答案：A1.10下列哪项不是m⁶A修饰的“书写器”复合物核心亚基？A.METTL3B.METTL14C.WTAPD.ALKBH5答案：D2.多项选择题（每题3分，共15分；每题有2–3个正确答案，多选少选均不得分）2.1关于FTO与ALKBH5的异同，正确的是：A.均属于AlkB家族B.均依赖Fe(II)和α-KGC.均可去除m⁶AmD.均定位于核斑小体答案：A、B2.2下列哪些技术组合可在单碱基分辨率检测m⁶A？A.m⁶A-CLIPB.miCLIPC.MAZTER-seqD.NanoporedirectRNAsequencing答案：B、C、D2.3在肥胖患者脂肪组织中，FTO风险等位基因携带者表现：A.FTO表达升高B.整体m⁶A水平降低C.PPARγmRNA半衰期缩短D.脂肪分化增强答案：A、B、D2.4下列哪些RNA可发生m⁶A修饰？A.mRNAB.tRNAC.rRNAD.lncRNA答案：A、B、C、D2.5若设计一种FTO抑制剂用于抗肿瘤，需考虑：A.穿过细胞膜能力B.对α-KG竞争性C.对ALKBH5选择性D.对Fe(II)螯合能力答案：A、B、C、D3.填空题（每空1分，共20分）3.1FTO催化m⁶A去甲基化反应，Fe(II)与α-KG结合形成活性中间体，其化学计量比为Fe(II):α-KG:O₂=________:________:________。答案：1:1:13.2整体m⁶A水平常用比值________表示，其计算公式为________。答案：m⁶A/A；3.3YTHDF2通过其________结构域识别m⁶A，介导mRNA降解需招募________复合体。答案：YTH；CCR4-NOT3.4FTO基因敲除导致小鼠出生体重降低________%，该表型可被________转基因挽救。答案：20；FTO-FLAG3.5在神经分化模型中，m⁶A水平升高使________mRNA稳定性下降，导致________信号通路抑制。答案：Hes5；Notch3.6甲醛清除限速酶为________，其辅因子为________。答案：甲醛脱氢酶；NAD⁺3.7sc-m⁶A-seq的UMI长度为________nt，可纠正________误差。答案：10；PCR扩增3.8FTO晶体结构PDB编号为________，其活性口袋深度为________Å。答案：5Y5X；123.9肥胖风险SNPrs9939609创建________转录因子结合位点，增强________表达。答案：C/EBPβ；FTO3.102026年诺贝尔奖得主使用________技术首次在体外重构m⁶A动态可逆，反应温度为________°C。答案：同位素示踪-薄层层析；374.判断题（每题1分，共10分；正确写“T”，错误写“F”）4.1FTO可去除DNA6mA。答案：F4.2m⁶A修饰在RNA3′UTR富集程度高于CDS。答案：T4.3ALKBH5缺失雄性小鼠不育。答案：T4.4FTO抑制剂可用于治疗m⁶A低表达的急性髓系白血病。答案：F4.5m⁶A水平昼夜节律振荡由FTO活性周期变化引起。答案：T4.6Nanopore直接RNA测序无需反转录即可检测m⁶A。答案：T4.7m⁶A修饰降低RNA二级结构稳定性。答案：T4.8FTO去甲基化反应不消耗ATP。答案：T4.9YTHDF1与eIF3相互作用促进翻译起始。答案：T4.10肥胖风险等位基因携带者脑脊液α-KG浓度升高。答案：F5.简答题（每题8分，共24分）5.1概述FTO去甲基化反应的化学机制，并用LaTeX写出总反应式。答案：FTO利用Fe(II)作为辅因子，α-KG作为共底物，O₂作为氧化剂，形成Fe(IV)=O中间体，通过氧原子转移机制羟基化m⁶A的甲基，生成不稳定的半缩醛，随后自发释放甲醛，完成去甲基化。总反应式：A5.2比较m⁶A与DNA5mC在“书写-擦除-阅读”系统中的异同点（列表三项）。答案：1.书写器：m⁶A为METTL3-METTL14复合物，5mC为DNMT1/3A/3B；2.擦除器：m⁶A为FTO/ALKBH5，5mC为TET1/2/3；3.阅读器：m⁶A为YTH家族，5mC为MeCP2。5.3解释为何FTO高表达促进脂肪分化却抑制成骨分化，提供一条信号轴。答案：FTO高表达降低m⁶A水平，稳定PPARγmRNA，激活PPARγ-C/EBPα轴，促进脂肪分化；同时降低RUNX2mRNA稳定性，抑制RUNX2-Osterix轴，抑制成骨分化。6.计算与分析题（共31分）6.1（10分）某实验室用LC-MS/MS测定小鼠胚胎干细胞整体m⁶A水平。获得数据：m⁶A峰面积1.2×10⁶，A峰面积3.0×10⁷，内标²H₃-m⁶A峰面积5.0×10⁵，加入内标量2pmol。计算每μgRNA含m⁶A的pmol数，并评估FTO敲除后变化倍数。答案：校正因子fm⁶A量=A量=RNA总量假设1μg，则m⁶A为4.8pmol/μg。FTO敲除后m⁶A峰面积升至2.4×10⁶，变化倍数==6.2（10分）设计一个体外去甲基化动力学实验。已知FTO酶量固定为50nM，底物RNA浓度梯度0.5–10μM，测得初速度如下表：|[S](μM)|0.5|1|2|4|6|8|10||v(nM/s)|0.21|0.38|0.65|1.02|1.28|1.45|1.58|用Lineweaver-Burkplot求Km与kcat。答案：双倒数作图得直线，斜率=，截距=。线性回归得斜率=1.25s，截距=0.52(nM/s)⁻¹。=6.3（11分）综合题：某肿瘤样本测序显示FTO扩增，m⁶A整体下降35%，YTHDF2表达下调50%。请：a)提出一条导致MYC表达升高的分子机制（图示或文字）；b)设计一个CRISPR-dCas13b-FTO融合实验验证该机制；c)预测该实验对细胞增殖的影响并给出统计方法。答案：a