2023届高三二轮复习生物：新情境微专题3：基因表达的调控(操纵元、siRNA、分子伴侣)和表观遗传

2023届高三生物二轮复习新情境微专题3 基因表达的调控（操纵元、siRNA、分子伴侣）和表观遗传 一、基因表达的调控(操纵元、RNA干扰、分子伴侣等) 【典例剖析】 例：操纵子是基因表达调控的一段序列,它由调节基因(I)、启动子(P)①、操纵基因(O,不编码蛋白质)、结构基因等部分组成。如图表示大肠杆菌②细胞中乳糖代谢所需酶(结构基因lacZ、lacY、lacA编码)③的合成及调控过程。图甲表示环境中没有乳糖时,结构基因的表达被“关闭”的调节机制;图乙表示环境中有乳糖时,结构基因的表达被“打开”的调节机制④。下列叙述正确的是 (　　) A.图甲中阻遏蛋白的mRNA在细胞核中转录形成 B.图乙中体现了一个mRNA上只有一个起始密码子 C.图乙中RNA聚合酶通过碱基互补配对与启动子准确结合 D.上述调节机制说明,环境条件可影响基因的选择性表达 [思维流程] 问题 思维落点　 情境扫描 信息解码　 A项 转录的场所 ② 原核细胞没有细胞核 B项 起始密码子的作用 图乙+③ mRNAⅡ翻译生成三种酶,需三个起始密码子 C项 RNA聚合酶及启动子的关系 ①+图乙 启动子(为双链DNA片段)+RNA聚合酶(为蛋白质)→RNA聚合酶不通过碱基配对与启动子结合 D项 环境条件可影响基因表达 ④+图 甲+图乙 环境中有乳糖→阻遏蛋白不与启动子结合→RNA聚合酶与启动子结合→基因表达 【解析】选D。大肠杆菌为原核生物,细胞中没有真正的细胞核,因此,图甲中阻遏蛋白的mRNA不可能在细胞核中转录形成,A错误。图乙中一个mRNA为模板指导合成了三种酶,该图示说明一个mRNA上含有不止一个起始密码子,B错误。RNA聚合酶的化学本质是蛋白质,其结构中不存在碱基,因此,图乙中RNA聚合酶不是通过碱基互补配对与启动子准确结合的,C错误。图甲表示环境中没有乳糖时,与乳糖代谢有关的基因被“关闭”;图乙表示环境中有乳糖时,与乳糖代谢有关的基因被“打开”,这种调节机制的存在说明环境条件可影响基因的选择性表达,D正确。 【情境原理】 1.转录水平的调控——操纵子: (1)操纵子:原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵子通常由 2个以上的编码蛋白质的结构基因与启动子、操纵基因以及其他调节基因成簇串联组成。 (2)调节过程(以乳糖操纵子为例): ①无诱导物存在时(如图一),阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了RNA聚合酶与启动子的结合,使得结构基因不能正常转录。 ②诱导物(乳糖)存在时(如图二),诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白结构改变,不能与启动子结合,则RNA聚合酶结合到启动子上并启动结构基因的表达。 2.翻译水平的调控——RNA干扰: (1)RNA干扰(RNAi):RNA干扰是有效沉默或抑制目标基因表达的过程,指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解,从而导致靶基因的表达沉默,产生相应的功能表型缺失的现象。RNA干扰由转运到细胞质中的双链RNA激活,沉默机制可导致由小干扰RNA(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)诱导实现靶mRNA的降解,或者通过小RNA(miRNA)诱导特定mRNA翻译的抑制。 (2)RNAi具有的特征。 ①是转录后(翻译)水平的基因沉默机制。 ②具有很高的特异性,只降解与之序列相应的单个内源基因的mRNA。 ③RNAi抑制基因表达具有很高的效率,而且相对很少量的dsRNA分子(数量远远少于内源mRNA的数量)就能完全抑制相应基因的表达。 ④RNAi抑制基因表达的效应可以穿过细胞界限,在不同细胞间长距离传递和维持信号甚至传播至整个有机体以及可遗传等特点。 ⑤dsRNA不得短于21个碱基,并且长链dsRNA也在细胞内被Dicer酶切割为21 bp左右的siRNA,并由siRNA来介导mRNA切割。 3.翻译后水平的调控——分子伴侣: (1)分子伴侣:是一类协助细胞内分子组装和协助蛋白质折叠的蛋白质,又称为伴侣蛋白,主要有热休克蛋白和伴侣蛋白两大类。 (2)分子伴侣的主要作用。 ①参与新生肽链的折叠与装配。 ②参与蛋白运送。 ③修复热变性蛋白。 【强化练习】 miRNA是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA,长度为19~25个核苷酸。不同miRNA在个体发育的不同阶段产生。miRNA通过与靶mRNA结合或引起靶mRNA的降解,进而特异性影响相应基因的表达。请根据材料判断下列相关说法正确的是 (　　) A.miRNA指导合成的肽链最多含有8个氨基酸 B.miRNA的合成不需要RNA聚合酶的参与 C.miRNA在转录阶段特异性影响基因的表达过程 D.不同miRNA在个体发育不同阶段产生,与细胞分化有关 【解析】选D。根据题意可知,miRNA是非编码RNA,故不