第6单元 热点情境系列(06) 基因表达的调控（PPT课件）-【高考领航】2025年高考生物大一轮复习

* * (2023·广东卷)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。 真题例证 * * 回答下列问题： (1)放射刺激心肌细胞产生的____________________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。 (2)前体mRNA是通过____________________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对________________的竞争性结合，调节基因表达。 (3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_________________________________________________________。 (4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路：__________________________________。 * (1)放射刺激心肌细胞，可产生大量自由基，攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)RNA聚合酶能催化转录过程，以DNA的一条链为模板，通过碱基互补配对原则合成前体mRNA。由题图可知，miRNA既能与mRNA结合，降低mRNA的翻译水平，又能与circRNA结合，提高mRNA的翻译水平，故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合，调节基因表达。(3)P蛋白能抑制细胞凋亡，当miRNA表达量升高时，大量的miRNA与P基因的mRNA结合，并将P基因的mRNA降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡。(4)根据以上 * 信息，除了减少miRNA的表达之外，还能通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡。 * 答案：(1)自由基　(2)RNA聚合　miRNA　(3)P蛋白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并将其降解的概率上升，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡　(4)可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡 * 基因表达调控是生物体内基因表达的调节控制，使细胞中基因表达的过程在时间、空间上处于有序状态，并对环境条件的变化作出反应的复杂过程。基因表达的调控可在多个层次上进行，主要表现包括染色质水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平上的调控。 知识拓展 * 1.染色质水平上的调控 基因转录前染色质结构需要发生一系列重要变化，这是基因转录的前提，真核生物的DNA与组蛋白和一些非组蛋白构成染色质结构，染色质又分为常染色质和异染色质。DNA呈现不同凝聚状态的染色质结构，表现出不同的基因表达活性状态。常染色质结构比较松散，DNA局部序列暴露，基因表达处于活性状态。异染色质结构高度致密，DNA被组蛋白结合，染色质的基因表达活性处于阻遏状态。 * 2.转录水平上的调控 该调控是最主要的基因调控方式。转录调控是指以DNA为模板合成RNA的调控，所有的细胞都具有大量序列特异的DNA结合蛋白，这些蛋白能准确地识别并结合到特异的DNA序列，在转录水平上起着开关的作用。该调控重点是在特定组织或细胞中、在特定的生长发育阶段、在特定的机体内外条件下，选择特定基因进行转录表达。 * 3.转录后水平上的调控 转录后调控，这是指基因转录起始后对转录产物进行的一系列修饰、加工等调控行为，主要包括提前终止转录过程，对mRNA前体进行加工剪切，mRNA通过核孔和在细胞质内定位等。 4.翻译水平上的调控 这是基因表达调控的重要环节。翻译的速率和细胞生长的速度之间是密切协调的。在肽链合成的起始、延伸和终止三个阶段中，对翻译起始速率的调控是最重要的，而在翻译的延伸和终止阶段也存在着调控因素。 * 5.翻译后水平上的调控(蛋白质活性的调节) 该调控主要是控制多肽链的加工和折叠，以产生不同功能活性的蛋白质。来自mRNA的遗传信息翻译成蛋白质后，这些蛋白质如何活化并发挥其生物学功能，涉及蛋白质合成后的加工问题。翻译后的加工实际上也具有对基因表达的调控作用。蛋白质的定向与分拣应该是准确无误的，否则细胞的正常生理功能将会出现异常。 * 1.组蛋白是构成真核生物染色体的基本结构蛋白。用聚丙烯酰胺凝胶电泳可以区分5种不同的组蛋白：H1、H2A、H2B、H3和H4。研究发现，核心组蛋白的肽链末端受到多种化学修饰的调控，比如H4末端Lys8(Lys代表赖氨酸)和Lys16的双乙酰化能够招募转录相关蛋白，促进基因表达；而H3的N末端Lys9的甲基化会促进DNA包装蛋白的结合，压缩染色质结构，抑制基因表达。下列相关叙述正确的是(　　) A.大肠杆菌中没有染色体结构，其拟核中的DNA从不与任何蛋白质结合 B.RNA聚合酶能识别DNA上的起始密码子并与之结合，启动基因的转录 * 1.组蛋白是构成真核生物染色体的基本结构蛋白。用聚丙烯酰胺凝胶电泳可以区分5种不同的组蛋白：H1、H2A、H2B、H3和H4。研究发现，核心组蛋白的肽链末端受到多种化学修饰的调控，比如H4末端Lys8(Lys代表赖氨酸)和Lys16的双乙酰化能够招募转录相关蛋白，促进基因表达；而H3的N末端Lys9的甲基化会促进DNA包装蛋白的结合，压缩染色质结构，抑制基因表达。下列相关叙述正确的是(　　) A.大肠杆菌中没有染色体结构，其拟核中的DNA从不与任何蛋白质结合 B.RNA聚合酶能识别DNA上的起始密码子并与之结合，启动基因的转录 情境导练 * C.猪的成熟红细胞在衰老时，控制其凋亡的基因开始表达产生相关蛋白 D.特定的修饰状态可以决定组蛋白的活性，从而决定基因的表达与沉默 * D　大肠杆菌属于原核生物，其细胞中不含染色体结构，但其DNA在复制时可与蛋白质结合，如DNA聚合酶，A错误；RNA聚合酶能识别DNA上的启动子并与之结合，启动基因的转录，B错误；猪的成熟红细胞没有细胞核和细胞器，不含基因，因此其在衰老时不会发生基因表达，C错误；根据题干信息可知，特定的修饰状态可以决定组蛋白的活性，从而决定基因的表达与沉默，D正确。 * 2.真核生物的基因中含有外显子和内含子。细胞核内刚刚转录而来的RNA为前体mRNA，前体mRNA中的内含子在RNA自身以及其他蛋白复合物的作用下被剪切，形成mRNA运出细胞核。如图为前体mRNA的剪切示意图，下列相关叙述正确的是(　　) A.图中的a、c分别为启动子和终止子 转录部分 B.前体mRNA能与核糖体直接结合进 行翻译过程 C.蛋白质复合物具有识别特定核糖核苷酸序列的功能 D.前体mRNA加工形成mRNA的过程发生在细胞质基质中 C * C　启动子和终止子为基因上的调控序列，不能转录出相应的前体mRNA，A错误；前体mRNA需要经过加工形成mRNA，才能与核糖体结合进行翻译过程，B错误；蛋白质复合物具有识别特定核糖核苷酸序列的功能，进而剪切前体mRNA，C正确；前体mRNA加工形成mRNA的过程发生在细胞核中，形成的mRNA运出细胞核进入细胞质基质中，D错误。 * 3.真核细胞中基因表达过程受到多个水平的调控，包括染色质水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平上的调控等，每一水平的调控都会实现基因的选择性表达。如图表示几种调控的原理，下列相关叙述错误的是(　　) 图1 图2 * A.图1中表示转录过程的是②，图2中表示翻译过程的是⑥ B.已分化B细胞中的C、J、D、V等片段编码受体蛋白结构的不同部位，通过图1所示方式产生不同的受体，该过程属于转录水平上的调控 C.由图2可知，Lin-14基因编码的mRNA与miRNA不完全互补配对，从而抑制翻译，该过程属于翻译水平上的调控 D.与DNA复制相比较，④过程特有的碱基互补配对形式是A—U * B　图1中②表示转录形成RNA，图2中⑥表示翻译形成蛋白质，A正确；已分化B细胞中的C、J、D、V等片段编码受体蛋白结构的不同部位，通过DNA选择性重排，先产生不同的mRNA，最终产生不同的蛋白质，属于转录前的调控，B错误；由图2可知，Lin-14基因编码的mRNA与miRNA不完全互补配对，从而抑制翻译，该过程属于翻译水平上的调控，C正确；DNA复制过程中的碱基配对方式为A—T、T—A、C—G、G—C，④转录过程中的碱基互补配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C，则与DNA复制相比较，④过程特有的碱基互补配对形式是A—U，D正确。 * 4.果蝇细胞中含有调控“生物钟”的per基因，表达产物为PER蛋白，PER蛋白在白天会被降解，而到晚上PER蛋白与TIM蛋白绑定后被运输到细胞核中积累，从而抑制per基因的表达。通过这样的机制，PER蛋白持续而周期性地调控着果蝇的“生物钟”。据图分析，下列有关叙述正确的是(　　) * A.图中mRNA从右向左在核糖体中移动 B.per基因能持续地进行复制、转录、翻译以补充被降解的PER蛋白 C.果蝇“生物钟”的调节过程体现了per基因与基因产物之间的相互作用 D.PER-TIM蛋白复合物对per基因表达的调控属于翻译水平的调控 * C　翻译过程中是核糖体沿mRNA移动，A错误；per基因通过转录、翻译以补充被降解的PER蛋白，不涉及per基因的复制，B错误；该过程体现了per基因与基因产物之间的相互作用，C正确；PER-TIM蛋白复合物对per基因表达的调控属于转录水平的调控，D错误。 * 5.基因什么时候表达以及表达水平的高低受多种因素的调控，如图表示三种调控基因表达的途径，且这三种调控途径都直接影响生物的性状，并可遗传给下一代。 * * (1)图中属于表观遗传机制的途径有____________(填序号)，理由是______________________________________。 (2)途径1和途径2分别是通过干扰________________、________________来调控基因表达，正常情况下，通过这两个过程实现了遗传信息从____________________到________________的流动。 (3)依据途径3推测，在神经细胞中，控制呼吸酶合成的基因与组蛋白结合的紧密程度________________(填“高于”“低于”或“等于”)肌蛋白基因，原因是______________________________________________。 * (1)由题图分析，途径1、2、3属于表观遗传机制，其原因是在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。(2)途径1是转录启动区域DNA甲基化，干扰转录，导致基因无法转录，途径2是利用RNA干扰，使mRNA被切割成片段，干扰翻译，导致mRNA无法翻译，转录过程是遗传信息从DNA到mRNA，翻译过程是遗传信息从mRNA到蛋白质，这两个过程实现遗传信息从DNA到蛋白质的流动。(3)依据途径3推测，在神经细胞中，呼吸酶合成基因表达而肌蛋白基因不表达，从而推出控制呼吸酶合成的基因与组蛋白结合的紧密程度低于肌蛋白基因。 * 答案：(1)1、2、3　基因的DNA序列没有发生改变，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化　(2)转录　翻译　DNA　蛋白质　(3)低于　在神经细胞中，呼吸酶合成基因表达而肌蛋白基因不表达 * 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放 $$