第6单元 热点情境 5.基因表达调控-【优化探究】2025年高考生物一轮复习高考总复习配套课件（苏教版2019）

第六单元 遗传的分子基础 热点情境 5.基因表达调控 [高考真题例证] (2023·广东卷，17)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，调控机制如图。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。 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。 自由基 (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)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。 RNA聚合　 miRNA (2)转录过程是通过RNA聚合酶，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)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。 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　 (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，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路___________________________________________ __________________________________________________________________________。 通过增加细胞内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 (4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，还能通过增加细胞内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。 [知识归纳提炼] 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的调控。 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。 [巩固演练提升] 1．大肠杆菌可以直接利用葡萄糖，也可以通过合成β-半乳糖苷酶将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖加以利用。如图表示大肠杆菌乳糖代谢基因在转录水平上受到调控的模型。下列说法不正确的是(　　) A．阻遏蛋白与操纵基因结合会抑制结构基因的转录 B．基因lacZ、lacY、lacA共用一套启动子和终止子 C．图示的2个mRNA都有1个起始密码子和1个终止密码子 D．葡萄糖耗尽时β-半乳糖苷酶基因被诱导表达，这种调节可以减少物质和能量的浪费 答案：C 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 3．miRNA是miRNA前体经过加工之 后的一类非编码的具有调控功能的小 RNA分子(18～25个核苷酸)，它含有 一段能够自我配对形成“茎环”结构 的序列(如图所示)。某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成，如图是某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图。下列叙述错误的是(　　) A．miRNA前体是单链RNA分子，且含有氢键 B．miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A与U、T与A、C与G配对 C．在细胞质加工miRNA使其茎环消失可能与磷酸二酯键的断裂有关 D．miRNA抑制W蛋白的合成不是通过miRNA直接与W基因合成的mRNA结合所致 B miRNA前体中含有茎环结构，故 其中含有氢键，A正确；miRNA 与W基因mRNA结合遵循碱基互 补配对原则，即A与U、C与G配 对，RNA中不含碱基T，B错误；在细胞质加工miRNA使其茎环消失可能是切断了一段核苷酸链，与磷酸二酯键的断裂有关，C正确；miRNA抑制W蛋白的合成，是通过单链miRNA与蛋白质结合形成的miRNA蛋白复合物直接与W基因的mRNA结合，从而阻断其翻译所致，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。 $$