第1部分 大概念5 大概念创新应用（word教参）-【优化指导】2025年高考生物二轮复习高中总复习·第2轮（不定项版）

新情境热点命题——基因表达的三级调控 一、DNA水平上的调控 (2024·吉林卷)下图表示DNA半保留复制和甲基化修饰过程。研究发现，50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大。下列叙述正确的是(　　) A．酶E的作用是催化DNA复制 B．甲基是DNA半保留复制的原料之一 C．环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素 D．DNA甲基化不改变碱基序列和生物个体表型 问题 A项 C项 D项 关键信息 题图为DNA半保留复制和甲基化修饰过程，酶E作用前子链未甲基化，作用后子链甲基化 50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大 题图甲基化修饰前后DNA的碱基序列不变 必备知识 DNA半保留复制 同卵双胞胎的遗传物质相同 甲基化修饰是表观遗传的一种情况，会导致生物的表型发生可遗传的变化 解决问题 酶E的作用是催化甲基化修饰 环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素 DNA甲基化不改变碱基序列，但会影响生物的表型 C　解析：据DNA半保留复制和甲基化修饰过程可知，酶E的作用是催化DNA发生甲基化，A错误；DNA半保留复制的原料是脱氧核苷酸，B错误；据题干“50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大”推测，环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素，C正确；DNA甲基化不改变碱基序列，但可能会影响基因表达，进而对生物个体表型产生影响，D错误。 DNA水平上的基因表达调控 真核生物随着生长发育以及在不同的环境条件下，某些基因“开放”，某些基因“沉默”，同时DNA水平规律性变化也参与了生物体发育的调节。主要类型如下： (1)基因修饰：主要包括甲基化修饰及转座子插入等，甲基化影响转录起始。 (2)基因封闭：组蛋白可与DNA链上带负电荷的磷酸基相结合，从而封闭DNA分子，妨碍基因转录。 (3)基因丢失：细胞分化时一些不需要的基因被消除的现象。 (4)基因扩增：基因组中的特定基因在某些情况下复制产生大量拷贝的现象。 (5)基因重排：基因组中某些基因会再组合变化形成第二级基因。 1．(2024·江西南昌模拟)甲基化的双链DNA分子复制产生的新双链中只有亲代链是甲基化的，新合成的子链是非甲基化的，即新合成的子代DNA是半甲基化的。DNMT1(一种DNA甲基化酶)能催化新合成的子链甲基化，物质CFd可在复制时干扰DNMT1的作用。下列说法错误的是(　　) A．基因发生甲基化，可使相同基因的生物体的性状出现差异 B．甲基化的DNA分子的长度和碱基序列均不发生改变 C．表观遗传调控性状是通过改变基因的表达来实现的 D．在双链均甲基化的DNA复制时加入CFd，复制一次后会出现完全去甲基化的DNA D　解析：基因发生甲基化，相应的基因可能无法表达，导致相同基因的生物体的性状出现差异，A正确；甲基化的DNA分子的长度和碱基序列均不发生改变，只是部分碱基发生了甲基化修饰，B正确；表观遗传中，生物体基因的碱基序列没变，但基因的表达和表型发生了变化，即表观遗传调控性状是通过改变基因的表达来实现的，C正确；根据DNA半保留复制的特点可知，在双链均甲基化的DNA复制时加入CFd，复制一次所形成的子代DNA半甲基化，复制两次后会出现完全去甲基化的DNA，D错误。 2．(2024·河北保定三模)已知组蛋白乙酰化与去乙酰化分别由HAT(组蛋白乙酰转移酶)和HDAC(去乙酰化转移酶)催化，组蛋白的乙酰化促进转录，而去乙酰化则抑制转录。如图表示染色质上的组蛋白被乙酰化后成为活性染色质、去乙酰化后成为非活性染色质的过程。下列叙述正确的是(　　) A．组蛋白去乙酰化会影响细胞核和线粒体中基因的转录 B．组蛋白的去乙酰化不会导致表观遗传现象的发生 C．细胞中不可能同时存在HAT和HDAC两种酶 D．与汗腺细胞相比，乳腺细胞中辅助激活因子较活跃 D　解析：线粒体中没有染色质，没有组蛋白，A错误；组蛋白的去乙酰化抑制基因转录，在不影响基因的碱基序列的情况下，影响了基因的表达，可能会导致表观遗传现象的发生，B错误；题干中不能推出细胞中不可能同时存在HAT和HDAC两种酶，C错误；与汗腺细胞相比，乳腺细胞分泌蛋白质的功能强，可知乳腺细胞中辅助激活因子较活跃，促进细胞的转录和表达蛋白质，D正确。 二、转录水平和转录后水平上的调控 （不定项）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)、操纵基因(O，不编码蛋白质)、结构基因等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中乳糖代谢所需酶(结构基因lacZ、lacY、lacA编码)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。下列叙述不正确的是(　　) 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 抓住关键，快速破题，本题的难点是B和C项，分析如下： 问题 B项 C项 关键信息 图中信息：翻译出三种酶 图中信息：RNA聚合酶与启动子的结合 必备知识 翻译需要起始密码子 RNA聚合酶与启动子的结合的方式 解决问题 mRNA Ⅱ 翻译生成三种酶，需三个起始密码子 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 ABC　解析：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。 1．转录水平的调控 (1)原核生物基因表达以操纵子为单位启动或关闭结构基因转录。调节机制如下： ①若缺少乳糖，阻遏蛋白结合到操纵基因上，使结构基因不能转录出mRNA。 ②若存在乳糖，乳糖和调节基因产生的阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白不能再和操纵基因结合，失去阻遏作用，使结构基因转录出mRNA。 (2)真核生物的转录调控是通过顺式作用元件和反式作用因子的相互作用实现的。 ①顺式作用元件：顺式作用元件与特定的功能基因连锁在一起，可同许多与起始转录有关的蛋白因子结合而调控转录。分类如下： a．启动子：启动子是转录起始位点附近启动转录所必需的一段DNA序列。每种启动子分别负责转录不同的基因。 b．增强子：增强子是一段能提高转录效率的DNA序列。 c．沉默子：它是与增强子作用相反的负调控顺式元件。 d．绝缘子：绝缘子通过与特定蛋白的作用可阻断增强子对启动子的激活。 ②反式作用因子：与顺式作用元件结合而影响转录的可扩散蛋白称为反式作用因子。 2．转录后水平调控 (1)mRNA前体的剪切。 (2)mRNA的编辑：在mRNA水平上发生信息改变(碱基取代、插入或缺失)的过程。 (3)mRNA稳定性的调控：mRNA的5端帽子结构和3端poly A尾通过影响mRNA寿命来影响翻译效率。 操纵元是原核细胞基因表达调控的一种组织形式，由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等组成。下图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)合成及调控过程，图中①②表示相关生理过程，mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列相关叙述正确的是(　　) A．启动子是DNA聚合酶的结合部位，终止子的功能是终止基因转录过程 B．过程①进行的场所是细胞核，过程②需要的RNA除mRNA之外还有tRNA和rRNA C．细胞蛋白质缺乏时不利于生长，大肠杆菌可高效合成RP，原因之一是转录与翻译可同时进行 D．细胞中缺乏rRNA时，RP1与mRNA上的RBS位点结合阻止翻译的起始，导致物质与能量的浪费 C　解析：分析题图：图示表示原核细胞中组成核糖体的蛋白质的合成及调控过程，图中①为转录过程，其场所是拟核；②为翻译过程，发生在核糖体上。启动子在基因编码区的上游，是RNA聚合酶的结合部位，终止子的功能是终止基因转录过程，是RNA聚合酶脱离DNA的部位，A错误；原核细胞没有细胞核，只有拟核区，过程①进行的场所最可能是细胞拟核，过程②翻译需要的RNA除mRNA之外还有tRNA和rRNA，B错误；细胞蛋白质缺乏时不利于生长，大肠杆菌可高效合成RP，原因之一是原核细胞边转录边翻译，C正确；细胞中缺乏rRNA时，RBS被封闭，阻止核糖体与mRNA结合，阻止翻译的起始，减少物质与能量的浪费，D错误。 三、翻译水平上的调控 RNA干扰(RNAi)现象的机制如下：双链RNA一旦进入细胞内就会被一个称为Dicer的特定的酶切割成21～23个核苷酸长的小分子干涉RNA(siRNA)。Dicer能特异识别双链RNA，以ATP依赖方式切割由外源导入或者由转基因、病毒感染等各种方式引入的双链RNA，切割产生的siRNA片段与一系列酶结合组成诱导沉默复合体(RISC)。激活的RISC通过碱基配对结合到与siRNA同源的mRNA上，并切割该mRNA，造成蛋白质无法合成(如图所示)。请回答下列问题： (1)RNAi能使相关基因“沉默”，其实质是遗传信息传递中的________过程受阻。通过Dicer切割形成的siRNA使基因“沉默”的条件是siRNA上有__________________的碱基序列。 (2)如果将单链RNA注入细胞，________(填“能”或“不能”)引起RNA干扰现象，原因是______________________________________。 (3)RNAi可用于病毒性疾病的治疗。其过程是人们通过合成一段针对特定病毒基因的____________，并将之导入该病毒感染的细胞，抑制病毒______________，从而抑制病毒的繁殖。 本题难点是突破(1)和(2)题，分析如下： 问题 (1)题 (2)题 关键信息 激活的RISC通过碱基配对结合到与siRNA同源的mRNA上，并切割该mRNA，造成蛋白质无法合成 双链RNA一旦进入细胞内就会被一个称为Dicer的特定的酶切割，Dicer能特异识别双链RNA 必备知识 蛋白质合成的翻译途径 酶的专一性 解决问题 mRNA被切割，无法作为翻译的模板 由于酶的专一性，Dicer无法切割单链RNA 答案：(1)翻译　与mRNA互补配对 (2)不能　Dicer只能识别双链RNA，不能识别单链RNA (3)双链RNA分子　相关基因的表达 解析：(1)激活的RISC通过碱基配对结合到与干涉RNA同源的mRNA上，并切割该mRNA，而mRNA是翻译的模板，因此RNAi能使相关基因“沉默”的实质是使遗传信息传递中的翻译过程受阻；只有复合体(RISC)上的siRNA有与其同源的mRNA互补配对的碱基序列时，其才能使基因“沉默”。(2)由于Dicer只能特异识别双链RNA，不能识别单链RNA，因此将单链RNA注入细胞，不会出现RNA干扰现象。(3)根据题干信息“Dicer能特异识别双链RNA”，因此人们可以通过合成一段针对特定病毒基因的双链RNA分子，导入该病毒感染的细胞，抑制病毒相关基因的表达，从而抑制病毒的繁殖。 1．RNA干扰(RNAi)：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。 2．磷酸化/去磷酸化的调控：在蛋白质合成过程中很多酶和蛋白因子的活性受到磷酸化和去磷酸化的调控。 3．无义介导的mRNA衰减：是一种细胞内重要的RNA质量控制机制，可以确保含有提前终止密码子的mRNA被迅速清除，避免错误的mRNA翻译而生成毒性截短蛋白，保证机体的正常运行。 研究发现，当细胞中缺乏氨基酸时，负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。如图是缺乏氨基酸时，tRNA调控基因表达的相关过程。下列相关叙述正确的是(　　) A．过程①仅可以产生tRNA、mRNA两种RNA B．终止密码子与a距离最近，a结合过的tRNA最少 C．细胞缺乏氨基酸时，空载tRNA既抑制转录也抑制翻译 D．细胞缺乏氨基酸时，该调控机制不利于氨基酸的调配利用 C　解析：过程①是DNA合成RNA的过程，为转录过程，该过程可以产生tRNA、rRNA、mRNA三种RNA，A错误；根据肽链的长度可知，翻译的方向是从右向左，因此终止密码子与a距离最近，a核糖体翻译出的肽链最长，a结合过的tRNA最多，B错误；由题图可知，细胞缺乏氨基酸时，空载tRNA既抑制转录也抑制翻译，C正确；细胞缺乏氨基酸时，该调控机制利于氨基酸的调配利用，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$