专题四 命题新情境四 基因表达的调控-【衡中学案】2026年高考生物二轮总复习学案（多选版）

079 命题新情境四基因表达的调控 1.基因表达的转录调控 (1)转录增强调控：其他因素调控使相关基因转录增强，如下图中组蛋白修饰后与DNA结合紧密程度发生改 变，若结合程度变小，则促进基因表达属于转录增强调控。 (2)转录抑制调控：其他因素调控使相关基因转录抑制。如诱导物诱导的阻遏蛋白对基因表达的调控、基因甲 基化导致的基因不表达等均为转录抑制调控。 转录启动区域 转录启动区域 甲基化 途径1 未甲基化 DNA甲基化 品基因 ·表达 服旺基因 组蛋白DN8 一不表达 QQ96 染色体 或现政现 途径2 组蛋白与DNA结合的紧密程度发生改变， 组蛋白修饰 从而促进或关闭相关基因的表达 2.基因表达的转录后调控 (I)RNA干扰：mRNA转录后不能翻译，如图所示为miRNA导致的靶基因mRNA不翻译，进而被降解。 切割 Dicer酶 发夹普 双链RNA Argonaute蛋白 结构 miRNA 前体 miRNA 细胞质 沉默复合体 细胞核 结合 ① 000 miRNA基因 核膜 靶基因mRNA mRNA降解 (2)蛋白质加工水平的调控：蛋白质分子的功能依赖于特定的空间结构，肽链合成后的加工与基因能否表达出 特定的遗传性状密切相关。 〉命题演练 1.(2024·杭州模拟)大肠杆菌乳糖操纵子包括4类基因，其中结构基因能通过转录、翻译使细胞产生一定的酶系 统和结构蛋白。乳糖操纵子包含3个结构基因：lacZ、lacY、lacM,分别产生图2中相对应的酶，而结构基因的上 游有3个对结构基因起调控作用的基因，其中基因P启动转录、基因O起着“开关”的作用，调控结构基因表 达，基因I能够调节操纵基因0状态，从而对“开关”起着控制作用。在只含葡萄糖或乳糖条件下基因表达如图 1、2所示，下列说法正确的是 调节基因 操纵基因 结构基因 5 I P 0 Y 0 Z YA a链 B链 ① RNa mRNA I- 阻遏蛋白 聚合酶 ② mRNA RNA 与操纵基 聚合酶 因组合 乳糖 ④ △ 阻遏蛋白 阻遏蛋白 酶a酶b 酶C 图1只含葡萄糖条件下的基因表达 图2只含乳糖条件下的基因表达 A.mRNA I和mRNAⅡ合成后由核孔进入细胞质与核糖体结合 B.在只含葡萄糖条件下，阻遏蛋白会在翻译水平上抑制结构基因表达 C.在乳糖操纵子调控下，乳糖被分解后可导致结构基因不表达 D.每个结构基因的首、尾端都存在起始密码子和终止密码子 2.(2024·苏州模拟)真核生物mRNA甲基化的位点集中在 核糖体 mRNA mRNA的5'端，称5'帽子(5'cap),可使mRNA免受抗病毒 免疫机制的破坏；3'端有一个含100~200个A的特殊结 构，称poly A尾，但对应基因的尾部却没有T串序列（许多 5'cap polyA尾 T碱基形成的序列)。如图表示真核生物某翻译过程，有关 分析错误的是 080 A.mRNA甲基化属于转录后水平上基因表达调控 B.5'帽子和poly A尾是对应基因直接转录形成的 C.帽子结构有助于核糖体对mRNA识别和结合 D.可通过对mRNA加帽，提升mRNA疫苗效能 3.(2025·湖南卷)基因W编码的蛋白W能直接抑制核基因P和M转录起始。P和M可分别提高水稻抗虫性和 产量。下列叙述错误的是 A.蛋白W在细胞核中发挥调控功能 B.敲除基因W有助于提高水稻抗虫性和产量 C.在基因P缺失突变体水稻中，增加基因W的表达量能提高其抗虫性 D.蛋白W可能通过抑制RNA聚合酶识别基因P和M的启动子而发挥作用 4.(2024·随州模拟)大肠杆菌色氨酸操纵子可以控制色氨酸 操纵子 合成途径中酶的合成，高水平的色氨酸与阻遏蛋白结合后形 RNA 成阻遏蛋白一色氨酸复合物，复合物与操纵基因紧密结合会 调节聚合酶操纵 基因结合位点基因基因A B C D E 抑制其转录，当色氨酸水平低时，阻遏蛋白以一种非活性形 式存在（无活性）。调节机制如图所示，回答下列问题： mRNA MRNA (1)大肠杆菌色氨酸操纵子的基本组成单位是 酶1酶2酶3酶4酶5 阻遏蛋白● ,mRNA中 构成其 无活性 有活性 ●色氨酸 色氨酸合成途径 基本骨架。 (2)研究发现，大肠杆菌有5个与色氨酸合成有关的基因。缺乏色氨酸时，这些基因通过 过程合成相关酶。大肠杆菌对色氨酸需求的响应十分高效，原因之一是没有核膜的界限 (3)真核生物转录的原始NA往往含有无效的核苷酸片段，需要经相关酶切除后再与核糖体结合，否则会形成 异常的mRNA。若异常mRNA合成了蛋白质，则该蛋白质的氨基酸数目 (填“一定”或“不一定”) 比正常蛋白质的多，理由是 (4)如果合成的酶1为一条多肽链，其中共有150个肽键，则合成该肽链共需 个氨基酸，控制合成该多 肽链的基因A至少应有个碱基。 (5)研究发现，当培养基中含少量色氨酸时，大肠杆菌能合成与色氨酸合成有关的酶，结合图示分析原因是 5.(2024·沧州模拟)小鼠组织中的胰岛素样生长因子2(IGF-2)是一种单链多肽分子，对个体生长发育具有重 要作用。图甲为1gf-2基因表达的有关示意图。当1g-2突变为gf-2m后会失去原有功能，产生矮小型小 鼠。基因组印记是在生物界中普遍存在的，由亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象。图乙 为研究基因组印记的有关杂交实验。 IGF-2 g52基因 Igf-2 Igf-2x 9 Igf-2m Igf-2m →正常型小鼠 M mRNA 正在合成的多肽链 ♀1g-2lg-2×o1g-2m1g-2m→矮小型小鼠 甲 乙 (1)Igf-2基因与Igf-2m基因的根本区别是 (2)过程①在生物学上称为 ,若对细胞中的尿嘧啶进行放射性标记，则图甲所示过程中具有放射性标 记的物质或结构有 0 (3)研究基因组印记发现，基因的碱基序列不变，但表达水平发生可遗传变化，这种现象称为 DNA甲基化是基因组印记重要的方式之一，甲基化在体细胞中会保持终生，形成配子时甲基化模式会重新 设定。DNA没有甲基化时基因正常表达，发生甲基化时基因表达受到抑制。据此解释图乙正反交实验结 果不同的原因： 温馨提示：复习至此，请做练案[4组蛋白乙酰化使染色体中蛋白质与DNA形成的结构变得松 散，使RNA聚合酶可以更容易地与DNA结合，促进转录过程： 检验基因转录形成的mRNA,可以用PCR技术进行检验。②实 验的目的是探究GPX3基因表达的调控机制是“DNA甲基化” 还是“组蛋白修饰”，如果GPX3基因的异常表达与“DNA甲基 化”有关，那么使用去甲基化药物(A药)处理患者的粒细胞后， GPX3基因的表达量就会增加；如果GPX3基因的异常表达与 “组蛋白修饰”有关，那么使用组蛋白乙酰化酶抑制剂(B药)处 理患者的粒细胞，GPX3基因的表达量就会减少；所以可以用去 甲基化药物(A药)和组蛋白乙酰化酶抑制剂(B药)处理患者 的粒细胞。④由图3所示，当使用A药之后，GPX3基因的表达 量增加，使用B药之后，GPX3基因的表达量不变，故可推测 GPX3基因表达的调控机制是“DNA甲基化”。 命题新情境四 1.C由题可知，图1、图2是大肠杆菌相关基因表达示意图，大 肠杆菌是原核生物，没有核孔，A错误；由图可知，在只含葡萄 糖条件下，阻遏蛋白会与操纵基因O结合，阻碍RNA聚合酶 与基因P结合，在转录水平上抑制结构基因的表达，B错误： 由图2可知，如果乳糖与阻遏蛋白结合，使其空间结构改变而 失去功能，则结构基因表达，合成乳糖代谢酶，催化乳糖分解， 乳糖被分解后又可导致结构基因不表达，C正确：起始密码子 和终止密码子均位于RNA上，而结构基因是DNA片段，其 首、尾端不存在起始密码子和终止密码子，D错误。 2.B mRNA甲基化影响了翻译过程，则属于转录后水平上基因 表达调控，A正确；poly A尾对应基因的尾部没有T串序列，则 polyA尾不是对应基因直接转录形成的，B错误；5'帽子结构 可使mRNA免受抗病毒免疫机制的破坏，维持mRNA的稳 定，则帽子结构有助于核糖体对mRNA识别和结合，C正确； 5'帽子可使RNA免受抗病毒免疫机制的破坏，则通过对 mRNA加帽，可提升mRNA疫苗效能，D正确。 3.C因为蛋白W能抑制核基因P和M的转录起始，转录发生 在细胞核中，所以蛋白W在细胞核中发挥调控功能，A正确； 敲除基因W后，就不会有蛋白W抑制核基因P和M的转录 起始，P和M能正常表达，有助于提高水稻抗虫性和产量，B 正确；在基因P缺失突变体水稻中，本身就没有基因P,增加 基因W的表达量也无法提高其抗虫性，因为没有基因P来发 挥提高抗虫性的作用，C错误：转录起始需要RNA聚合酶识 别基因的启动子，蛋白W能抑制核基因P和M转录起始，可 能是通过抑制RNA聚合酶识别基因P和M的启动子而发挥 作用，D正确。 4.(1)脱氧核糖核苷酸核糖和磷酸交替连接 (2)转录和翻译（表达）转录和翻译同时发生 (3)不一定未切除的核苷酸片段可能会有终止密码子，引起 终止密码子提前出现 (4)151906 (5)培养基中含少量色氨酸时，阻遏蛋白以非活性形式存在， 不能与操纵基因结合抑制其转录，操纵基因能正常表达合成 与色氨酸合成有关的酶 【解析】(1)大肠杆菌色氨酸操纵子是DNA的一段序列，故 基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，RNA是单链结构，核糖和 磷酸交替连接构成其基本骨架。(2)大肠杆菌是原核生物，没 有以核膜为界限的细胞核，细胞内的转录和翻译过程同时进 行。当缺乏色氨酸时，阻過蛋白以一种非活性形式存在（无活 性)，RNA聚合酶可以结合到启动子上，细胞内5个与色氨酸 合成有关的基因开始转录和翻译过程合成出酶1、酶2、酶3 34 酶4和酶5，催化色氨酸的合成。(3)若异常RNA未切除的 核苷酸片段中含有终止密码子，核糖体移动到终止密码子所 在位置时，翻译会提前停止，得到的蛋白质的氨基酸数目比正 常蛋白质的氨基酸数目少，若没有终止密码子，得到的蛋白质 的氨基酸数目比正常蛋白质的氨基酸数目多，故若异常RNA 合成了蛋白质，则该蛋白质的氨基酸数目不一定比正常蛋白 质的多。(4)如果合成的一条多肽链中共有150个肽键，根据 氨基酸数=肽键数+肽链数，氨基酸为150+1=151个：根据 基因中碱基数：mRNA中碱基数：多肽中氨基酸数=6： 3：1,该基因转录形成的mRNA至少有151×3=453个碱基， 控制合成该肽链的基因至少应有碱基数为151×6=906个。 (5)培养基中含少量色氨酸时，阻遏蛋白以一种非活性形式存 在（无活性），不能与操纵基因结合抑制其转录，操纵基因能 正常表达合成与色氨酸合成有关的酶，细胞中色氨酸的合成 增加，色氨酸的浓度增加，这是一种负反馈调节。 5.(1)DNA的碱基（脱氧核苷酸）序列不同 (2)转录mRNA、tRNA和rRNA(或mRNA、tRNA和核糖体) (3)表观遗传在雄鼠的精母细胞中Igf-2基因或Igf-2m 基因未甲基化，基因正常表达，在唯鼠的卵母细胞中Ig-2基 因或lgf-2m基因被甲基化不能表达 【解析】(1)lgf-2基因与Ig-2m基因的根本区别是DNA 的碱基（脱氧核苷酸）序列不同。(2)过程①是以DNA为模 板合成mRNA的过程，在生物学上称为转录，尿嘧啶是RNA 特有的碱基，若对细胞中的尿嘧啶进行放射性标记，则图甲所 示过程中具有放射性标记的物质或结构有mRNA、tRNA和 RNA(mRNA、NA和核糖体)。(3)表观遗传是指基因的碱 基序列不变，但表达水平发生可遗传变化的现象。DNA甲基 化是基因组印记重要的方式之一，甲基化在体细胞中会保持 终生，形成配子时甲基化模式会重新设定。DNA没有甲基化 时基因正常表达，发生甲基化时基因表达受到抑制。在雄鼠 的精母细胞中Ig-2基因或Ig-2m基因未甲基化，基因正 常表达，在雌鼠的卵母细胞中Igf-2基因或lgf-2m基因被 甲基化不能表达，故乙正反交实验结果不同。 专题五遗传的基本规律与伴性遗传 融会贯通构建知识网络 ①假说②演绎推理③实验④等位基因分离⑤减数分裂 I后期⑥非同源染色体上非等位基因自由组合⑦减数分裂 I后期⑧有性⑨核基因遗传⑩萨顿①摩尔根②伴X 染色体显性遗传B伴Y染色体遗传④染色体异常遗传病 ⑤产前诊断 概念辨析筛查知识漏洞 1.提示：×玉米是单性花、雌雄同体的植物，可以自交。 2.提示：×如果发生基因突变或同源染色体交换片段，姐妹染 色单体上也可能出现等位基因，这样的等位基因会在减数分 裂Ⅱ后期发生分离。 3.提示：V 4.提示：V 5.提示：×基因重组指的是控制不同性状的基因的重新组合， Aa为等位基因，不发生基因重组。 6.提示：×具有两对相对性状的纯合亲本杂交，若控制两对性 状的基因满足自由组合定律，则双显性纯合亲本与双隐性纯 合亲本杂交的F,中重组类型占3/8，两种单显性亲本杂交的 F,中重组类型占5/8：若控制两对性状的基因位于一对染色体 4