【课件】2024届高三生物二轮复习：微专题四基因表达调控

微专题四基因表达调控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。典例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。下列相关叙述中，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√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。典例2

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。如图是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√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。典例3

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√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。典例4

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、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蛋白的合成是通过miRNA直接与W基因合成的mRNA结

合所致√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。典例5

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√方法总结(1)识图：对题干中出现的图形认真分析，并找出与教材知识及已有知识之间的联系。仔细辨别DNA复制、转录、翻译的图解，回忆有关过程的结构、场所与条件等。(2)译图：比较熟练地把图形信息转化为文字或数据信息，或把文字、数据信息转化为图形信息，从而得出正确结论。(3)挖掘：注意挖掘隐含条件。隐含条件往往是容易忽视的内容，也是造成解题失误的原因之一。只有捕捉到信息，才能处理信息，从而运用正确的信息解决问题。1.miRNA是一类由基因编码的，长约22个核苷酸的单链RNA分子。在线虫中，Lin－4基因的转录产物经加工后形成miRNA－miRNA*双链，其中miRNA与Lin－14mRNA部分配对，使其翻译受阻，进而调控幼虫的正常发育模式。Lin－4miRNA的形成过程及其对Lin－14基因的调控如图所示。对位训练下列有关叙述正确的是A.转录miRNA的模板链碱基序列与

miRNA*的碱基序列相同B.用抗原－抗体杂交技术可检测到

线虫内Lin－4基因表达的蛋白质C.图中过程①、过程②分别需要RNA

聚合酶、限制性内切核酸酶D.Lin－4基因调控Lin－14基因选择性表达的结果是Lin－14基因翻译水平

降低对位训练√2.如图表示真核生物在不同水平上对基因的表达进行了调控，基因2转录生成的起始转录物中1、2、3、4部分重新连接后再出核孔，下列相关叙述错误的是A.同种基因控制合成的蛋白质可能不止一种B.不同水平的调控使真核生物细胞功能复杂化C.转录的启动取决于基因上启动部位与RNA聚

合酶是否碱基互补配对D.据图推测，加工后的mRNA可能不翻译，同一mRNA翻译的新生多肽

链只有1种对位训练√3.在遗传信息的表达过程中，蛋白质与核酸的合成相依赖。在生命起源之初，究竟是先有核酸还是先有蛋白质，科学家提出了以下假说：最早出现的生物大分子很可能是RNA，它兼具了DNA和蛋白质的功能，既可以像DNA一样储存遗传信息，又可以像蛋白质一样催化反应，DNA和蛋白质则是进化的产物。下列事实不支持该假说的是A.构成核糖体的rRNA具有催化肽键形成的功能B.细胞核内的DNA必须有RNA作为引物才能完成复制C.mRNA是在RNA聚合酶的催化下以DNA的一条链为模板转录形成的D.四膜虫rRNA的前体物能在没有蛋白质参与下进行自我加工、剪切对位训练√4.(2023·江苏泰州中学高三开学考试)果蝇的昼夜节律与PER蛋白浓度的变化有关。如图表示PER蛋白作用的部分过程。下列相关叙述正确的是A.PER蛋白可反馈抑制Per基因的转录B.permRNA的合成过程在细胞核外发生C.PER蛋白与TIM蛋白结合后穿过核膜进入细胞核D.一个permRNA分子上可结合多个核糖体同时进

行多条不同肽链的合成对位训练√5.(2023·海南海口高三模拟)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。图示为缺乏氨基酸时，tRNA调控基因表达的相关过对位训练程，图中的①②③④表示过程，a、b、c、d表示合成的多肽链。利用该图作用的机理分析饥饿疗法治疗癌症的方法和原理(饥饿疗法是指通过微导管向肿瘤供血动脉内注入栓塞剂，阻断肿瘤的血液供应，使肿瘤细胞缺血、缺氧死亡)，回答相关问题：(1)癌细胞被称为不死细胞，能够进行无限增殖，在增殖过程中需要不断合成需要的蛋白质，DNA控制合成蛋白质的过程包括_____(填数字编号)，参与此过程的RNA有______________________。对位训练①②mRNA、tRNA、rRNA

(2)完成过程需要的物质是从细胞质进入细胞核的，它们是_______________________________。核糖核苷酸、RNA聚合酶、ATP对位训练(3)根据图中多肽合成的过程，判断核糖体的移动方向为_________(填“从左向右”或“从右向左”)，多肽链a、b、c、d上的氨基酸序列_______(填“相同”或“不同”)。从图可知合成蛋白质的速度非常快的原因是___________________________________________________________________________________________________________________。从右向左相同

一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质(4)结合饥饿疗法治疗癌症的方法，利用如图展示的调控过程，从两个方面说明如何通过抑制蛋白质的合成，来控制癌细胞的分裂：__________________