2026版《优化设计大一轮》高考生物（优化设计新高考版）情境突破课6基因的结构与基因表达的调控

情境突破课6基因的结构与基因表达的调控高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2026命题情境阅读1.基因结构(1)原核细胞的基因结构(2)真核细胞的基因结构

2.基因表达遗传信息(1)原核生物基因表达

(2)真核生物基因表达

3.基因表达的调控(1)转录水平的调控(以乳糖操纵子为例)

图1图2无诱导物存在时(如图1)阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了RNA聚合酶与启动子的结合,使得结构基因不能正常转录有诱导物(乳糖)存在时(如图2)诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白结构改变,不能与操纵基因结合,则RNA聚合酶结合到启动子上并启动结构基因的转录(2)翻译水平的调控——RNA干扰RNA干扰(RNAi)的机制:RNA干扰是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。RNA干扰由转运到细胞质中的双链RNA激活,沉默机制可导致由小干扰RNA(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)诱导实现靶mRNA的降解,或者通过小RNA(miRNA)诱导特定mRNA翻译的抑制。情境突破训练1.(2024·辽宁沈阳模拟)基因表达过程中的可变剪切是指在前体mRNA到成熟mRNA的过程当中,不同的剪切方式使得同一个基因可以转录出多个不同的成熟mRNA,最终合成不同的蛋白质,如下图所示。a、b、c代表过程,外显子是真核生物基因编码区中编码蛋白质的序列。下列叙述正确的是(

)A.b过程需要限制酶和DNA连接酶提供活化能B.c过程中成熟mRNA沿着核糖体移动方向是3'端至5'端C.图示过程可体现一个基因可以控制不同蛋白质的合成D.以前体mRNA、成熟mRNA为模板逆转录所得DNA的碱基序列完全不同答案

C

解析

b过程需要限制酶和DNA连接酶降低活化能,A项错误;c过程为翻译过程,此过程核糖体沿着成熟mRNA移动方向是5'端至3'端,B项错误;由题干信息可知,可变剪切是指在前体mRNA到成熟mRNA的过程当中,不同的剪切方式使得同一个基因可以转录出多个不同的成熟mRNA,最终合成不同的蛋白质,所以图示过程可体现一个基因可以控制不同蛋白质的合成,C项正确;由图可知,前体mRNA经过不同的剪切方式使得同一个基因可以转录出多个不同的成熟mRNA,所以以前体mRNA、成熟mRNA为模板逆转录所得DNA的碱基序列不完全相同,D项错误。2.下图表示大肠杆菌色氨酸合成过程中基因的转录调节机制,其中阻遏蛋白是由远离色氨酸操纵子的调节基因(trpR)编码的一种蛋白质。下列叙述正确的是(

)注:色氨酸操纵子为一段可以编码色氨酸的DNA序列。

A.trpR与色氨酸操纵子可能位于同一条染色体上B.RNA聚合酶与色氨酸操纵子识别结合的过程遵循碱基互补配对原则C.图中调节机制体现了微生物在利用环境资源和对生存环境适应的灵活性D.色氨酸是色氨酸操纵子经过转录、翻译后的直接产物答案

C

解析

大肠杆菌是原核生物,其DNA没有和蛋白质形成染色体,A项错误;阻遏蛋白是由远离色氨酸操纵子的调节基因(trpR)编码的,RNA聚合酶与色氨酸操纵子的调节基因(trpR)识别结合的过程遵循碱基互补配对原则,B项错误;色氨酸操纵子的激活与否根据培养基中有无色氨酸而定,当培养基中有足够的色氨酸时,该操纵子自动关闭,缺乏色氨酸时,操纵子被打开,该负反馈调节机制体现了微生物在利用环境资源和对生存环境适应的灵活性,C项正确;色氨酸操纵子负责调控色氨酸的生物合成,但色氨酸不是多肽链,不是转录、翻译的直接产物,D项错误。3.(2024·吉林模拟)RNA干扰技术是利用dsRNA(双链核糖核酸)阻断靶基因表达的技术。将dsCYP305M2注入细胞可有效阻止细胞中CYP305M2基因的表达。如图是研究者利用RNA干扰技术对蝗虫体内苯乙腈合成途径的研究结果。回答下列问题。(1)dsRNA来源主要有三种途径:一是细胞内产生的mRNA在

酶的作用下,以一条单链的RNA为模板合成一条双链RNA;二是人工体外合成,原理类似于途径一;三是有一些长的RNA具有反向互补序列,发生自身互补,产生一个茎环结构,这个结构很容易被内切核酸酶切割,使得互补的双链RNA被保留下来,由此可推测内切核酸酶的特点是

。

RNA聚合

识别并切割具有茎环结构的RNA(2)用氘标记苯丙氨酸和苯乙醛肟来研究物质合成的方法,称为

。根据图中组1、2、4、5实验结果,可推测群居型蝗虫的苯乙腈合成途径是苯丙氨酸

苯乙醛肟

苯乙腈。根据组4、5的结果可知,群居型蝗虫细胞内存在途径:苯乙醛肟

苯乙腈。据此推测:CYP305M2基因表达产物不是酶B的依据是

。结合上述结论和组1、2的结果可知,群居型蝗虫相关代谢途径中CYP305M2基因的表达产物是酶A,依据是______________________________________________

。从群居型蝗虫苯乙腈的合成途径可看出,基因对性状的控制方式是

。

(3)根据图中组1、3、4、6的结果可知,散居型蝗虫不能产生苯乙腈的原因主要是缺乏

(填“苯丙氨酸”或“苯乙醛肟”)。

同位素标记法向组5的细胞中注入了dsCYP305M2,但苯乙醛肟仍然能转化为苯乙腈当注入dsCYP305M2后,苯丙氨酸不能转化为苯乙醛肟,但苯乙醛肟仍然能转化为苯乙腈通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物的性状苯乙醛肟解析

(1)dsRNA(双链核糖核酸)的来源主要有三种途径。一是细胞内产生的mRNA在RNA聚合酶的作用下,以一条单链的RNA为模板合成一条双链RNA。二是dsRNA也可以人工体外合成,其原理类似于第一种途径。三是有一些长的RNA具有反向互补序列,它们可以发生自身互补,形成一个茎环结构。这个结构很容易被内切核酸酶切割,使得互补的双链RNA被保留下来。由此可以推测,内切核酸酶的特点是识别并切割具有茎环结构的RNA。(2)用氘标记苯丙氨酸和苯乙醛肟来研究物质合成的方法称为同位素标记法。根据图中组1、2、4、5的实验结果,可以推测群居型蝗虫的苯乙腈合成途径是:苯丙氨酸

苯乙醛肟

苯乙腈。同时,根据组4、5的结果可知,群居型蝗虫细胞内存在途径:苯乙醛肟

苯乙腈。由于向组5的细胞中注入了dsCYP305M2,但苯乙醛肟仍然能转化为苯乙腈,这说明CYP305M2基因的表达产物不是酶B。结合上述结论和组1、2的结果,可以推断群居型蝗虫相关代谢途径中CYP305M2基因的表达产物是酶A,因为当注入dsCYP305M2后,苯丙氨酸不能转化为苯乙醛肟,但苯乙醛肟仍然能转化为苯乙腈。从群居型蝗虫苯乙腈的合成途径可以看出,基因对性状的控制方式是基因通过控制酶的合成来控制