2026年三维设计一轮高中总复习生物教师用-拓展微课4　基因表达的调控

拓展微课4基因表达的调控高中总复习·生物

1.

基因的结构与基因表达的过程图示（1）原核生物基因（2）真核生物基因2.

基因表达的调控（1）DNA和染色体水平的调控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基因重排：基因组中某些基因会再组合变化形成第二级基因。（2）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。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。（3）转录后水平调控①mRNA前体的剪切。②mRNA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。③mRNA稳定性的调控：mRNA的5'端帽子结构和3'端polyA尾通过影响

mRNA寿命来影响翻译效率。（4）翻译、翻译后水平的调控①RNA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。3.

剂量补偿效应（1）概念：是细胞核中具有两份或两份以上基因的个体和只有一份基因

的个体出现相同表型的遗传效应。（2）解读：一个细胞核中某一基因的数目称为基因剂量。在以性染色

体决定性别的动物中，常染色体上的基因剂量并无差别，因为雌雄两

性动物的常染色体的形态和数目都相同。但是对于性染色体来讲，包

括人类在内的哺乳动物雌性个体的每一体细胞中有两条X染色体，所以

在X染色体上的基因剂量有两份，而雄性个体只有一条X染色体，基因

剂量只有一份。哺乳动物中可通过使两条X染色体中的一条失活保证X

染色体上的基因产物剂量是平衡的，果蝇中可通过减弱两个X染色体基

因活性获得剂量补偿效应。

（2023·广东高考17题）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，调控机制见如图。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。（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。解析：细胞衰老的自由基学说认为：自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。最为严重的是，当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。因此放射刺激心肌细胞产生的自由基会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。自由基回答下列问题：（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。解析：前体mRNA是通过转录形成的，转录是在RNA聚合酶的催化下，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。据图可知，P基因mRNA可通过翻译过程合成P蛋白，P蛋白可抑制细胞凋亡。miRNA可以和P基因mRNA结合，导致P基因mRNA的翻译过程受阻，P蛋白合成减少，从而促进细胞凋亡。circRNA可以和miRNA结合，使miRNA不能和P基因mRNA结合，导致P蛋白合成增多，从而抑制细胞凋亡。可见，circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合，调节基因表达。RNA聚合miRNA（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

⁠

⁠

⁠。解析：据图分析，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。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（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

⁠

⁠

⁠。解析：根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，还能通过增大细胞内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。可通过增大细胞内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

1.

（2025·湖南长沙调研）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√解析：

miRNA前体中含有“茎环”结构，故其含有氢键，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，B正确；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错误。2.

（2025·山东滨州期末）人体细胞内的Bcl-2基因是一个抗凋亡基因，其编码的蛋白质具有抑制细胞凋亡的作用。MIR-15a基因控制合成的miRNA不编码蛋白质，但能够与Bcl-2基因转录合成的mRNA结合，从而阻碍后者与核糖体的结合。下列说法正确的是（

）A.

MIR-15a基因的表达需要tRNA和核糖体的参与B.

MIR-15a基因缺失的细胞发生癌变的概率会降低C.

MIR-15a基因与Bcl-2基因具有某些相同的碱基序列D.

MIR-15a基因控制合成的miRNA可调控Bcl-2基因的转录√解析：

依据题干：MIR-15a基因控制合成的miRNA不编码蛋白质，可知该基因的表达无翻译过程，A错误；Bcl-2基因编码的蛋白质具有抑制细胞凋亡的作用，MIR-15a基因控制合成的miRNA能够与Bcl-2基因转录合成的mRNA结合，导致Bcl-2基因无法编码蛋白质，从而使细胞正常凋亡，若细胞内MIR-15a基因缺失，则细胞发生癌变的概率会升高，B错误；依据碱基互补配对原则可知，MIR-15a基因与Bcl-2基因具有某些相同的碱基序列，C正确；MIR-15a基因控制合成的miRNA可调控Bcl-2基因的翻译过程，D错误。3.

（2025·德州一中模拟）一年生的冬性拟南芥需经一段时间的低温才能诱导其开花。拟南芥成花抑制基因（FLC）高水平表达，能够抑制成花基因FT和FD表达。FLC的上游基因编码的特定蛋白质与多个染色质修饰因子在FLC特定位点形成一个超级复合体，从而激活FLC转录。温度降低时，FLC所在染色质上的组蛋白被修饰，FLC表达受到抑制。在下一代胚胎发育的早期，FLC所在染色质的沉默状态重置为激活状态。下列叙述错误的是（

）A.

敲除FLC可改变拟南芥的开花时间B.FLC的转录需要RNA聚合酶、核糖核苷酸C.

染色质组蛋白被修饰不会导致FLC的碱基序列改变D.FLC所在染色质上的组蛋白修饰不能够遗传给子代√解析：

由题意可知，FLC表达可抑制成花基因表达，即抑制开花，若敲除FLC可改变拟南芥的开花时间，A正确；转录需要RNA聚合酶、核糖核苷酸提供原料，B正确；染色质组蛋白被修饰属于表观遗传，不会改变基因的碱基序列，C正确；由题意可知，染色质组蛋白修饰在下一代胚胎期重置为激活状态，说明这种修饰可遗传，D错误。4.

（2025·山东潍坊抽测）大肠杆菌乳糖操纵子包括lacZ、lacY、lacA三

个结构基因（编码参与乳糖代谢的酶，其中酶a能够水解乳糖），以及操纵

基因、启动子和调节基因，调节基因表达的阻遏蛋白可调控结构基因表

达。培养基中无乳糖存在时，阻遏蛋白和操纵基因结合，导致RNA聚合酶

不能与启动子结合；乳糖存在时，乳糖与阻遏蛋白结合，改变其构象。（1）在基因合成阻遏蛋白过程中，①过程发生的碱基配对方式为

⁠

，②过程有的氨基酸可被多种tRNA转运，其意

义是

⁠。解析：

图中①为转录，②为翻译。转录过程发生的碱基配对方式为A—U、C—G、T—A、G—C。翻译过程有的氨基酸可被多种tRNA转运，其意义是最大限度减小碱基错配或基因突变带来的影响，提高翻译准确度。A—

U、C—G、T—A、G—C减小碱基错配或基因突变带来的影响（2）据图分析，结构基因转录时，以

（填“α链”或“β链”）为

模板，表达出的酶a会使结构基因的表达受到

（填“促进”或“抑

制”）。解析：由图可知，启动子位于结构基因左侧，RNA聚合酶应从左向右移动，而转录时子链延伸方向为5'→3'，子链与模板链的方向相反，模板链的方向为3'→5'，β链左侧为3'端，故结构基因转录时以β链为模板。表达

出的酶a可以水解乳糖，从而增强阻遏蛋白的作用，会使结构基因的表达受到抑制。β链抑制（3）据图分析，乳糖存在时大肠杆菌乳糖操纵子的调节机制可表述

为

⁠

⁠

。乳糖操

纵子的调节机制对大肠杆菌的意义是

⁠

⁠。乳糖与阻遏蛋白结合，改变其构象，使之不能与操纵基因结合，使得

RNA聚合酶可以与启动子结合，使结构基因能够进行表达，合成酶a、酶

b、酶c；酶a可以水解乳糖，使上述过程减弱，这属于反馈调节维持细胞中结构基因表达产物水平

的相对稳定解析：由图可知，乳糖存在时大肠杆菌乳糖操纵子的调节机制可表述为乳糖与阻遏蛋白结合，改变其构象，使之不能与操纵基因结合，使得RNA聚合酶可以与启动子结合，使结构基因能够进行表达，合成酶a、酶b、酶c；酶a可以水解乳糖，使上述过程减弱，这属于反馈调节。乳糖操纵子的调节机制对大肠杆菌的意义是维持细胞中结构基因表达产物水平的相对稳定。5.

基因的剂量补偿效应是指XY型性别决定的生物，位于X染色体上的基因

在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。剂量补偿的一种

情况是在胚胎发育的早期，X染色体失活中心（XIC）负责X染色体计数，

并随机只允许一条X染色体保持活性，其余的X染色体高度浓缩化后失活，

形成巴氏小体。若某一个早期胚胎细胞的一条X染色体失活，则该细胞分

裂而来的所有子细胞均失活同一条X染色体。由于原始生殖细胞中XIC区域

的基因会关闭，使得失活的X染色体恢复到活性状态，因此成熟的生殖细

胞中没有巴氏小体。回答下列问题：（1）XY型性别决定的生物细胞中存在巴氏小体，需要满足的条件是

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