热考专题提分练(第五单元热考微专题(六)基因的表达调控)

热考专题提分练(40分钟43分)一、选择题:本题共7个小题,每小题3分,共21分。1.视网膜神经节细胞(RGC)可把视觉信号从眼睛传向大脑。DNA甲基化是在相关酶的作用下将甲基选择性地添加到DNA上。随年龄增长,DNA甲基化水平升高,使RGC受损后不可恢复,视力下降。科学家将OCT、SOX和KLF三个基因导入成年小鼠的RGC,改变其DNA甲基化水平,使受损后的RGC能长出新的轴突。下列相关分析不合理的是 ()A.在视觉形成的反射弧中RGC属于神经中枢B.DNA的甲基化水平会影响细胞中基因的表达C.DNA甲基化不改变DNA碱基对的排列顺序D.自然状态下干细胞分化为RGC的过程不可逆【解析】选A。形成视觉是在大脑皮层,不经过完整的反射弧,RGC属于传入神经,A错误;DNA甲基化是将甲基添加到DNA上,影响基因的转录,从而影响基因的表达,B正确;DNA甲基化是将甲基添加到DNA上,并不改变DNA的碱基序列,C正确;在自然状态下,细胞的分化是持久的、不可逆的,D正确。2.许多基因的前端有一段特殊的碱基序列(富含CG重复序列)决定着该基因的表达水平,若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化成为5-甲基胞嘧啶,就会抑制基因的转录。下列相关叙述正确的是 ()A.在一条单链上相邻的C和G之间通过氢键连接B.胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变C.基因的表达水平与基因的甲基化程度无关D.胞嘧啶甲基化可能会阻碍RNA聚合酶与基因前端的特殊碱基序列结合【解析】选D。在一条脱氧核苷酸单链上相邻的C和G之间不是通过氢键连接的,而是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接的,A错误;胞嘧啶甲基化会抑制基因转录过程,对已经表达的蛋白质的结构没有影响,B错误;基因的表达水平与基因的转录有关,而基因转录与基因甲基化有关,故基因表达水平与基因的甲基化程度有关,C错误;根据胞嘧啶甲基化会抑制基因的转录可推知胞嘧啶甲基化可能会阻碍RNA聚合酶与基因前端的特殊碱基序列结合,D正确。3.无义介导的mRNA降解(NMD)是一种广泛存在于真核细胞中的mRNA质量监控机制,该机制能识别并降解含有提前终止密码子的转录产物以防止毒性蛋白的产生,下列说法错误的是 ()A.基因结构中碱基对的增添可能导致终止密码子提前B.异常mRNA经NMD机制降解后会产生核糖核苷酸C.NMD降解机制无法对染色体异常遗传病进行防治D.真核细胞中的mRNA均来自染色体DNA的转录【解析】选D。基因结构中碱基对的增添、缺失或替换都可能导致终止密码子提前,A正确;mRNA的基本组成单位是核糖核苷酸,B正确;NMD降解机制能有效防止因基因突变导致的相对分子质量减小的毒性蛋白的产生,但不影响染色体的结构与数目,C正确;真核细胞的线粒体和叶绿体内的DNA也可以转录形成mRNA,D错误。4.在寒冷水域和温暖水域中生活的章鱼,二者K+通道的基因序列相同,但在相同强度的刺激下,K+通道灵敏度有很大差异。有关此现象作出的推测错误的是()A.基因相同,则其指导合成的蛋白质结构完全相同B.基因在进行转录和翻译后,产生的RNA或蛋白质会被加工C.K+通道灵敏度的差异是基因和环境共同作用的结果D.蛋白质功能的多样性利于生物适应环境【解析】选A。由于基因的选择性表达,故相同基因指导合成的蛋白质不一定完全相同,A错误;基因的转录产物是RNA,翻译产物是蛋白质,两者形成后均会被加工,B正确;据题干信息可知,在寒冷水域和温暖水域中生活的章鱼,“K+通道的基因序列相同,但在相同强度的刺激下,K+通道灵敏度有很大差异”,可说明K+通道灵敏度的差异是基因和环境共同作用的结果,C正确;蛋白质是生命活动的主要承担者,其功能的多样性利于生物适应不同的环境,D正确。5.circRNA是一类特殊的非编码闭合环状RNA,其形成过程如图所示。有些circRNA具有多个microRNA(微小RNA)的结合位点,两者结合可解除microRNA对靶基因的抑制作用,进而提高靶基因的表达水平,在基因表达的调控中发挥着重要作用。下列相关叙述错误的是 ()A.与mRNA相比,circRNA无游离的磷酸基团,结构更稳定B.microRNA可能通过与靶基因的mRNA碱基互补配对来抑制其翻译C.过程1和过程2均有磷酸二酯键的断裂和形成,且均需相同的酶参与D.与microRNA和circRNA结合过程相比,过程1特有的碱基配对方式为T与A配对【解析】选C。mRNA是链状结构,而circRNA为环状结构,无游离的磷酸基团,且环状RNA不易被核酸酶识别切割,A正确;根据题意推测,microRNA可能通过与靶基因的mRNA碱基互补配对来抑制靶基因的翻译,B正确;过程1为转录,需要RNA聚合酶,有氢键的断裂,但无磷酸二酯键的断裂,过程2为mRNA的加工,不需要RNA聚合酶,有磷酸二酯键的断裂和形成,C错误;DNA中特有的碱基是T,与microRNA和circRNA结合过程相比,过程1特有的碱基配对方式为T与A配对,D正确。6.(不定项)Y染色体上性别决定基因(SRY)在鼠发育早期能正常表达,启动睾丸分化;成年鼠睾丸细胞中SRY基因因启动子改变,转录形成环状RNA。下列相关叙述错误的是 ()A.组成SRY基因和环状RNA的单体各有4种B.①过程以基因的一条链为模板,需要解旋酶参与C.②过程需要tRNA将氨基酸从细胞质基质转运到核糖体上D.环状RNA分子中每个磷酸基团都与一个或两个核糖连接【解析】选B、D。组成SRY基因和环状RNA的单体各有4种,前者是4种脱氧核苷酸,后者是4种核糖核苷酸,A正确;①过程为转录,以基因的一条链为模板,不需要解旋酶参与,RNA聚合酶具有解旋作用,B错误;②过程为翻译,需要tRNA将氨基酸从细胞质基质转运到核糖体上合成肽链,C正确;环状RNA分子中每个磷酸基团都与两个核糖连接,D错误。7.(2025·晋陕青宁适应性演练)提高番茄中果糖的含量有助于增加果实甜度,我国科学家发现催化果糖生成的关键酶SUS3的稳定性受磷酸化的CDPK27蛋白调控,在小果番茄CDPK27基因的启动子区存在特定序列,可被RAV1蛋白结合而影响该基因表达。CDPK27基因与决定番茄果实大小的基因(Fw/fw)高度连锁,不易交换。作用机制如图。下列叙述正确的是 ()A.RAV1结合CDPK27基因编码起始密码子的序列从而抑制该基因表达B.高表达CDPK27基因植株中的SUS3蛋白更稳定,番茄果实甜度低C.通过编辑CDPK27基因去除其编码蛋白的特定磷酸化位点可增加大果甜度D.大果番茄与小果番茄杂交易通过基因重组获得大而甜的番茄果实【解析】选C。起始密码子位于mRNA上,基因上不存在起始密码子,A错误;高表达CDPK27基因植株中SUS3蛋白更容易被降解,番茄果实甜度低,B错误;通过编辑CDPK27基因去除其编码蛋白的特定磷酸化位点可增加大果甜度,因为其促进SUS3磷酸化效果减弱,C正确;因为CDPK27基因与决定番茄果实大小的基因(Fw/fw)高度连锁,不易交换,且大小番茄的基因表达调控机制不同,所以大果番茄与小果番茄杂交不易获得大而甜的番茄果实,另外,大果番茄与小果番茄杂交为精卵结合的受精过程,不涉及基因重组,基因重组发生在配子形成的过程中,D错误。二、非选择题:本题共2个小题,共22分。8.(8分)冷驯化指植物经过不致死低温短时间处理后,可以获得更强的抗冷能力。为阐明植物对低温响应的分子机制,科研工作者利用拟南芥展开了相关研究。(1)(3分)在冷驯化过程中,植物感受低温信号后会启动相关冷响应基因(COR基因)的表达以提高冷冻耐受性。CBF蛋白可以结合在COR基因的启动子上,调控COR基因的_________过程。研究结果显示,CBF蛋白过量表达可导致冷冻耐受性增强,而CBF基因缺失突变体表现为对冷冻敏感,以上信息表明CBF蛋白________。

答案:(1)转录通过促进COR基因转录来增强拟南芥的冷冻耐受性【解析】(1)CBF蛋白结合在COR基因的启动子(一段可与RNA聚合酶结合的DNA序列,可启动下游基因转录)上,调控COR基因的转录。由题干信息可知,低温信号COR基因表达冷冻耐受性提高;CBF蛋白COR基因转录;CBF蛋白过量表达冷冻耐受性增强;CBF基因缺失突变体→冷冻敏感。故CBF蛋白可通过促进COR基因转录来增强拟南芥的冷冻耐受性。(2)(3分)染色体主要由_________和组蛋白组成。组蛋白乙酰化使染色质区域结构变得松散,有利于相关蛋白与某些基因的启动子结合,增强基因的表达水平。组蛋白去乙酰化酶(D)可以去除乙酰基团。已有实验证实,S蛋白能够直接与D相互作用。检测野生型、S缺失突变体和D缺失突变体植株在低温下的生长状况(如下表),实验结果表明S蛋白和D分别能够__________________植株的冷冻耐受性。

项目22℃-4℃-6℃-8℃-10℃野生型+++++++++++++S缺失突变体+++++++++D缺失突变体++++++++++++++++注:“+”的数量表示植株中绿叶的数量。答案:(2)DNA提高、降低【解析】(2)染色体主要由DNA和组蛋白组成。植株中绿叶数量越多,冷冻耐受性越强,由表可知,冷冻耐受性:D缺失突变体>野生型>S缺失突变体,表明S蛋白和D分别能够提高、降低植株的冷冻耐受性。(3)(2分)科研人员对0℃处理后的野生型和三种突变体植株进行了检测,结果如图。此结果支持S蛋白与D在同一通路,且S蛋白通过影响D的作用提高了COR基因启动子区域乙酰化水平这一推测,作出此判断的理由是______________。

答案:(3)3组乙酰化水平低于1组,说明S蛋白可提高COR基因启动子区域组蛋白乙酰化水平;4组与2组的乙酰化水平无显著差异,说明在D缺失时有无S蛋白对乙酰化水平无显著影响,由此可推知S蛋白需要通过影响D的作用提高COR基因启动子区域组蛋白乙酰化水平【解析】(3)题干中的推测可分为两点:①S蛋白与D在同一通路且S蛋白通过影响D发挥作用;②S蛋白可提高COR基因启动子区域乙酰化水平。由题图可知,3组乙酰化水平低于1组,②成立;4组与2组的乙酰化水平无显著差异,①成立。【加固训练】非酒精性脂肪肝(NAFLD)是常见的非过量饮酒情况下肝细胞脂肪堆积过多造成的病变。研究表明肝细胞内的脂肪降解受到蛋白质Rubicon调节,且m6A甲基化修饰在该调节过程中发挥着重要作用,具体调控机制如下图所示:回答下列问题:(1)正常情况下,人体肝脏细胞内的储能物质主要是_______________。

答案:(1)肝糖原【解析】(1)人体肝脏细胞内的储能物质主要是肝糖原。(2)对比两图可知,正常肝脏中RubiconmRNA稳定性较_____________,原因是_______________________________________________________________。

答案:(2)差正常肝脏中的RubiconmRNA容易被降解,产生的蛋白质Rubicon较少,而非酒精性脂肪肝(NAFLD)中的RubiconmRNA被甲基化修饰,不易被降解,产生的蛋白质Rubicon较多【解析】(2)由图可知,正常肝脏中的RubiconmRNA容易被降解,产生的蛋白质Rubicon较少,而非酒精性脂肪肝(NAFLD)中的RubiconmRNA被甲基化修饰,不易被降解,产生的蛋白质Rubicon较多,因此正常肝脏中RubiconmRNA稳定性较差。(3)合成物质①的条件有__________________________、

RNA聚合酶、能量等,与该过程相比,物质③合成过程中特有的碱基配对方式为_____________。肝脏细胞中Rubicon的大量合成会抑制___________的形成,使得_____________中脂肪无法被溶酶体中_____________水解,从而加重脂滴在肝细胞内堆积。

答案:(3)模板DNA、核糖核苷酸U-A自噬溶酶体内脂滴水解酶【解析】(3)合成物质①(RubiconmRNA)的过程为转录,转录的条件为模板DNA、核糖核苷酸、RNA聚合酶、能量等,该过程中的碱基互补配对方式为A-U、C-G、T-A、G-C;物质③(蛋白质Rubicon)合成为翻译过程,该过程中的碱基互补配对方式为C-G、U-A、G-C、A-U,与转录相比,翻译过程特有的碱基配对方式为U-A。由图可知,肝脏细胞中Rubicon的大量合成会抑制自噬溶酶体的形成,使内脂滴中的脂肪无法被溶酶体中水解酶(脂肪酶)水解,从而加重脂滴在肝细胞内堆积。(4)Rubicon基因是一种自噬负调控基因,根据上图,为临床干预NAPLD提供一种思路_____________________________________________________________。

答案:(4)抑制甲基转移酶的活性,减少m6A对RubiconmRNA的修饰,蛋白质Rubicon的数量也会减少,从而促进内脂滴中的脂肪被溶酶体中水解酶水解【解析】(4)可通过抑制甲基转移酶的活性,减少m6A对RubiconmRNA的修饰,蛋白质Rubicon的数量也会减少,从而促进内脂滴中的脂肪被溶酶体中水解酶水解,减轻脂滴在肝细胞内堆积。(5)运动也是一种有效的非药物防治手段,因为运动时患者肝细胞中可能发生___________。

A.糖类氧化分解增多、加快B.肝糖原向脂肪的转化加快C.脂肪等非糖物质转化为葡萄糖D.脂质合成和积累速度减慢甚至停止答案:(5)A、C、D【解析】(5)运动时,细胞中糖类的氧化分解速率加快,脂肪等非糖物质转化为葡萄糖的速率加快,脂质合成和积累速度减慢甚至停止,A、C、D正确,B错误。9.(14分)BDNF是一种神经营养因子,其功能是维持中枢神经系统的生长和发育。BDNF的表达受阻会引起小鼠精神分裂症。miRNA-195是细胞中具有调控功能的一种非编码RNA。如图1为BDNF基因的表达及调控过程,A、B、C表示相关物质或结构,①~③表示相关生理过程,请据图回答问题:(1)(3分)过程①是_________,需要的原料是___________,需要_____________酶的参与。

答案:(1)转录核糖核苷酸RNA聚合【解析】(1)图中①过程表示BDNF基因的转录过程,是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程;该过程需要RNA聚合酶的催化,RNA聚合酶既可以解旋也可以催化磷酸二酯键的形成;RNA的基本单位是核糖核苷酸,因此需要的原料是核糖核苷酸。(2)(2分)结构C的名称是_____________,起始密码子位于结构A的_____________(填“左侧”或“右侧”)。

答案:(2)核糖体右侧【解析】(2)图中结构A表示mRNA、B表示多肽链、C表示核糖体,A上左侧多肽链比右侧长,因此起始密码子位于结构A的右侧。(3)(4分)与过程②相比,过程①特有的碱基配对方式为_________。过程②中不同的结构C上合成的物质B_________(填“相同”或“不同”),多个结构C结合在同一个A上的意义是________________________________________________。

答案:(3)T—A相同少量的mRNA分子就可迅速合成出大量的蛋白质(或提高翻译效率)【解析】(3)与过