2024年高考生物一轮复习(新人教版) 第6单元 微专题四 基因表达调控

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B.per mRNA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per mRNA分子上可结合多个核糖体同时进
பைடு நூலகம்行多条不同肽链的合成
对位训练
因为per mRNA存在于细胞核内,因此其合成 只能发生在细胞核内,B错误; PER蛋白与TIM蛋白结合后穿过核孔进入细胞 核,C错误; 据图可知,在合成蛋白质时,多个核糖体可以相继结合到per mRNA 分子上,形成多聚核糖体,这样可以同时进行多条相同肽链的合成, 提高蛋白质的翻译效率,D错误。
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
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。
√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
大肠杆菌属于原核生物,其细胞中不含染色体结构,但其DNA在复 制时可与蛋白质结合,如DNA聚合酶,A错误; RNA聚合酶能识别DNA上的启动子并与之结合,启动基因的转录, B错误; 猪的成熟红细胞没有细胞核和细胞器,不含基因,因此其在衰老时 不会发生基因表达,C错误; 根据题干信息可知,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,D正确。
降低
对位训练
图示为线虫细胞中Lin-4 miRNA 调控基因Lin-14表达的相关作用 机制。图中①表示转录过程;② 表 示 miRNA 前 体 1 经 过 加 工 形 成 miRNA前体2的过程。miRNA与 Lin-14 mRNA部分配对,使其翻译受阻。转录miRNA的模板链碱基 序列与miRNA*的碱基序列可以发生碱基互补配对,而不是相同,A 错误;
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
翻译过程中是核糖体沿mRNA移动,A错误; per 基因通过转 录 、翻 译以补 充被降 解的 PER蛋白,不涉及per基因的复制,B错误; 该过程体现了per基因与基因产物之间的相 互作用,C正确; PER-TIM蛋白复合物对per基因表达的调 控属于转录水平的调控,D错误。
链只有1种
对位训练
基因2转录生成的起始转录物中,1、2、 3连接在一起,形成一个mRNA,1、2、4 连接在一起,形成另一个mRNA,即一 个基因转录形成的mRNA不止一种,这 属于转录水平的调控,mRNA从核孔进 入细胞质,有的和抑制子结合不能翻译,有的能够完成翻译过程, 这属于翻译水平的调控,根据上述分析,一个基因,转录形成的 mRNA不止一种,控制合成的蛋白质可能不止一种,A正确;
√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
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
对位训练
据图可知,Lin-4基因的转录产物 经加工后形成miRNA-miRNA*双 链,其中miRNA与Lin-14 mRNA 部分配对,使其翻译受阻,说明 Lin-4基因属于调控基因,并没有 形成蛋白质,故不能用抗原-抗体杂交技术检测到线虫内Lin-4基因 表达的蛋白质,B错误;
对位训练
图 中 过 程 ① 为 转 录 , 需 要 RNA 聚 合酶催化,过程②为miRNA前体1 经过加工形成miRNA前体2,需要 剪 切 RNA 的 RNA 剪 切 酶 催 化 , 而 限制性内切核酸酶识别的是DNA 的特定序列,是对DNA的特定部位进行剪切,C错误。
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。
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
启动子和终止子为基因上的调控序列,不 能转录出相应的前体mRNA,A错误; 前 体 mRNA 需 要 经 过 加 工 形 成 mRNA , 才 能与核糖体结合进行翻译过程,B错误; 蛋白质复合物具有识别特定核糖核苷酸序列的功能,进而剪切前体 mRNA,C正确; 前体mRNA加工形成mRNA的过程发生在细胞核中,形成的mRNA运 出细胞核进入细胞质基质中,D错误。
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
miRNA前体中含有茎环结构,故其中含有氢键,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,是通过单链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。
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。
对位训练
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-14 mRNA部分配对,使其翻译受阻,进而调控幼虫的 正常发育模式。Lin-4 miRNA的形成过程及其对Lin-14基因的调控如 图所示。
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。
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
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。
对位训练
图中体现了转录水平的调控和翻译水平 的调控,不同水平的调控使真核生物细 胞功能复杂化,B正确; RNA聚合酶是蛋白质,没有碱基,C错误。
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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
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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
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
阻遏蛋白与操纵基因结合会导致 启动子无法启动转录,从而抑制 结构基因的转录,A正确; 葡萄糖耗尽时β-半乳糖苷酶基因 被诱导表达,从而将乳糖分解为 葡萄糖和半乳糖加以利用,这种 调节可以减少物质和能量的浪费, D正确。
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
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