2025届高考生物二轮专题复习与测试板块四遗传学与进化论命题最前沿八基因表达的调控操纵子RNAi分子伴侣等课件

[命题最前沿八]基因表达的调控(操纵子、RNAi、分子伴侣等)1．转录水平的调控——操纵子(1)操纵子：原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵子通常由2个以上的编码蛋白质的结构基因与启动子、操纵基因以及其他调节基因成簇串联组成。(2)调节过程(以乳糖操纵子为例)图一图二①无诱导物存在时(如图一)，阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了RNA聚合酶与启动子结合，使结构基因不能正常转录。②诱导物(乳糖)存在时(如图二)，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表达。2．翻译水平的调控——RNA干扰(1)RNA干扰(RNAi)：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。(2)RNAi具有的特征①是转录后(翻译)水平的基因沉默机制。②具有很高的特异性，只降解与之序列相应的单个内源基因的mRNA。③RNAi抑制基因表达具有很高的效率，而且相对很少量的dsRNA分子(数量远远少于内源mRNA的数量)就能完全抑制相应基因的表达。④RNAi抑制基因表达的效应可以穿过细胞界限，在不同细胞间长距离传递和维持信号甚至传播至整个有机体以及可遗传等特点。⑤dsRNA不得短于21个碱基，并且长链dsRNA也在细胞内被Dicer酶切割为21bp左右的siRNA，并由siRNA来介导mRNA切割。3．翻译后水平的调控——分子伴侣(1)分子伴侣：是一类协助细胞内分子组装和协助蛋白质折叠的蛋白质，又称为伴侣蛋白。目前主要发现有热休克蛋白和伴侣蛋白两大类。(2)分子伴侣的主要作用①参与新生肽链的折叠与装配。

②参与蛋白运送。③修复热变性蛋白。√1．miRNA是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA，长度为19～25个核苷酸。不同miRNA在个体发育的不同阶段产生。miRNA通过与靶mRNA结合或引起靶mRNA的降解，进而特异性影响相应基因的表达。请根据材料判断下列相关说法正确的是(

)A．miRNA指导合成的肽链最多含有8个氨基酸B．miRNA的合成不需要RNA聚合酶的参与C．miRNA在转录阶段特异性影响基因的表达过程D．不同miRNA在个体发育不同阶段产生，与细胞分化有关解析：根据题意可知，miRNA是非编码RNA，故不能作为模板翻译肽链，A错误；RNA是通过转录合成的，转录过程需要RNA聚合酶的催化，故miRNA的合成需要RNA聚合酶的参与，B错误；根据题意可知，miRNA通过与靶mRNA结合或引起靶mRNA的降解，进而影响基因表达，影响的是翻译阶段，C错误；不同miRNA在个体发育的不同阶段产生，属于基因的选择性表达，与细胞分化有关，D正确。√2．核糖开关是一段具有复杂结构的RNA序列，能感受环境因素的变化而改变自身的结构和功能，从而调控基因的表达。在枯草杆菌中，有些基因的mRNA上具有SAM感受型核糖开关，其调节机制如下图所示。据图分析，下列叙述正确的是(

)A．SAM可以通过抑制相关基因的转录来调节代谢过程B．核糖开关与tRNA均存在碱基互补配对的区域C．组成核糖开关的基本单位是脱氧核糖核苷酸D．RBS的下游区域中存在启动子，是翻译的起始位置解析：SAM是mRNA上的感受型核糖开关，RBS是mRNA上的核糖体结合位点，与翻译过程有关，故SAM可以抑制相关基因的翻译来调节代谢过程，A错误；由图可知，核糖开关存在双链区域，tRNA的“三叶草”结构中也存在双链区域，故两者均存在碱基互补配对的区域，B正确；核糖开关是一段具有复杂结构的RNA序列，其基本单位是核糖核苷酸，C错误；启动子是DNA上与RNA聚合酶识别和结合的区域，而RBS为mRNA上的核糖体结合位点，不存在启动子，D错误。3．操纵子是原核细胞基因表达调控的一种结构形式，它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等组成。下图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程，其中序号表示相关生理过程，mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列有关说法错误的是(

)A．图中的基因进行①转录时，只能以β链为模板B．过程①中RNA聚合酶与启动子结合后相继驱动多个基因的转录C．细胞中缺乏rRNA时，RP1与mRNA上的RBS位点结合，阻止翻译的起始D．过程①与②的碱基配对方式不完全相同，都需要细胞中的线粒体提供能量√解析：不同的基因在转录时模板链并不相同，A错误；启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，过程①转录中RNA聚合酶与启动子结合后相继驱动多个基因(基因1、基因2等)的转录，B正确；由题图分析可知，rRNA能与RP1、RP2和其他核糖体蛋白结合形成核糖体，mRNA上的RBS是核糖体结合位点，当细胞中缺乏rRNA分子时，RP1与mRNA上的RBS位点结合，导致核糖体不能与mRNA结合，进而阻止翻译的起始，C正确；过程①是转录，②是翻译，碱基互补配对的方式不完全相同，需要的能量主要来自线粒体，D正确。4．大肠杆菌乳糖操纵子包括4类基因，其中结构基因能通过转录、翻译使细胞产生一定的酶系统和结构蛋白。乳糖操纵子包含3个结构基因：lacZ、lacY、lacA，分别产生图2中相对应的酶，而结构基因的上游有3个对结构基因起调控作用的基因，其中基因P启动转录、基因O起着“开关”的作用，调控结构基因表达，基因I能够调节操纵基因状态，从而对“开关”起着控制作用。在只含葡萄糖或乳糖条件下基因表达如下图所示，下列说法正确的是(

)A．mRNAⅠ和mRNAⅡ合成后由核孔进入细胞质与核糖体结合B．在只含葡萄糖条件下，阻遏蛋白会在翻译水平上抑制结构基因表达C．在只含乳糖条件下，乳糖被分解后可导致结构基因不表达D．每个结构基因的首、尾端都存在起始密码子和终止密码子√解析：题图是大肠杆菌相关基因表达示意图，大肠杆菌是原核生物，没有核孔，A错误；由图1可知，在只含葡萄糖条件