微专题3 基因表达的调控
例1 D [解析] 据图可知,甲基化发生在 mRNA上,不是抑制转录过程,而是通过影响 mRNA 的翻译或稳定性来调控基因表达,A 错误;由图可知,甲基化发生在 mRNA 上,故图中甲基化的碱基位于核糖核苷酸链上,B 错误;从图中得出未与蛋白Y结合的甲基化的 mRNA 会降解,而与蛋白Y结合后,甲基化的 mRNA可以表达,说明蛋白Y结合甲基化的mRNA并促进其表达,C错误;表观遗传可以由某些碱基的甲基化或蛋白质乙酰化引起,图中DNA的碱基甲基化也可引起表观遗传效应,D 正确。
例2 C [解析] 组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列,但能使染色质结构变得松散,激活基因转录,促进基因的表达,进而影响个体表型,A正确;需要经过DNA转录,及转录后加工才能形成具有生物活性的tRNA,B正确;编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同,会影响翻译的效率,但不会影响翻译的准确度,C错误;组蛋白乙酰化发生在翻译出组蛋白后,是基因表达调控的结果,也会影响基因的表达,D正确。
例3 A [解析] 由题图可知,R序列的表达产物阻遏蛋白与O序列结合,会抑制RNA聚合酶与P序列的结合,无法启动转录,使结构基因不能表达,A正确;①和②分别表示转录和翻译过程,两过程中的碱基互补配对分别发生在DNA与mRNA之间、mRNA与tRNA之间,配对方式不完全相同,B错误;题图为大肠杆菌乳糖操纵子模型,大肠杆菌是原核生物,没有染色体,C错误;起始密码子分布在mRNA上,P序列中有启动子,D错误。
例4 A [解析] 由题可知,将厌氧启动子PT置于X菌生存必需基因asd上游,启动基因asd的一条链转录,将好氧启动子PA置于基因asd下游,启动互补链转录,可能存在某一氧气浓度同时满足PT和PA的启动条件,从而存在Y菌asd基因DNA双链同时启动转录的状态,A正确;PT和PA分别启动转录得到的mRNA是互补的,不是相同的,B错误;在有氧环境下,PA启动转录效率高,其启动转录生成的mRNA可与PT启动转录生成的mRNA形成局部互补结构,从而阻断mRNA翻译,使得Y菌无法存活,C错误;综合以上分析可知,在有氧环境下Y菌死亡,在缺氧环境下Y菌存活,即通过改造限制了Y菌在有氧环境(正常组织)中的存活,从而选择性杀伤缺氧环境的肿瘤细胞,因此改造的目的是让Y菌选择性在缺氧环境中存活并杀伤肿瘤细胞,减少对正常细胞的损伤,即改造目的是提高靶向性,而非增强其在无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力,D错误。
例5 一方面在细胞核内与DNA模板链结合调控转录;另一方面在细胞质中与mRNA结合,影响翻译过程 与mRNA结合,引导mRNA降解;与lncRNA结合,引导lncRNA降解
[解析] 转录后加工产生的lncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析,lncRNA调控基因表达的主要机制有一方面在细胞核内与DNA模板链结合调控转录;另一方面在细胞质中与mRNA结合,影响翻译过程。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白,引导降解与其配对结合的RNA。据图可知,miRNA发挥的调控作用有与mRNA结合,引导mRNA降解;与lncRNA结合,引导lncRNA降解。微专题3 基因表达的调控
一、表观遗传的调控机制
1.DNA甲基化修饰:指在DNA碱基上增加甲基基团的化学修饰。DNA甲基化主要影响基因的转录。
2.组蛋白修饰
(1)组蛋白乙酰化修饰一般与基因转录激活相关,而组蛋白去乙酰化则与基因沉默相关。
(2)组蛋白甲基化修饰既与基因的转录抑制相关,又与基因的转录激活相关,这取决于被修饰的氨基酸残基所处的位置、被修饰的程度,以及甲基转移酶的性质。
3.基因组印记:指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰,使带有亲代印记的等位基因由于亲源不同而差异性表达。这种修饰常为DNA甲基化修饰,也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。
典型例题
例1[2025·江苏卷]甲基化读取蛋白Y识别甲基化修饰的mRNA,引起基因表达效应改变,如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.甲基化通过抑制转录过程调控基因表达
B.图中甲基化的碱基位于脱氧核糖核苷酸链上
C.蛋白Y可结合甲基化的mRNA并抑制表达
D.若图中DNA的碱基甲基化也可引起表观遗传效应
例2[2025·河南卷]构成染色体的组蛋白可发生乙酰化。由组蛋白基因表达到产生乙酰化的组蛋白,需经历转录、转录后加工、翻译、翻译后加工与修饰等过程。下列叙述错误的是( )
A.组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列但可影响个体表型
B.具有生物活性的tRNA的形成涉及转录和转录后加工过程
C.编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同,可影响翻译的准确度和效率
D.组蛋白乙酰化发生在翻译后,是基因表达调控的结果,也会影响基因的表达
二、基因表达的几种常见调控机制
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)
①无诱导物(乳糖)存在时(如图甲),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。
②诱导物(乳糖)存在时(如图乙),诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白空间结构改变,不能与操纵基因结合,则RNA聚合酶可以结合到启动子上并启动结构基因的表达。
典型例题
例3[2025·河北沧州一模]操纵子是原核细胞中基因表达调控的一种结构。如图为大肠杆菌乳糖操纵子模型,其中LacZ、LacY、LacA为三种结构基因,在其上游有三个对结构基因起调控作用的核苷酸序列R、P、O,P序列中含有RNA聚合酶结合位点,阻遏蛋白与O序列结合会抑制RNA聚合酶与P序列的结合。下列叙述正确的是( )
A.R序列的表达产物与O序列结合会抑制结构基因的表达
B.①和②过程中的碱基互补配对方式相同
C.该模型中的三种结构基因在染色体上呈线性排列
D.P序列中有能与RNA聚合酶结合的起始密码子
2.翻译水平的调控——RNA干扰
主要靠直接结合特异的靶标mRNA,从而阻止该mRNA进行翻译或者导致靶标mRNA的稳定性下降。
典型例题
例4[2025·云南卷]RNA干扰原理是指mRNA形成局部互补结构后阻断mRNA翻译。X菌是兼性厌氧菌,能杀伤正常细胞和处于缺氧微环境的肿瘤细胞。我国科学家基于RNA干扰原理改造X菌获得Y菌时,将厌氧启动子PT置于X菌生存必需基因asd上游,启动基因asd转录,PT启动转录效率与氧浓度成反比;同时将好氧启动子PA置于基因asd下游,启动互补链转录,PA启动转录效率与氧浓度成正比。下列说法正确的是( )
A.Y菌存在asd基因DNA双链同时启动转录的状态
B.PT和PA分别启动转录得到的mRNA相同
C.PA的作用是防止有氧环境下Y菌死亡
D.改造X菌目的是增强无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力
例5[2025·江苏卷节选]真核细胞进化出精细的基因表达调控机制,图示部分调控过程。请回答下列问题:
转录后加工产生的lncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析,lncRNA调控基因表达的主要机制有 。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白,引导降解与其配对结合的RNA。据图可知,miRNA发挥的调控作用有 。(共21张PPT)
微专题3
基因表达的调控
一、表观遗传的调控机制
1.甲基化修饰:指在碱基上增加甲基基团的化学修饰。 甲
基化主要影响基因的转录。
2.组蛋白修饰
(1)组蛋白乙酰化修饰一般与基因转录激活相关，而组蛋白去乙酰化则
与基因沉默相关。
(2)组蛋白甲基化修饰既与基因的转录抑制相关，又与基因的转录激活
相关，这取决于被修饰的氨基酸残基所处的位置、被修饰的程度，以
及甲基转移酶的性质。
3.基因组印记:指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给
子代时发生了修饰,使带有亲代印记的等位基因由于亲源不同而差异性
表达。这种修饰常为 甲基化修饰,也包括组蛋白乙酰化、甲基化等
修饰。
典型例题
例1 [2025·江苏卷]甲基化读取蛋白 识别甲基
化修饰的 ，引起基因表达效应改变，如
图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.甲基化通过抑制转录过程调控基因表达
B.图中甲基化的碱基位于脱氧核糖核苷酸链上
C.蛋白可结合甲基化的 并抑制表达
D.若图中 的碱基甲基化也可引起表观遗传
效应
√
[解析] 据图可知，甲基化发生在 上，不是
抑制转录过程，而是通过影响 的翻译或稳定
性来调控基因表达，A错误；由图可知，甲基化发
生在 上，故图中甲基化的碱基位于核糖核苷
酸链上，B错误；从图中得出未与蛋白结合的甲基化的 会降
解，而与蛋白结合后，甲基化的可以表达，说明蛋白 结合
甲基化的 并促进其表达，C错误；表观遗传可以由某些碱基的
甲基化或蛋白质乙酰化引起，图中 的碱基甲基化也可引起表观
遗传效应，D正确。
例2 [2025·河南卷]构成染色体的组蛋白可发生乙酰化。由组蛋白基因
表达到产生乙酰化的组蛋白，需经历转录、转录后加工、翻译、翻译
后加工与修饰等过程。下列叙述错误的是( )
A.组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列但可影响个体表型
B.具有生物活性的 的形成涉及转录和转录后加工过程
C.编码组蛋白的 上结合的核糖体数量不同，可影响翻译的准确
度和效率
D.组蛋白乙酰化发生在翻译后，是基因表达调控的结果，也会影响基
因的表达
√
[解析] 组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列，但能使染色质结构
变得松散，激活基因转录，促进基因的表达，进而影响个体表型，A
正确；需要经过 转录，及转录后加工才能形成具有生物活性的
，B正确；编码组蛋白的 上结合的核糖体数量不同，会影
响翻译的效率，但不会影响翻译的准确度，C错误；组蛋白乙酰化发
生在翻译出组蛋白后，是基因表达调控的结果，也会影响基因的表
达，D正确。
二、基因表达的几种常见调控机制
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)
①无诱导物(乳糖)存在时(如图甲),阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了
聚合酶与启动子的结合,使得结构基因不能正常转录。
②诱导物(乳糖)存在时(如图乙),诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白空
间结构改变,不能与操纵基因结合,则 聚合酶可以结合到启动子上并
启动结构基因的表达。
典型例题
例3 [2025·河北沧州一模]操纵子是
原核细胞中基因表达调控的一种结
构。如图为大肠杆菌乳糖操纵子模
型，其中、、 为三
种结构基因，在其上游有三个对结构基因起调控作用的核苷酸序列
、、，序列中含有聚合酶结合位点，阻遏蛋白与 序列结合
会抑制聚合酶与 序列的结合。下列叙述正确的是( )
A.序列的表达产物与 序列结合会抑制结构基因的表达
B.①和②过程中的碱基互补配对方式相同
C.该模型中的三种结构基因在染色体上呈线性排列
D.序列中有能与 聚合酶结合的起始密码子
√
[解析] 由题图可知， 序列的表
达产物阻遏蛋白与 序列结合，
会抑制聚合酶与 序列的结合，
无法启动转录，使结构基因不能
表达，A正确；①和②分别表示转录和翻译过程，两过程中的碱基互
补配对分别发生在与之间、与 之间，配对方
式不完全相同，B错误；题图为大肠杆菌乳糖操纵子模型，大肠杆菌
是原核生物，没有染色体，C错误；起始密码子分布在上，
序列中有启动子，D错误。
2.翻译水平的调控干扰
主要靠直接结合特异的靶标，从而阻止该进行翻译或者
导致靶标的稳定性下降。
典型例题
例4 [2025·云南卷]干扰原理是指 形成局部互补结构后阻断
翻译。 菌是兼性厌氧菌，能杀伤正常细胞和处于缺氧微环境的
肿瘤细胞。我国科学家基于干扰原理改造菌获得 菌时，将厌氧
启动子置于菌生存必需基因上游，启动基因转录， 启动
转录效率与氧浓度成反比；同时将好氧启动子置于基因 下游，
启动互补链转录， 启动转录效率与氧浓度成正比。下列说法正确的
是( )
A.菌存在基因 双链同时启动转录的状态
B.和分别启动转录得到的 相同
C.的作用是防止有氧环境下 菌死亡
D.改造 菌目的是增强无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力
√
[解析] 由题可知，将厌氧启动子置于菌生存必需基因 上游，
启动基因的一条链转录，将好氧启动子置于基因 下游，启
动互补链转录，可能存在某一氧气浓度同时满足和 的启动条件，
从而存在菌基因双链同时启动转录的状态，A正确； 和
分别启动转录得到的 是互补的，不是相同的，B错误；在有
氧环境下，启动转录效率高，其启动转录生成的可与 启
动转录生成的形成局部互补结构，从而阻断 翻译，使得
菌无法存活，C错误；综合以上分析可知，在有氧环境下 菌死亡，
在缺氧环境下菌存活，即通过改造限制了 菌在有氧环境(正常组织)
中的存活，从而选择性杀伤缺氧环境的肿瘤细胞，因此改造的目的
是让 菌选择性在缺氧环境中存活并杀伤肿瘤细胞，减少对正常细胞
的损伤，即改造目的是提高靶向性，而非增强其在无氧环境下杀伤
肿瘤细胞的能力，D错误。
例5 [2025·江苏卷节选] 真核细胞进化出精
细的基因表达调控机制，图示部分调控过程。
请回答下列问题：
转录后加工产生的、 参与基因
的表达调控。据图分析， 调控基因表
达的主要机制有_________________________
_______________________________________
________________________。与
一方面在细胞核内与模
板链结合调控转录；另一方面在细胞质中与
结合，影响翻译过程
与结合，引导降解；
与结合，引导降解
等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解与其配对结合的 。据图
可知， 发挥的调控作用有________________________________
______________________________。
[解析] 转录后加工产生的、 参与基因的表达调控。据
图分析， 调控基因表达的主要机制有一方面在细胞核内与
模板链结合调控转录；另一方面在细胞质中与 结合，影响
翻译过程。与 等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解
与其配对结合的。据图可知，发挥的调控作用有与
结合，引导降解；与结合，引导 降解。
