第一篇　主题二　高考热点(二)　遗传前沿科技 2024年高考生物二轮复习课件+讲义

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生物科学技术的迅猛发展对社会和经济的发展日益显现巨大的推动作用，也影响到社会和个人生活的方方面面。因此，在高考生物试题中也会出现以诺贝尔奖、最新科研成果等为信息载体，考查对相关生物学知识的理解、应用能力及获取信息能力，这也是对“生命观念、社会责任”等生物学科核心素养考查的具体体现，本专题主要围绕如下遗传方面的前沿科技展开探讨。
1.乳糖操纵子乳糖操纵子是细菌中参与乳糖分解的一个基因群，由乳糖系统的阻遏物和操纵序列组成，使得一组与乳糖代谢相关的基因受到同步的调控，科学家提出了著名的操纵子学说。乳糖操纵子是调节基因(lacI)、启动子(lacP)、操纵基因(lacO)和结构基因(lacZ、lacY、lacA)组成的，具体功能如图所示。
lacI会编码阻遏蛋白，lacZ、lacY、lacA分别编码β-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷透性酶、β-半乳糖苷转乙酰基酶。当培养基中没有乳糖时，阻遏蛋白结合到操纵子中的操纵基因上，因此RNA聚合酶就不能与启动子结合，结构基因不表达。当培养基中有乳糖时，乳糖分子与阻遏蛋白结合，引起阻遏蛋白构象发生改变，不能结合到操纵基因上，使RNA聚合酶能正常催化转录操纵子上的结构基因，即操纵子被诱导表达。细胞质中有了β-半乳糖苷酶后，便催化分解乳糖为半乳糖和葡萄糖，乳糖被分解后，又造成了阻遏蛋白与操纵基因结合，使结构基因关闭。
2.RNA干扰技术——沉默基因的钥匙近几年来RNA干扰(简称RNAi)研究取得了突破性进展。RNA干扰的机制是：双链RNA进入细胞内被一个称为Dicer的特定的酶切割成21～23个核苷酸长的小分子RNA的片段(简称siRNA)。Dicer能特异性识别双链RNA，切割产生的siRNA片段解开变成单链，和某些蛋白质形成复合物(简称
RISC)。RISC能结合到细胞内与siRNA互补的mRNA上，并切割该mRNA，使其被降解，造成蛋白质无法合成，产生基因“沉默”现象(如图所示)。
1.如图所示，乳糖操纵子是存在于大肠杆菌DNA上调控乳糖相关代谢过程的片段。当大肠杆菌的生存环境中无葡萄糖有乳糖时，阻遏蛋白会与乳糖结合，导致该蛋白构象发生改变而不能与操纵序列结合，使
β-半乳糖苷酶基因和β-半乳糖苷透性酶基因能正常表达，从而促进大肠杆菌吸收并分解利用乳糖。下列相关叙述错误的是
A.该调控过程可以使大肠杆菌更加　合理地利用生存环境中的营养物质B.环境中的乳糖通过影响阻遏蛋白的　表达调节乳糖代谢相关酶的合成C.若阻遏蛋白因基因突变而失活，大　肠杆菌在无乳糖的环境中也能表达
　β-半乳糖苷酶D.环境中乳糖浓度不同时，β-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷透性酶表达量的　比例无显著差异
2.大肠杆菌的乳糖操纵子是由调节基因(I)、启动子(P，与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列)、操纵基因(O，不编码蛋白质)、结构基因(lacZ、lacY、lacA)等部分组成，结构基因所表达的蛋白质是与乳糖代谢有关的酶，其中lacZ编码的β-半乳糖苷酶可水解乳糖，其调节机制如图甲、乙所示。下列叙述错误的是
A.图甲中阻遏蛋白与操纵基因的结合使结构基因“关闭”B.图乙中mRNA Ⅱ是以DNA分子的一条链为模板转录而来的C.当环境中以乳糖作为唯一能源物质时，结构基因“开放”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　
3.大肠杆菌细胞内调控编码乳糖代谢所需酶的相关基因结构中，有调节基因、启动子、操纵基因和结构基因等部分。直接编码三种酶的基因是其中的结构基因，包括lacZ、lacY和lacA。操纵基因对结构基因起到“开关”作用，而调节基因能够调节操纵基因的状态。据图分析下列叙述错误的是
A.调节基因指导阻遏蛋白通过与操纵　基因结合来阻止RNA聚合酶催化结　构基因的转录B.图中的mRNAⅡ应该有三个起始密码子C.当细胞中存在乳糖时，乳糖可以与阻遏蛋白特异性结合，阻止阻遏蛋 白与操纵基因结合，使操纵基因和结构基因得以顺利表达D.RNA聚合酶通过碱基互补配对原则与基因的启动子部位准确结合
4.MMP－9是一种能促进癌细胞浸润和转移的酶。科研人员合成与MMP－9基因互补的双链RNA，将其转入胃腺癌细胞中，干扰MMP－9基因表达，从而达到一定的疗效，部分过程如图所示。下列叙述错误的是A.核糖与磷酸交替连接构成了双　链RNA分子的基本骨架B.沉默复合体中蛋白质的作用与　双链RNA解旋为单链有关C.过程①和过程③都会出现腺嘌　呤和尿嘧啶的碱基互补配对D.人造RNA干扰了MMP－9基因的转录和翻译，使MMP－9含量降低
5.(2023·徐州高三月考)天使综合征(简称AS)是与15号染色体上的UBE3A和SNRPN基因有关的表观遗传现象，某AS患儿从父亲获得的UBE3A基因DNA序列正常，但邻近的SNRPN基因产生了一段RNA(UBE3A—ATS)，干扰了父源UBE3A基因合成蛋白质。下列分析错误的是A.SNRPN基因与UBE3A基因的　部分碱基序列相同B.反义RNA会抑制UBE3A基因　的翻译C.双链RNA会被细胞内聚合酶识别后降解D.开发可抑制SNRPN基因表达药物可治疗AS
6.真核细胞特有的“基因沉默”机制可抵抗外来病毒的入侵。病毒的外源性RNA进入细胞后，在形成双链RNA(dsRNA)时会被细胞中的Dicer酶剪切形成小干扰RNA(简称siRNA)。siRNA能与某种特殊蛋白质结合形成siRNA诱导干扰复合体(简称RISC)。RISC中的siRNA能与病毒产生的mRNA以碱基互补配对的形式结合，其中的蛋白质催化该mRNA水解，过程如图所示。下列相关叙述错误的是
A.真核细胞内出现dsRNA分子时，说明病毒　RNA正在进行复制B.siRNA和rRNA分子中的嘌呤数量等于嘧啶　数量C.RISC中的蛋白质可破坏磷酸二酯键，具有　RNA 酶的作用D.“基因沉默”是在翻译水平上对RNA病毒　的基因表达造成抑制