2024届高中生物二轮复习讲义 第一篇 主题二 高考热点(二) 遗传前沿科技.pdf

遗传前沿科技

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、必威体育精装版科研成果等为

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mRNAⅡ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