Question

【題目】2017年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國三位科學(xué)家，以表彰他們在研究生物鐘運行的分子機(jī)制方面的成就。研究發(fā)現(xiàn)，PER基因與果蠅的晝夜節(jié)律的調(diào)控有關(guān)，其編碼的PER蛋白在晚上會在果蠅細(xì)胞內(nèi)積累，白天又會被分解。PER蛋白含量直接影響到生物的晝夜節(jié)律，下圖為生物鐘分子的核心組件的簡化示意圖：

（1）PER基因的表達(dá)過程包括____________。若PER基因發(fā)生突變，其控制合成的蛋白質(zhì)可能不會發(fā)生改變，最可能的原因是____________。

（2）分別提取果蠅各種體細(xì)胞內(nèi)的DNA分子和mRNA分子，用PER基因探針進(jìn)行檢測出現(xiàn)的現(xiàn)象是____________。

①只有部分體細(xì)胞的DNA與PER基因探針會形成雜交帶

②所有體細(xì)胞的DNA與PER基因探針均會形成雜交帶

③只有部分體細(xì)胞的mRNA與PER基因探針會形成雜交帶

④所有體細(xì)胞的mRNA與PER基因探針均會形成雜交帶

A．①③ B．①④ C．②③ D．②④

（3）據(jù)圖分析，PER蛋白含量的維持可能與圖中____________（物質(zhì)）的作用有關(guān)，其調(diào)控PER蛋白含量變化的機(jī)制是____________。

Answer 1

【答案】轉(zhuǎn)錄和翻譯 密碼子具有簡并性，改變后的密碼子與之前的密碼子決定同種氨基酸 C TIM蛋白 當(dāng)per蛋白達(dá)到一定濃度后，per蛋白會與TIM蛋白發(fā)生結(jié)合抑制per基因的表達(dá)，從而降低PER蛋白的含量

【解析】

基因的表達(dá)指基因通過控制蛋白質(zhì)的合成控制生物性狀的過程，主要包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，同時結(jié)合題干信息“PER基因與果蠅的晝夜節(jié)律的調(diào)控有關(guān)，其編碼的PER蛋白在晚上會在果蠅細(xì)胞內(nèi)積累，白天又會被分解”。

（1）基因表達(dá)過程包括了基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯過程。基因發(fā)生突變后，突變后基因轉(zhuǎn)錄出密碼子與原密碼子決定同一種氨基酸（密碼簡并性）。

（2）Per基因探針是指一段與per基因互補(bǔ)配對的DNA單鏈，其與per基因和per基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA可以進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對，從而形成雜交帶。

由于果蠅的體細(xì)胞均來源于受精卵，則其中均含有相同的DNA分子，則PER基因的探針與其均能發(fā)生雜交，②正確；

而per基因則只能在特定的細(xì)胞中表達(dá)，轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的mRNA，因此只能在部分的細(xì)胞中能發(fā)生per基因探針與mRNA的互補(bǔ)配對，形成雜交帶，③正確。

故選C。

（3）per蛋白需要保持一定含量才能維持正常的生物節(jié)律，據(jù)圖可知，per蛋白會與細(xì)胞中的TIM蛋白結(jié)合，形成復(fù)合物，從而抑制細(xì)胞核內(nèi)基因的轉(zhuǎn)錄，從而控制per的含量，故per蛋白需要保持一定含量與TIM蛋白有關(guān)。