Question

【題目】果蠅常常作為生物學(xué)實(shí)驗(yàn)材料，閱讀下列資料并回答相關(guān)問題：

資料一　2017年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，頒給了用果蠅作為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)控制“晝夜節(jié)律”分子機(jī)制的三位美國(guó)科學(xué)家。他們最初認(rèn)為：晝夜節(jié)律與PER基因編碼的PER蛋白周期變化有關(guān)，當(dāng)PER基因處于活性狀態(tài)時(shí)，合成PER蛋白，如果PER蛋白在細(xì)胞核中積累，會(huì)阻斷PER基因的活性，抑制PER蛋白的合成；后來發(fā)現(xiàn)PER蛋白無法單獨(dú)進(jìn)入細(xì)胞核，他們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)另一個(gè)基因“TIM基因”，該基因編碼的TIM蛋白與PER蛋白結(jié)合在一起后，進(jìn)入到細(xì)胞核中，從而阻斷了PER基因的活性。過程如下圖所示：

（1）核孔允許某些大分子通過，這體現(xiàn)了核孔的___________，根據(jù)資料信息說明理由 ________________________________________________________________________________。

（2）圖示PER蛋白抑制PER基因的活性的調(diào)節(jié)機(jī)制稱為什么調(diào)節(jié)？ __________，理由是 ________________________________________________________________________。

（3））這種調(diào)節(jié)機(jī)制在生命系統(tǒng)普遍存在，它對(duì)于機(jī)體維持____________具有重要意義。

資料二　科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某突變純合子果蠅對(duì)二乙酯乙醚極其敏感，二乙酯乙醚能引起該突變純合子果蠅神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)異常而發(fā)生驚厥。如下圖是某突變純合子果蠅與野生型果蠅某神經(jīng)纖維在a時(shí)刻受到刺激而發(fā)生的膜電位變化曲線。果蠅的神經(jīng)纖維在靜息時(shí)的膜電位是______________，引起ab段電位變化的原因是_______________，造成突變純合子果蠅bc段膜電位變化的可能原因是_________________________________________。

Answer 1

【答案】選擇性透過性PER蛋白單獨(dú)無法進(jìn)入細(xì)胞核，當(dāng)TIM同PER結(jié)合在一起后，才能進(jìn)入到細(xì)胞核中（負(fù)）反饋調(diào)節(jié)PER基因編碼的PER蛋白進(jìn)入細(xì)胞核，抑制PER基因的活性，減少PER蛋白的合成穩(wěn)態(tài)外正內(nèi)負(fù)Na+內(nèi)流恢復(fù)靜息電位的過程異常(K+通道異常或Na+-K+泵異常)

【解析】

結(jié)合題意題圖分析，細(xì)胞核中PER基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生PER mRNA，通過核孔到細(xì)胞質(zhì)中作為翻譯的模板，合成PER蛋白；由于單獨(dú)的PER蛋白不能通過核孔進(jìn)入細(xì)胞核，需要與TIM基因編碼的TIM蛋白結(jié)合才能通過核孔進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)而阻斷PER基因的繼續(xù)表達(dá)。該過程一方面說明通過核孔進(jìn)出細(xì)胞核的物質(zhì)是有選擇性的；另一方面說明PER蛋白的含量與PER基因的表達(dá)是一個(gè)負(fù)反饋調(diào)節(jié)的過程，這使二者都維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

（1）從本題資料信息分析，如當(dāng)PER蛋白與TIM結(jié)合在一起時(shí)，才能通過核孔進(jìn)入到細(xì)胞核中，若該蛋白單獨(dú)存在時(shí)，無法通過核孔進(jìn)入細(xì)胞核，這體現(xiàn)了核孔具有選擇透過性。

（2）結(jié)合前面的分析可知，圖示PER蛋白抑制PER基因的活性的調(diào)節(jié)機(jī)制稱為（負(fù)）反饋調(diào)節(jié)。因?yàn)?/span>PER蛋白是PER基因編碼的蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核后，又抑制PER基因的活性，減少PER蛋白的合成，這體現(xiàn)PER蛋白與PER基因的表達(dá)存在負(fù)反饋調(diào)節(jié)的機(jī)制。

（3）負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制在生命系統(tǒng)普遍存在，它對(duì)于機(jī)體維持理化性質(zhì)和各種化學(xué)成分的含量相對(duì)穩(wěn)定即穩(wěn)態(tài)具有重要意義。

（4）神經(jīng)纖維在靜息時(shí)，膜電位是外正內(nèi)負(fù)。結(jié)合曲線圖分析，引起ab段電位發(fā)生逆轉(zhuǎn)變化的原因是鈉離子內(nèi)流。正常情況下動(dòng)作電位恢復(fù)到靜息電位是由于鉀離子外流所致，結(jié)合題意中“二乙酯乙醚能引起該突變純合子果蠅神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)異常”，對(duì)此推測(cè)造成突變純合子果蠅bc段膜電位變化的可能原因是恢復(fù)靜息電位的過程可能是二乙酯乙醚引起K+通道異常，進(jìn)而導(dǎo)致鉀離子內(nèi)流異常所致。