Question

【題目】科學(xué)家從果蠅基因組中分離出控制生物晝夜節(jié)律（即生物鐘）的基因（PER基因）。研究表明，該基因編碼的PER蛋白夜間在細(xì)胞核積聚，清晨降解。PER蛋白積累到一定量后會抑制PER基因的表達(dá)，導(dǎo)致PER蛋白無法合成，動物因此逐漸進(jìn)入睡眠狀態(tài)。生物鐘也是靠著這種機(jī)制影響著其他多細(xì)胞生物（包括人類）。PER基因的表達(dá)與關(guān)閉機(jī)制如下圖所示：

（1）很多遺傳生物學(xué)家喜歡用果蠅作為遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的材料。果蠅作為遺傳學(xué)材料的優(yōu)點(diǎn)有___________（答出2點(diǎn)）。

（2）請寫出PER蛋白合成過程中遺傳信息的流動方向:___________。

（3）人體每天都需要一定的睡眠時間才能保證大腦的正常工作，而PER基因通過規(guī)律性的表達(dá)與關(guān)閉控制著晝夜節(jié)律。請根據(jù)科學(xué)家的研究成果推斷人在夜間犯困是因?yàn)?/span>______________________；而在清晨醒來是因?yàn)?/span>___________。

Answer 1

【答案】易飼養(yǎng)、繁殖快、產(chǎn)生的子代數(shù)量多、染色體數(shù)目少PER基因 mRNAPER夜間PER蛋白在細(xì)胞核中積累，抑制了PER基因的表達(dá)清晨PER蛋白降解，PER基因表達(dá)，在細(xì)胞質(zhì)中合成了PER蛋白

【解析】

據(jù)圖題干信息分析，PER基因可以控制PER蛋白的合成，進(jìn)而控制生物晝夜節(jié)律。據(jù)圖分析，細(xì)胞核中PER基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制PER蛋白的合成，該蛋白質(zhì)可以進(jìn)入細(xì)胞核，也可以進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，夜晚在細(xì)胞核積累，抑制PER基因的表達(dá)，白天進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)并降解，解除對PER基因表達(dá)的抑制。

（1）果蠅具有易飼養(yǎng)、繁殖快、產(chǎn)生的子代數(shù)量多、染色體數(shù)目少等優(yōu)點(diǎn)，因此常常作為遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的材料。

（2）PER蛋白是由PER基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程合成的，因此該蛋白質(zhì)合成過程中遺傳信息的流動方向?yàn)椋篜ER基因 mRNAPER。

（3）根據(jù)題意分析，夜間PER蛋白在細(xì)胞核中積累，抑制了PER基因的表達(dá)，導(dǎo)致PER蛋白無法合成，人體因此逐漸進(jìn)入睡眠狀態(tài)；而清晨PER蛋白進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)并降解，解除了對PER基因表達(dá)的抑制作用，在細(xì)胞質(zhì)中合成了PER蛋白，所以人體在清晨醒來。