Question

【題目】2017年諾貝爾生理學或醫學獎授予美國三位科學家，以表彰他們在研究生物鐘運行的分子機制方面的成就。研究發現，PER基因與果蠅的晝夜節律的調控有關，其編碼的PER蛋白在晚上會在果蠅細胞內積累，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基因的表達過程包括____________。若PER基因發生突變，其控制合成的蛋白質可能不會發生改變，最可能的原因是____________。

（2）分別提取果蠅各種體細胞內的DNA分子和mRNA分子，用PER基因探針進行檢測出現的現象是____________。

①只有部分體細胞的DNA與PER基因探針會形成雜交帶

②所有體細胞的DNA與PER基因探針均會形成雜交帶

③只有部分體細胞的mRNA與PER基因探針會形成雜交帶

④所有體細胞的mRNA與PER基因探針均會形成雜交帶

A．①③ B．①④ C．②③ D．②④

（3）據圖分析，PER蛋白含量的維持可能與圖中____________（物質）的作用有關，其調控PER蛋白含量變化的機制是____________。

Answer 1

【答案】轉錄和翻譯 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per蛋白達到一定濃度后，per蛋白會與TIM蛋白發生結合抑制per基因的表達，從而降低PER蛋白的含量

【解析】

基因的表達指基因通過控制蛋白質的合成控制生物性狀的過程，主要包括轉錄和翻譯，同時結合題干信息“PER基因與果蠅的晝夜節律的調控有關，其編碼的PER蛋白在晚上會在果蠅細胞內積累，白天又會被分解”。

（1）基因表達過程包括了基因的轉錄、翻譯過程�；�因發生突變后，突變后基因轉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基因互補配對的DNA單鏈，其與per基因和per基因轉錄出的mRNA可以進行堿基互補配對，從而形成雜交帶。

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

而per基因則只能在特定的細胞中表達，轉錄出相應的mRNA，因此只能在部分的細胞中能發生per基因探針與mRNA的互補配對，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律，據圖可知，per蛋白會與細胞中的TIM蛋白結合，形成復合物，從而抑制細胞核內基因的轉錄，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。