Question

2017年诺贝尔生理学或医学奖授予美国三位科学家，以表彰他们在研究生物钟运行的分子机制方面的成就。研究发现，PER基因与果蝇的昼夜节律的调控有关，其编码的PER蛋白在晚上会在果蝇细胞内积累，白天又会被分解。PER蛋白含量直接影响到生物的昼夜节律，下图为生物钟分子的核心组件的简化示意图：

（1）PER基因的表达过程包括____________。若PER基因发生突变，其控制合成的蛋白质可能不会发生改变，最可能的原因是____________。

（2）分别提取果蝇各种体细胞内的DNA分子和mRNA分子，用PER基因探针进行检测出现的现象是____________。

①只有部分体细胞的DNA与PER基因探针会形成杂交带

②所有体细胞的DNA与PER基因探针均会形成杂交带

③只有部分体细胞的mRNA与PER基因探针会形成杂交带

④所有体细胞的mRNA与PER基因探针均会形成杂交带

A．①③                B．①④                C．②③                D．②④

（3）据图分析，PER蛋白含量的维持可能与图中____________（物质）的作用有关，其调控PER蛋白含量变化的机制是____________。

Answer

转录和翻译 密码子具有简并性，改变后的密码子与之前的密码子决定同种氨基酸 C TIM蛋白 当per蛋白达到一定浓度后，per蛋白会与TIM蛋白发生结合抑制per基因的表达，从而降低PER蛋白的含量

【解析】

基因的表达指基因通过控制蛋白质的合成控制生物性状的过程，主要包括转录和翻译，同时结合题干信息“PER基因与果蝇的昼夜节律的调控有关，其编码的PER蛋白在晚上会在果蝇细胞内积累，白天又会被分解”。

（1）基因表达过程包括了基因的转录、翻译过程。基因发生突变后，突变后基因转录出密码子与原密码子决定同一种氨基酸（密码简并性）。

（2）Per基因探针是指一段与per基因互补配对的DNA单链，其与per基因和per基因转录出的mRNA可以进行碱基互补配对，从而形成杂交带。

由于果蝇的体细胞均来源于受精卵，则其中均含有相同的DNA分子，则PER基因的探针与其均能发生杂交，②正确；

而per基因则只能在特定的细胞中表达，转录出相应的mRNA，因此只能在部分的细胞中能发生per基因探针与mRNA的互补配对，形成杂交带，③正确。

故选C。

（3）per蛋白需要保持一定含量才能维持正常的生物节律，据图可知，per蛋白会与细胞中的TIM蛋白结合，形成复合物，从而抑制细胞核内基因的转录，从而控制per的含量，故per蛋白需要保持一定含量与TIM蛋白有关。