問題詳情:
2017年,三位科學家因發現生物晝夜節律的分子機制而獲得諾貝爾獎。請回答問題:
(1)1984年,科學家首次成功分離了節律基因(per)。per基因控制合成PER蛋白的過程稱爲基因的___________。該過程在細胞的___________中,以該基因的一條鏈爲模板,以四種_______爲原料轉錄爲mRNA,進而在覈糖體上___________出PER蛋白。
(2)CLK-CYC複合物能激活per基因轉錄,PER蛋白與TIM蛋白結合後才能進入細胞核。白天PER蛋白在細胞質中降解,晚上PER蛋白在細胞核中積累,週期約爲24小時,表現出晝夜節律,其分子調節機制如下圖所示。
①白天,在光下被激活的CRY蛋白與TIM蛋白結合,引起TIM蛋白降解,PER蛋白與DBT蛋白結合後被降解,導致___________,PER蛋白進入細胞核受阻。
②夜晚,TIM蛋白與PER蛋白結合後,經___________進入細胞核,使核內的PER蛋白含量升高,同時___________ per基因轉錄。
(3)生物節律與人類健康息息相關,節律紊亂會引發一系列健康問題。上述研究對於我們健康文明的生活方式有哪些啓示?___________。
【回答】
表達 細胞核 核糖核苷* 翻譯 PER蛋白與TIM蛋白結合產物減少 核孔 抑制 規律作息,保持良好生活習慣等
【分析】
DNA複製 | DNA轉錄 | 翻譯 | |
時間 | 細胞*的間期 | 個體生長髮育的整個過程 | |
場所 | 主要在細胞核 | 細胞質中的核糖體 | |
條件 | DNA解旋酶,DNA聚合酶等,ATP | RNA聚合酶等,ATP | 酶,ATP,tRNA |
模板 | DNA的兩條鏈 | DNA的一條鏈 | mRNA |
原料 | 含A T C G的四種脫氧核苷* | 含A U C G的四種核糖核苷* | 20種氨基* |
模板去向 | 分別進入兩個子代DNA分子中 | 與非模板鏈重新繞成雙螺旋結構 | 分解成單個核苷* |
【詳解】
(1)基因控制蛋白質合成的過程稱爲基因的表達,故per基因控制合成PER蛋白的過程稱爲基因的表達。基因的表達過程包括轉錄和翻譯兩步,前者主要發生在細胞核中,而後者發生在細胞質基質中的核糖體上,據此分析爲,該過程在細胞的細胞核中,以該基因的一條鏈爲模板,以四種核糖核苷*爲原料轉錄爲mRNA,進而在覈糖體上翻譯出PER蛋白。
(2)根據題目資訊可知,白天PER蛋白在細胞質中降解,晚上PER蛋白在細胞核中積累,據此作答:
①結合圖示可知,白天,在光下被激活的CRY蛋白與TIM蛋白結合,引起TIM蛋白降解,PER蛋白與DBT蛋白結合後被降解,故此PER蛋白與TIM蛋白結合產物減少,PER蛋白進入細胞核受阻。
②核孔是大分子物質出入細胞核的通道,故可推測,夜晚,TIM蛋白與PER蛋白結合後,是經核孔進入細胞核的,使核內的PER蛋白含量升高,同時抑制 per基因轉錄。
(3)生理的節律*是生物節律形成的內因,如果生活不規律,就會引發因爲節律紊亂導致的一系列健康問題。因此爲了身體的健康,我們需要規律作息,保持良好生活習慣。
【點睛】
熟知基因表達的基礎知識是解答本題的關鍵!同時本題關注了學生提取資訊解答資訊能力的考查,本題最後兩問是學生較難分析的考點。
知識點:基因表達的調控過程
題型:綜合題