Question

【題目】2017年諾貝爾生理學或醫學獎頒給在生物鐘機制研究方面取得巨大成功的三位科學家。研究發現人體的生物鐘機理如圖所示，下丘腦SCN細胞中基因表達產物PER蛋白的濃度呈周期性變化，振蕩周期為24 h。回答下列問題：

（1）圖中過程a和b分別是____________，a過程的產物能通過核孔出細胞核，PER蛋白能通過核孔進入細胞核，而per基因卻不能通過核孔，這說明核孔具有________________特性。

（2）圖中過程b中核糖體在mRNA上的移動方向是________________；一條mRNA鏈上可同時結合多個核糖體的意義是________________________________；同一mRNA上各核糖體翻譯出的多肽鏈________。

（3）若因外界環境的影響使得per基因中一個堿基對發生替換，而導致過程b合成的肽鏈中第8位氨基酸由異亮氨酸（密碼子有AUU、AUC、AUA）變成蘇氨酸（密碼子有ACU、ACC、ACA、ACG），則該基因的這個堿基對替換情況是_______________________。

（4）per基因幾乎存于人體所有組織細胞中，但不同細胞在進行a過程時啟用的起始點不完全相同，其原因是___________________________________________。圖中c過程體現了per基因表達調控的機制是________。

Answer 1

【答案】轉錄、翻譯 選擇透過性 從右向左 提高蛋白質的合成速率 相同 T∥A替換為C∥G（或A∥T替換為G//C） 不同組織細胞中基因進行選擇性表達 （負）反饋調節

【解析】

分析圖示：該圖表示per基因的轉錄和表達過程，a為轉錄過程，b為翻譯過程，形成的PER蛋白質還能進入細胞核對per基因的轉錄起調控作用。

（1）由圖可知，per基因在細胞核通過a轉錄過程形成mRNA，在細胞質的核糖體上通過b翻譯過程形成PER蛋白質，故a為轉錄，b為翻譯過程。核孔可以實現核質之間頻繁的物質交換和信息交流，PER蛋白能通過核孔進入細胞核，而per基因卻不能通過核孔，說明核孔具有選擇透過性。

（2）先結合的核糖體翻譯的肽鏈長，故根據核糖體上翻譯形成的肽鏈的長短可知，b過程中核糖體在mRNA上的移動方向是從右向左。一條mRNA鏈上可同時結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，因此，少量的mRNA就可以迅速合成出大量的蛋白質，故可提高蛋白質的合成速率；由于同一mRNA上各核糖體翻譯所用的模板相同，故翻譯出的多肽鏈相同。

（3）若由于基因中一個堿基對發生替換，而導致合成的肽鏈中第8位氨基酸由異亮氨酸（密碼子有AUU、AUC、AUA）變成蘇氨酸（密碼子有ACU、ACC、ACA、ACG），即密碼子上堿基U替換成堿基C，又由于基因的模板鏈與mRNA上的密碼子堿基互補配對，則該基因的這個堿基對替換情況是T//A替換為C//G（A//T替換為G//C）。

（4）不同組織細胞發生細胞的分化的根本原因是基因的選擇性表達，因此同一DNA中不同基因表達情況有差異，故轉錄的起點不完全相同。由圖可知，翻譯形成的PER蛋白會進入細胞核對該基因的轉錄有調控作用，使細胞中的PER蛋白不會過多，故圖中c過程體現了per基因表達調控的機制是反饋調節。