Question

【题目】科学家从果蝇基因组中分离出控制生物昼夜节律（即生物钟）的基因（PER基因）。研究表明，该基因编码的PER蛋白夜间在细胞核积聚，清晨降解。PER蛋白积累到一定量后会抑制PER基因的表达，导致PER蛋白无法合成，动物因此逐渐进入睡眠状态。生物钟也是靠着这种机制影响着其他多细胞生物（包括人类）。PER基因的表达与关闭机制如下图所示：

（1）很多遗传生物学家喜欢用果蝇作为遗传学实验的材料。果蝇作为遗传学材料的优点有___________（答出2点）。

（2）请写出PER蛋白合成过程中遗传信息的流动方向:___________。

（3）人体每天都需要一定的睡眠时间才能保证大脑的正常工作，而PER基因通过规律性的表达与关闭控制着昼夜节律。请根据科学家的研究成果推断人在夜间犯困是因为______________________；而在清晨醒来是因为___________。

Answer 1

【答案】易饲养、繁殖快、产生的子代数量多、染色体数目少PER基因 mRNAPER夜间PER蛋白在细胞核中积累，抑制了PER基因的表达清晨PER蛋白降解，PER基因表达，在细胞质中合成了PER蛋白

【解析】

据图题干信息分析，PER基因可以控制PER蛋白的合成，进而控制生物昼夜节律。据图分析，细胞核中PER基因通过转录和翻译控制PER蛋白的合成，该蛋白质可以进入细胞核，也可以进入细胞质，夜晚在细胞核积累，抑制PER基因的表达，白天进入细胞质并降解，解除对PER基因表达的抑制。

（1）果蝇具有易饲养、繁殖快、产生的子代数量多、染色体数目少等优点，因此常常作为遗传学实验的材料。

（2）PER蛋白是由PER基因通过转录和翻译过程合成的，因此该蛋白质合成过程中遗传信息的流动方向为：PER基因 mRNAPER。

（3）根据题意分析，夜间PER蛋白在细胞核中积累，抑制了PER基因的表达，导致PER蛋白无法合成，人体因此逐渐进入睡眠状态；而清晨PER蛋白进入细胞质并降解，解除了对PER基因表达的抑制作用，在细胞质中合成了PER蛋白，所以人体在清晨醒来。