Question

【題目】日節(jié)律是動物普遍存在的節(jié)律性活動，通常以24h為周期。研究者從果蠅的羽化節(jié)律開始，逐漸揭示出日節(jié)律的分子機(jī)制。

（1）羽化節(jié)律是果蠅的一種日節(jié)律行為，由機(jī)體的__________系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)共同調(diào)控。

（2）研究者通過誘變得到羽化節(jié)律紊亂的雄蠅，推測雄蠅的羽化節(jié)律紊亂與野生型基因per的突變有關(guān)。將羽化節(jié)律紊亂的雄蠅與兩條X染色體融合在一起的雌蠅雜交，由于雌蠅經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生______X染色體的卵細(xì)胞，導(dǎo)致雜交子代中出現(xiàn)性染色體只有一條正常X染色體的個體（表現(xiàn)型為雄性），這些子代雄性個體羽化節(jié)律_________，判斷per基因位于X染色體上。

（3）per的突變基因PerS、PerL、PerO分別導(dǎo)致果蠅的羽化節(jié)律變?yōu)槎坦?jié)律（羽化周期縮短）、長節(jié)律（羽化周期變長）和無節(jié)律。研究者利用棒眼（伴X顯性遺傳）正常節(jié)律雌蠅進(jìn)行圖1所示雜交實驗，對per基因及突變基因間的顯隱性關(guān)系進(jìn)行研究。

研究者觀察F2中___________個體的羽化節(jié)律，可以判斷PerS、PerL間的顯隱性關(guān)系，這是由于該個體的X染色體__________。利用上述雜交方法，可判斷per基因及突變基因間顯隱性關(guān)系。

（4）經(jīng)過幾十年的研究，人們對動物中以24h為周期的日節(jié)律形成機(jī)理有了基本了解，如圖2所示。

據(jù)圖分析，P蛋白和T蛋白積累到一定數(shù)量時，會在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)結(jié)合形成P-T蛋白二聚體，二聚體通過_____進(jìn)入細(xì)胞核，抑制相關(guān)基因的________，這是一種________調(diào)節(jié)機(jī)制。白天時，某光敏蛋白可以與T蛋白相互作用，導(dǎo)致T蛋白降解，_________蛋白積累量增加，動物表現(xiàn)出日節(jié)律現(xiàn)象。

（5）地球上很多生物都有日節(jié)律現(xiàn)象，但參與調(diào)控的基因和分子機(jī)制高度相似且在進(jìn)化上比較保守，這是由于基因一旦發(fā)生改變，______________。

Answer 1

【答案】 神經(jīng) 不含 全部紊亂 非棒眼雌蠅 來自于不同的突變體雄蠅，分別攜帶perS和perL基因 核孔 轉(zhuǎn)錄 負(fù)反饋 X 會打破長期進(jìn)化形成的平衡狀態(tài)（或“相對穩(wěn)定狀態(tài)”），導(dǎo)致適應(yīng)性降低，在自然選擇過程中被淘汰

【解析】試題分析：由于控制羽化節(jié)律的基因與棒眼基因（設(shè)為A）都是伴X染色體遺傳，結(jié)合圖1中親本表現(xiàn)型，則親本基因型為XaPerLY和XAPerXAPer；F1中棒眼雌蠅的基因型為XAPerXaPerL，它與非棒眼短節(jié)律雄果蠅（XaPerSY）雜交，則F2中會出現(xiàn)基因型為XaPerLXaPerS、XAPerXaPerS的雌果蠅以及基因型為XAPerY、XaPerLY的雄果蠅。若F2非棒眼雌果蠅（即XaPerLXaPerS）表現(xiàn)型為長節(jié)律，則PerL對PerS為顯性；若表現(xiàn)型為短節(jié)律，則PerS對PerL為顯性。若F2棒眼雌果蠅（即XAPerXaPerS）表現(xiàn)型為正常節(jié)律，則Per對PerS為顯性；若表現(xiàn)型為短節(jié)律，則PerS對Per為顯性。利用該雜交方法，還判斷per基因與突變基因PerL、PerO間顯隱性。分析圖2中T蛋白基因、Per基因、X蛋白基因分別控制T蛋白、P蛋白和X蛋白的合成，并從細(xì)胞核內(nèi)經(jīng)核孔到細(xì)胞質(zhì)中。其中，T蛋白在白天會降解；P蛋白只有在T蛋白缺乏時會降解；若T蛋白和P蛋白均在晚上合成時則在細(xì)胞質(zhì)中形成二聚體P-T蛋白，并經(jīng)核孔到細(xì)胞核中控制相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄；而其中的X蛋白能正�？刂朴鸹�日節(jié)律。

（1）羽化節(jié)律是果蠅的一種生命活動，而動物的生命活動是由神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)共同調(diào)控完成的。

（2）兩條X染色體融合在一起的雌蠅在減數(shù)分裂中會產(chǎn)生不含X染色體的卵細(xì)胞或含1條融合X染色體的卵細(xì)胞。當(dāng)不含X染色體的卵細(xì)胞與正常含1條X染色體的精子結(jié)合形成受精卵，則發(fā)育產(chǎn)生只含1條X染色體的雄果蠅。若只含1條X染色體的羽化紊亂，子代雄果蠅也只含這一條X染色體，且全部表現(xiàn)為羽化紊亂，則說明控制羽化紊亂的突變基因位于該X染色體。

（3）根據(jù)（2）小題，由于控制羽化節(jié)律的基因與棒眼基因（設(shè)為A）都是伴X染色體遺傳，結(jié)合圖1中親本表現(xiàn)型，則親本基因型為XaPerLY和XAPerXAPer；F1中棒眼雌蠅的基因型為XAPerXaPerL，它與非棒眼短節(jié)律雄果蠅（XaPerSY）雜交，則F2中會出現(xiàn)基因型為XaPerLXaPerS、XAPerXaPerS的雌果蠅以及基因型為XAPerY、XaPerLY的雄果蠅。所以可以通過觀察F2非棒眼雌果蠅（即XaPerLXaPerS）的表現(xiàn)型和棒眼雌果蠅（即XAPerXaPerS）的表現(xiàn)型來判斷PerL、PerS的顯隱性以及PerS、Per的顯隱性，因為根據(jù)遺傳規(guī)律可知，F(xiàn)2雌雄個體的X染色體上正好含有PerL和PerS、PerS和Per基因。

（4）結(jié)合前面的分析可知，P蛋白和T蛋白積累到一定數(shù)量時，會在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)結(jié)合形成P-T蛋白二聚體，二聚體通過核孔進(jìn)入細(xì)胞核，抑制相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，從而減少二聚體的形成，這是一種（負(fù)）反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。白天時，T蛋白降解，X蛋白積累量增加，動物表現(xiàn)出日節(jié)律現(xiàn)象。

（5）在不同生物體上日節(jié)律現(xiàn)象都呈現(xiàn)參與調(diào)控的基因和分子機(jī)制高度相似且在進(jìn)化上比較保守，這是因為基因一旦發(fā)生改變，會打破長期進(jìn)化形成的相對平衡狀態(tài)，導(dǎo)致生物的適應(yīng)性降低，在自然選擇過程中被淘汰。