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【題目】2017年諾貝爾生理學或醫(yī)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(fā)現(xiàn)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;卮鹣铝袉栴}:

(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(huán)境的影響使得per基因中一個堿基對發(fā)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(xiàn)了per基因表達調控的機制是________。

【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(jié)

【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(xiàn)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(jù)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(fā)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(fā)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(xiàn)了per基因表達調控的機制是反饋調節(jié)。

練習冊系列答案
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A. 減數(shù)分裂時染色單體12上的基因b突變?yōu)?/span>B

B. 減數(shù)第二次分裂時姐妹染色單體34自由分離

C. 減數(shù)第二次分裂時非姐妹染色單體之間自由組合

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(2)現(xiàn)今全世界都倡導的“低碳生活”措施是為了減緩主要由圖甲中__________(填數(shù)字)產生的溫室效應現(xiàn)象。

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