Question

【题目】果蝇常常作为生物学实验材料，阅读下列资料并回答相关问题：

资料一　2017年诺贝尔生理学或医学奖，颁给了用果蝇作为研究对象，发现控制“昼夜节律”分子机制的三位美国科学家。他们最初认为：昼夜节律与PER基因编码的PER蛋白周期变化有关，当PER基因处于活性状态时，合成PER蛋白，如果PER蛋白在细胞核中积累，会阻断PER基因的活性，抑制PER蛋白的合成；后来发现PER蛋白无法单独进入细胞核，他们进一步研究发现另一个基因“TIM基因”，该基因编码的TIM蛋白与PER蛋白结合在一起后，进入到细胞核中，从而阻断了PER基因的活性。过程如下图所示：

（1）核孔允许某些大分子通过，这体现了核孔的___________，根据资料信息说明理由 ________________________________________________________________________________。

（2）图示PER蛋白抑制PER基因的活性的调节机制称为什么调节？ __________，理由是 ________________________________________________________________________。

（3））这种调节机制在生命系统普遍存在，它对于机体维持____________具有重要意义。

资料二　科学家发现某突变纯合子果蝇对二乙酯乙醚极其敏感，二乙酯乙醚能引起该突变纯合子果蝇神经冲动传导异常而发生惊厥。如下图是某突变纯合子果蝇与野生型果蝇某神经纤维在a时刻受到刺激而发生的膜电位变化曲线。果蝇的神经纤维在静息时的膜电位是______________，引起ab段电位变化的原因是_______________，造成突变纯合子果蝇bc段膜电位变化的可能原因是_________________________________________。

Answer 1

【答案】选择性透过性PER蛋白单独无法进入细胞核，当TIM同PER结合在一起后，才能进入到细胞核中（负）反馈调节PER基因编码的PER蛋白进入细胞核，抑制PER基因的活性，减少PER蛋白的合成稳态外正内负Na+内流恢复静息电位的过程异常(K+通道异常或Na+-K+泵异常)

【解析】

结合题意题图分析，细胞核中PER基因转录产生PER mRNA，通过核孔到细胞质中作为翻译的模板，合成PER蛋白；由于单独的PER蛋白不能通过核孔进入细胞核，需要与TIM基因编码的TIM蛋白结合才能通过核孔进入细胞核，进而阻断PER基因的继续表达。该过程一方面说明通过核孔进出细胞核的物质是有选择性的；另一方面说明PER蛋白的含量与PER基因的表达是一个负反馈调节的过程，这使二者都维持在一个相对稳定的范围内。

（1）从本题资料信息分析，如当PER蛋白与TIM结合在一起时，才能通过核孔进入到细胞核中，若该蛋白单独存在时，无法通过核孔进入细胞核，这体现了核孔具有选择透过性。

（2）结合前面的分析可知，图示PER蛋白抑制PER基因的活性的调节机制称为（负）反馈调节。因为PER蛋白是PER基因编码的蛋白质，该蛋白质进入细胞核后，又抑制PER基因的活性，减少PER蛋白的合成，这体现PER蛋白与PER基因的表达存在负反馈调节的机制。

（3）负反馈调节机制在生命系统普遍存在，它对于机体维持理化性质和各种化学成分的含量相对稳定即稳态具有重要意义。

（4）神经纤维在静息时，膜电位是外正内负。结合曲线图分析，引起ab段电位发生逆转变化的原因是钠离子内流。正常情况下动作电位恢复到静息电位是由于钾离子外流所致，结合题意中“二乙酯乙醚能引起该突变纯合子果蝇神经冲动传导异常”，对此推测造成突变纯合子果蝇bc段膜电位变化的可能原因是恢复静息电位的过程可能是二乙酯乙醚引起K+通道异常，进而导致钾离子内流异常所致。