Question

【题目】日节律是动物普遍存在的节律性活动，通常以24h为周期。研究者从果蝇的羽化节律开始，逐渐揭示出日节律的分子机制。

（1）羽化节律是果蝇的一种日节律行为，由机体的__________系统、内分泌系统共同调控。

（2）研究者通过诱变得到羽化节律紊乱的雄蝇，推测雄蝇的羽化节律紊乱与野生型基因per的突变有关。将羽化节律紊乱的雄蝇与两条X染色体融合在一起的雌蝇杂交，由于雌蝇经减数分裂产生______X染色体的卵细胞，导致杂交子代中出现性染色体只有一条正常X染色体的个体（表现型为雄性），这些子代雄性个体羽化节律_________，判断per基因位于X染色体上。

（3）per的突变基因PerS、PerL、PerO分别导致果蝇的羽化节律变为短节律（羽化周期缩短）、长节律（羽化周期变长）和无节律。研究者利用棒眼（伴X显性遗传）正常节律雌蝇进行图1所示杂交实验，对per基因及突变基因间的显隐性关系进行研究。

研究者观察F2中___________个体的羽化节律，可以判断PerS、PerL间的显隐性关系，这是由于该个体的X染色体__________。利用上述杂交方法，可判断per基因及突变基因间显隐性关系。

（4）经过几十年的研究，人们对动物中以24h为周期的日节律形成机理有了基本了解，如图2所示。

据图分析，P蛋白和T蛋白积累到一定数量时，会在细胞质内结合形成P-T蛋白二聚体，二聚体通过_____进入细胞核，抑制相关基因的________，这是一种________调节机制。白天时，某光敏蛋白可以与T蛋白相互作用，导致T蛋白降解，_________蛋白积累量增加，动物表现出日节律现象。

（5）地球上很多生物都有日节律现象，但参与调控的基因和分子机制高度相似且在进化上比较保守，这是由于基因一旦发生改变，______________。

Answer 1

【答案】 神经 不含 全部紊乱 非棒眼雌蝇 来自于不同的突变体雄蝇，分别携带perS和perL基因 核孔 转录 负反馈 X 会打破长期进化形成的平衡状态（或“相对稳定状态”），导致适应性降低，在自然选择过程中被淘汰

【解析】试题分析：由于控制羽化节律的基因与棒眼基因（设为A）都是伴X染色体遗传，结合图1中亲本表现型，则亲本基因型为XaPerLY和XAPerXAPer；F1中棒眼雌蝇的基因型为XAPerXaPerL，它与非棒眼短节律雄果蝇（XaPerSY）杂交，则F2中会出现基因型为XaPerLXaPerS、XAPerXaPerS的雌果蝇以及基因型为XAPerY、XaPerLY的雄果蝇。若F2非棒眼雌果蝇（即XaPerLXaPerS）表现型为长节律，则PerL对PerS为显性；若表现型为短节律，则PerS对PerL为显性。若F2棒眼雌果蝇（即XAPerXaPerS）表现型为正常节律，则Per对PerS为显性；若表现型为短节律，则PerS对Per为显性。利用该杂交方法，还判断per基因与突变基因PerL、PerO间显隐性。分析图2中T蛋白基因、Per基因、X蛋白基因分别控制T蛋白、P蛋白和X蛋白的合成，并从细胞核内经核孔到细胞质中。其中，T蛋白在白天会降解；P蛋白只有在T蛋白缺乏时会降解；若T蛋白和P蛋白均在晚上合成时则在细胞质中形成二聚体P-T蛋白，并经核孔到细胞核中控制相关基因的转录；而其中的X蛋白能正常控制羽化日节律。

（1）羽化节律是果蝇的一种生命活动，而动物的生命活动是由神经系统和内分泌系统共同调控完成的。

（2）两条X染色体融合在一起的雌蝇在减数分裂中会产生不含X染色体的卵细胞或含1条融合X染色体的卵细胞。当不含X染色体的卵细胞与正常含1条X染色体的精子结合形成受精卵，则发育产生只含1条X染色体的雄果蝇。若只含1条X染色体的羽化紊乱，子代雄果蝇也只含这一条X染色体，且全部表现为羽化紊乱，则说明控制羽化紊乱的突变基因位于该X染色体。

（3）根据（2）小题，由于控制羽化节律的基因与棒眼基因（设为A）都是伴X染色体遗传，结合图1中亲本表现型，则亲本基因型为XaPerLY和XAPerXAPer；F1中棒眼雌蝇的基因型为XAPerXaPerL，它与非棒眼短节律雄果蝇（XaPerSY）杂交，则F2中会出现基因型为XaPerLXaPerS、XAPerXaPerS的雌果蝇以及基因型为XAPerY、XaPerLY的雄果蝇。所以可以通过观察F2非棒眼雌果蝇（即XaPerLXaPerS）的表现型和棒眼雌果蝇（即XAPerXaPerS）的表现型来判断PerL、PerS的显隐性以及PerS、Per的显隐性，因为根据遗传规律可知，F2雌雄个体的X染色体上正好含有PerL和PerS、PerS和Per基因。

（4）结合前面的分析可知，P蛋白和T蛋白积累到一定数量时，会在细胞质内结合形成P-T蛋白二聚体，二聚体通过核孔进入细胞核，抑制相关基因的转录，从而减少二聚体的形成，这是一种（负）反馈调节机制。白天时，T蛋白降解，X蛋白积累量增加，动物表现出日节律现象。

（5）在不同生物体上日节律现象都呈现参与调控的基因和分子机制高度相似且在进化上比较保守，这是因为基因一旦发生改变，会打破长期进化形成的相对平衡状态，导致生物的适应性降低，在自然选择过程中被淘汰。