2017年诺贝尔生理学或医学奖相关生物学试题分析

王士朝

2017年10月2日卡罗琳斯卡研究所的诺贝尔大会决定将“2017年诺贝尔生理学或医学奖”颁给Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young，以表彰三人发现了控制昼夜节律的分子机制。他们在果蝇体内分离出一个控制日常生物节律的基因，该基因编码一种夜间积聚在细胞中的蛋白质（PER蛋白），然后在白天降解，随后，他们发现了这个机制能影响其他蛋白质组分。生物钟就是靠着这种机制影响着其他多细胞生物（包括人类）。

一、什么是“昼夜节律”？

“昼夜节律”，即是指生命活动以24小时左右为周期的变动。人体的各种生理机能随之建立了有规律的昼夜周期，睡眠和醒觉节律就是一例。

人体的一些生理活动昼夜之间有周期性变化。人的体温早晨稍低，白天逐渐上升，到黄昏又高一些。新陈代谢活动，白天分解过程旺盛，晚间则同化过程增强。白天交感神经活动占优势，夜晚副交感神经活动占优势。人体的肾上腺素含量在白天某一时刻达到一定水平，然后逐渐下降，12小时后再度上升。这些生理变化，一天之中的波动范围是恒定的，周期和时钟相似，又称生物钟。

二、发现昼夜节律机制的简要过程

1984年，洛克菲勒大学迈克尔·杨以及布兰戴斯大学的杰弗理·霍尔和迈克尔·罗斯巴殊团队先后独立地成功克隆了per基因。自此，科学家们开始逐步揭开昼夜节律的神秘面纱。霍尔和罗斯巴殊的团队随后发现per基因的表达产物是一种转录抑制因子，通过抑制自身的表达而产生周期约24小时的表达节律。……