原创《揭秘生物钟》：该文是关于生物钟论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
三位获奖者发现了世界上第一个生物钟基因,自此之后,昼夜节律生物学已经发展成为一个广泛而高度活跃的研究领域,对人类的健康和幸福有着重要影响
北京时间10月2日下午5点30分,2017诺贝尔生理或医学奖评选结果揭晓.诺贝尔奖委员会宣布,将此奖项颁发给美国遗传学家杰弗里·霍尔（Jeffrey C.Hall）、迈克尔·罗斯巴殊（Michael Rosbash）,以及迈克尔·杨（Michael W.Young）（图1）.这三位科学家深入钻研了生物钟,并且阐释了其内在的原理.
生物钟无处不在
生物钟或者说生物节律、生物周期等都有一个相似的涵义,即生物甚至自然万物的行为都按一定的周期和规律在运行.它是生物体内一种无形的“时钟”,实际上是生物体生命活动的内在节律.它是由生物体内的时间结构序所决定,大多数生物有机体对于环境变化会作出预测和适应.
公元4世纪,在亚历山大大帝手下服务的船长安德罗斯申尼斯（Androsthnenes）指出罗望子树树叶的运动有昼夜差别.1729年,法国天文学家让一雅克·道托思-麦兰（Jean-Jacques d"0aous de Mairan）用含羞草做实验,观察其叶片和花的变化,将它放置在全暗处一段时间,叶片仍然有张有合,不依赖阳光,但他当时没敢提出植物的昼夜节律是内在的.达尔文也研究过植物的节律,并提出昼夜节律的可遗传性.常见的向日葵好像围绕阳光的方向转向,但通过红外照相机可以看到向日葵朝向东方的行为早于日出,所以也是内在节律所驱动.昼夜节律并不依赖于地球自转：放到太空,节律照常.
不只是植物,动物和人类也同样拥有生物钟.到了20世纪初,研究人员开始研究人的生物钟.德国柏林的医生威廉-弗里斯和奥地利心理学家赫尔曼·斯瓦波达宣称,人的体力存在着一个从出生之日起以23天为一周期的“体力盛衰周期”；人的情感和精神状况也存在着一个从出生之日起以28天为一周期的“情绪波动周期”.20年后,奥地利的阿尔弗雷德·泰尔其尔教授也声称发现了人的智力存在着一个从出生之日起以33天为一个周期的“智力强弱周期”.后来人们称这三人的发现为“人体生物三节律”,即PSI周期（Physical、Sensitive和Intellectual的缩写）.
揭开生物钟的真相
一百多年来,科学家们因研究果蠅而获1933、1947、1995和2011年四次诺贝尔奖.而2017年,生物钟的研究让果蝇再度引人瞩目.地球上的生命都适应了这颗星球的自转,包括人类在内的各种生物都拥有一个内在的生物钟来帮助其预测和适应一天的规则节律.今年的三位诺贝尔奖得主通过研究果蝇,弄清了生物钟究竟是如何运作的,并最终分离出一个控制生物正常昼夜节律的基因.
1984年,在美国波士顿布兰迪斯大学的杰弗里·霍尔和迈克尔·罗斯巴殊团队,以及来自洛克菲勒大学的迈克尔·杨团队,各自独立地从果蝇体内克隆（分离和提取）出了周期（Period）基因（简称“Per基因”）,并且把这个基因编码产生的蛋白称为Per蛋白.
他们发现,在夜晚Per蛋白会在果蝇体内积累,到了白天又会被分解.由此,Per蛋白会在不同时段有不同的浓度,以24小时为周期增加和减少,和昼夜节律惊人地一致.为何Per蛋白会在24小时周期内呈现不同的浓度并循环往复呢?
霍尔和罗斯巴殊提出了一个假说来解释.Per蛋白可以让Per基因失去活性,即Per蛋白和Per基因形成了一个抑制反馈的环路,Per蛋白可以抑制基因合成自己,这就形成了Per基因一个连续而循环的24小时节律.当Per基因有活性的时候,可以合成Per信使RNA,后者进入细胞质后开始合成Per蛋白.随后,Per蛋白进入细胞核,逐渐积累,抑制Per基因的活性,使其生产Per蛋白减少.这样就产生了一个抑制性的反馈机制,形成了昼夜节律.
那么,它们是如何进入细胞核的?这个问题通过迈克尔·杨的研究获得了圆满解释.1994年,迈克尔·杨发现了第二个节律基因,称为Tim基因.Tim基因可以编码Tim蛋白,后者可以和Per基因产生的Per蛋白相互结合,共同起作用,形成生物节律.迈克尔·杨在实验中发现,Tim蛋白会结合到Per蛋白上,然后两种蛋白一起进入细胞核,并且在那里抑制Per基因的活性.
上述研究提示了细胞中Per蛋白水平周期性上升和下降的机理,但是还是没有解释清楚为何这种周期是24小时.后来,迈克尔·杨的又一项研究揭开了其中的奥秘,他发现了又一个生物钟基因,称为DBT基因,这个基因编码DBT蛋白,DBT蛋白又可延迟Per蛋白的积累,因此,让Per蛋白增加和减少的周期固定在24小时左右.
1994年,在美国芝加哥北郊西北大学工作的日裔科学家高桥（Joseph S Takahashi）用老鼠做实验,发现了哺乳动物的生物钟基因,才比较完整地解释了人和动物的生物钟,也比较清楚地说明,人和动物的生物钟是由Clock基因和蛋白、Per基因和蛋白、Tim基因和蛋白、DBT基因和蛋白这4种基因和蛋白共同作用,形成了动物和人24小时的生物钟.
三位诺奖得主的这一重大发现,奠定了生物钟关键的机制基础.受到他们的鼓舞和启发,更多人投身其中,大量的生物钟基因被发现.
生物钟和人体健康
人的生物钟就是人体内随时间作周期变化的生理生化过程、形态结构以及行为等现象.人体内的生物钟多种多样,人体的各种生理指标,如脉搏、体温、血压、体力、情绪、智力等,都会随着昼夜变化作周期性变化.例如,体温早上4时最低,下午6时最高,相差有1℃多.生物钟涉及我们复杂生理机制的多种方面.我们的大部分基因都受到生物钟的调节,因此,一个精心校准过的昼夜节律会调整我们的生理机制来适应一个昼夜内的不同阶段（图2）.
生物钟让我们的生理能够预测并适应一天的不同阶段.我们的生物钟可以帮助调节睡眠、进食、激素释放、血压和体温.
生物钟论文参考资料：
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