您當前的位置:首頁 > 農業

生物鐘週期簡介

作者:由 知乎使用者65TvOq 發表于 農業時間:2021-12-20

事實上,人體生物鐘並非千篇一律地以24小時為一週期,有時候會延長10到20分鐘。

其他大多數物種的生物鐘週期從22到24小時不等。即使當某些生物體遠離自然光線的照射,可體內的生物鐘仍然會發揮正常的功能。即沒有日光的照射,生物鐘仍會沿襲以往的模式繼續發揮作用。

當晨曦的第一縷陽光映入眼簾,人體的生物鐘即會啟動一輪新的週期。為何物種的生物鐘並非全以24小時為一週期呢?

過去的一項計算機軟體模擬實驗結果顯示:在非睡眠期間,物種(包括人類)對於食物等物質資源(而非精神,感情利益)的爭奪最為激烈。

如果和同類一樣願在一天中的固定時間進食,則很難獲取應得的一部分。生物鐘週期若是出現有益的調整,有望進一步使得主體在對於食物和其他資源的爭奪中勝出。

此外,晝夜節律亦會對動物冬眠,遷徙等更長的生理週期產生一定的影響,甚至還會影響皮毛質地和表皮顏色的年度變化。

在春秋兩季,動物的大腦能感知晝長夜短或是晝短夜長,促使機體分泌激素,影響晝夜節律。

生物鐘基因的調節機制

生物鐘基因可為晝夜節律蛋白合成編碼,攜帶一整套遺傳資訊和指令。生物鐘基因和蛋白互相發生作用,使得每天體內蛋白質含量隨晝夜節律或外界因素變化而出現一定的調整。其中per基因發揮著最為重要的作用,為per蛋白的合成編碼。一般而言在黃昏,體內的per基因含量可達到峰值,而清晨時則處於低谷。

果蠅體內clk和cyc基因聯合發生作用,啟用per和tim基因,從而合成生物鐘蛋白。

緊接著per和tim蛋白互相融合,在細胞核內緩慢積聚,使得生成的clk和cyc基因數量減少,轉而又會抑制per和tim基因的活性,最終阻止合成更多的per和tim蛋白。隨著per和tim基因數量的減少,clk和cyc生物鐘基因開始發揮功能,啟動新的一輪晝夜節律。

相對而言,哺乳動物的晝夜節律會略為複雜。在它們體內,clk基因和名為Bmal1的基因(並非cyc)共同發生作用,而且per基因有三個變異體。

其他一些生物鐘基因也發揮其各自一定的功能。以果蠅為例,其體內dbt基因為特定蛋白的合成提供遺傳指令編碼,這種蛋白有助於分解PER蛋白,並使得在一天的特定時間點,人體內PER蛋白含量不偏離正常值。

另有一種名為pdf的生物鐘基因,作用機理類似於色素降解蛋白,可為特定生物鐘蛋白的合成編碼,這種蛋白可解碼大腦內主生物鐘發出的訊號,向果蠅機體其他部位傳達晝夜節律的資訊。

生物鐘週期簡介

標簽: 生物鐘  基因  PER  蛋白  晝夜節律