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文檔簡介
1、閱讀下面的文字,回答后面小題精妙的信息存儲體提起存儲信息的媒介,我們一般想到的是硬盤、光盤,或者還 有早先的軟盤和磁帶,恐怕誰也不會想到,大自然最古老、迄今容量 最大的存儲媒介其實在我們每個人身上,也在身邊每一個生物體內, 那就是存儲生命密碼的DNA。我們知道,在DNA上,不僅存放著那些與生命活動有關的基因, 還存放著大量的“垃圾基因”。如果我們把DNA比喻成一本書,這 些垃圾基因就相當于書中插進去的一段段亂碼。在亂碼段落里,里面 的字符不論怎么排,都不影響我們對整本書內容的理解。于是科學家想,既然DNA上的“亂碼區”可以隨意填寫,那何 不填寫上我們需要保存的信息呢?舉個例子。現在要在DNA上
2、存儲“大科技”三個字。我們先把它們轉化為電腦上的二進制碼,然后再 把二進制碼轉化為DNA上的“堿基文字”,譬如說轉化結果是“A-T-T-A-C-C-G”,最后在某個細菌的DNA上的垃圾基因截取一段, 把該段的“亂碼文字”用“A-T-T-A-C-C-G”替代。那么隨著這個細 菌不斷繁殖,只要這段區域不發生基因突變,所有后代身上都將帶上 了 “A-T-T-A-C-C-G”這段信息。幾百年后,我們的后人只要抓起一 個細菌,通過基因測序,把這段代碼測出來,就可以還原它所代表的 意思哦,原來是“大科技”!為什么上述實驗要用細菌刻寫呢?因為細菌是無性生殖的,也就 是說,除非發生基因突變,子代和母代的DNA
3、是完全相同的。有性生 殖的生物就不行,因為在交配過程中,基因要發生重組,來自另一方 的“亂碼字符”將插進你刻的信息里頭,到了下一代的DNA上,你恐 怕就讀不出原先的意義來了,這種方法很巧妙,是不是?可惜還有缺 點。因為生物體的基因總在發生著突變,不論有用還是沒用的基因概 不例外。基因突變在分子水平上表現為核苷酸上的堿基要么被取代, 要么缺失,要么插進新的堿基。所以,你“刻寫”在生物體上的信息, 一代代隨著時間的推移,甚至會出現“張冠李戴”的情況。為了避開這個缺點,由美國哈佛大學的分子生物學家喬治邱 奇領導的一個小組在2012年8月嘗試了另一種辦法。他們所用的材 料不是活細胞的DNA,而是人工合
4、成的DNA。人造DNA除了不會發生 基因突變這一優點外,還有一個好處是整條DNA都可以用于刻寫,不 像活細胞的DNA,刻寫時你得小心翼翼地避開有用的基因。邱奇等人 竟然在人造DNA上“刻”進了整整一本書的內容,這本書包含53246 個英文單詞,11張圖片和1個電腦程序,總計5.27MB。所儲存的信 息量比過去DNA上“刻”進信息的最高紀錄還要高600多倍。出錯率 僅為百萬分之二,就是說,這么一本厚書,僅出錯幾個字母。這些信 息在常溫下至少能穩定保存40萬年。不過,用DNA存儲跟同光盤存儲一樣有個缺點,那就是一旦制 作成,就只能讀,不能寫。因此,這種辦法比較適用于需要長期備份 保存的大容量數據,
5、像我們電腦上寫文章,需要經常修改,那就沒必 要用它來保存數據了。目前,DNA存儲還有另兩個缺點,一個是費用比較昂貴,還有 一個是刻錄和讀取都比較慢。比如這次為了刻這本書,科學家就用了 好幾天。但隨著生物技術的發展,這兩個缺點未來都將會被克服。就 拿基因測序的費用來說(因為DNA存儲和讀取都需要用到基因測序技 術),2012年的費用僅是2001年的百萬分之一。用DNA做超級硬盤,不再遙遠。可以肯定的是,科學終于追上 了科幻小說的步伐!結合兩段內容,介紹科學家將如何利用活細胞DNA進行信息 的存儲和讀取。閱讀下面句子,根據要求回答。(1)為了避開這個缺點,由美國哈佛大學的分子生物學家喬治邱 奇領導
6、的一個小組在2012年8月嘗試了另一種辦法。(加點的“另一 種方法”有什么優點?)(2)所以,你“刻寫”在生物體上的信息,一代代隨著時間的推移, 甚至會出現“張冠李戴”的情況。(“張冠李戴”在句子中具體指什 么?)本文第段運用了哪幾種說明方法?各有什么作用?【答案】把要存儲的信息轉化為電腦二進制碼,再把二進制碼轉化為DNA 上的“堿基文字”;用刻有信息的DNA替換無性生殖生物中存儲垃圾 基因的一段DNA;需要讀取時,通過基因測序,測出這段替換的DNA, 還原信息。整條DNA都可以“刻”,信息存儲容量大。(2)指刻寫在生物 體上的信息由于基因突變和時間推移,造成核苷酸上的堿基出現錯 亂、混淆等情況。舉例子、作比較。舉“科學
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