[问题]
4种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列,是否足以表达生物体必需的各种遗传信息。 |
[ 探究思路]
可以采用数学推算的方法探究这个问题。推算前首先要创设具体的数字化情境。基因是复杂多样的,但是,未来便于研究,需要尽可能使问题情境简单化。
下面的问题可供你参考,你也可以自己设置情境。
情境1:假设长度为17个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因(当然,这仅仅是假设),那么,17个碱基对可以排列出多少种基因?
提示:如果1个碱基对组成一个基因,4种碱基对的排列可能形成4种基因;如果2个碱基对组成1个基因,则可能形成16(即4 x 4)种基因;如果3个碱基对组成1个基因,则可能形成64(即4 x 4 x 4)种基因。如果是4个、5个或者更多个碱基对组成1个基因呢?
情境2:截至2005年6月,全球人口总数接近65亿。假设人类基因组中第1号染色体的第1个基因是由17个碱基对随机排列构成的,那么,17个碱基对的所有排列是否都有机会出现?你与你的同桌相比,这个基因的脱氧核苷酸序列完全相同的可能性有多大?
提示:与情境2中第2问类似的情境是:袋子中装有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7个小球,从中抓出1个小球,抓到红球的可能性为1/7.
遗传信息主要是依靠四种脱氧核糖核苷酸(胞嘧啶脱氧核糖核苷酸、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸和腺嘌呤脱氧核糖核苷酸)的不同排序来表达,而它的不同排序能影响以它为模版来合成的蛋白质的氨基酸种类和排序,而氨基酸不同的排序会影响形成的蛋白质的结构和种类,而蛋白质的结构和种类的不同会影响生物的外在表现。比如,镰刀状贫血症是由于血红蛋白序列上本来是赖氨酸的地方给换成了另外一种氨基酸,再检测一下这个患者的基因,发现他的基因上有个脱氧核糖核苷酸给替换成了其他种类的脱氧核糖核苷酸,所以才会这样。简单的来说,就是脱氧核糖核苷酸指导蛋白质合成,蛋白质影响生物性状。
实际上,遗传信息就是核苷酸的不同排列顺序。
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