“碱基互补配对原则”规律归纳与应用

“碱基互补配对原则”规律归纳与应用
关于高中生物第二册第六章《遗传和变异》中的“碱基互补配对原则”，笔者发现许多同学不容易理解、不会灵活应用。

“碱基互补配对原则”规律是：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，（嘌呤内部和嘧啶内部都不能进行配对）。

并且在以下关系中都有此规律：DNA——DNA、DNA——RNA、RNA——RNA等。

由此，笔者总结出如下公式并举例说明：
公式一：A=T，G=C；A
1=T
2，
A
2
=T
1
，C
1
=G
2
，C
2
=G
1
即在双链DNA分子中，配对的碱基数相等。

公式二：A+G=T+C或A+C=T+G=50%
即在双链DNA分子中，不互补的两碱基含量之和是相等的（嘌呤之和与嘧啶之和相等），占整个分子碱基总量的50%。

例1：某信使RNA的碱基中，U占20%，A占10%，则作为它的模板基因DNA分子中胞嘧啶占全部碱基的（）
A、70%
B、60%
C、35%
D、17.5%
分析：信使RNA中，A+U=10%+20%=30%，则G+C=70%，根据公式五，得知模板基因DNA分子中也有同样比例，即G+C=70%，由公式一，则C=1/2×70%=35%，由此可得答案为C。

公式三：
即在双链DNA分子中，不互补的两碱基数之和的比值等于1。

例2：已知一信使RNA有碱基30个，则转录该信使RNA分子中C与T有多少个？分析：单链RNA是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成的，又RNA中有碱基30个，所以该DNA分子中有碱基60个，由公式三得出A+G=T+C= 60/2=30个。

公式四：
即在双链DNA分子中，一条链中的嘌呤之和与嘧啶之和的比值与其互补链中相应的比值互为倒数。

例3：若某DNA分子的一条链中（A+G）/（T+C）=2.5，则1：其互补链中，（A+G）/（T+C）为多少？2：该DNA分子中（A+G）/（T+C）为多少？
分析：设已知链为1链，未知链为2链，1：由公式四，得出=2.5，所以（A
2+G
2
）
/（T
2+C
2
）=1/2.5=0.4；
2：由公式三，得出（A+G）/（T+C）=1
公式五：
即在双链DNA分子中，一条链中的两种碱基对的比值与其在互补链中的比值和在整个分子中的比值都是一样的。

例4：已知某DNA分子G与C占全部碱基数的48%，它的一条模板链中C与T分别占该链碱基总数的26%和24%，问由它转录的RNA链中尿嘧啶与胞嘧啶分别占碱基总数的
A、24%和22%
B、28%和26%
C、28%和22%
D、48%和52%
分析：题目是求RNA的碱基含量，RNA是由DNA模板链严格按照碱基互补配对原则转录而来的，虽然某种碱基名称改变了（RNA中没有胸腺嘧啶，而有尿嘧啶），但其对等关系还是存在的。

由于在DNA分子中G+C=48%，则A+T=52%。

据公式五
可知A
1+T
1
=52%（设该模板链为1链），则A
1
=52%—24%=28%，又因G
1
+C
1
=48%，则
G 1=48%—26%=22%。

在转录时，A
1
与U配对，G
1
与C配对，则RNA上的U=28%，C=22%，
故答案为C。

公式六：A=，T=，C=，G=（注意：此公式特指各碱基所占百分比，即A、
T、C、G占整个双链DNA分子的百分比，A
1、A
2
、T
1
、T
2、
C
1、
C
2、
G
1
、G
2
占各
单链的百分比。

）
例5：某分子中A与T之和占整个DNA分子碱基总数的54%，其中一条链中的G 占该链碱基总数的22%，则另一条链中G占该链碱基总数的（）
A、22%
B、24%
C、27%
D、32%
分析：在DNA分子中，有A+T=54%，则C+G=46%。

由公式四，+=46%，及G
1+G
2
=46%
（注：C
1=G
2
，C
2
=G
1
），所以G
2
=46%-G
1
=46%-22%=24%。

由此可得答案为B。

例6：某DNA分子中碱基T的数量为a,若此DNA分子连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为多少个？
分析：DNA分子复制一次，形成2个DNA分子，复制两次，形成4个DNA分子——复制n次形成2n个DNA分子。

由于DNA分子复制的方式是半保留复制，亲代DNA 分子的两条母链分别进入两个子代DNA分子中，当亲代DNA分子经n次复制后新形成的子代DNA分子中的子链可构成（2n-1）个DNA分子，因此，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量为a(2n-1)个。

公式七：所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为a*(2n-1)个。

其中a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA中的数量，n为复制的次数。

公式八：DNA碱基数：mRNA碱基数：氨基酸分子数=6：3：1
例7：某基因片段中有600个碱基对，则由它控制合成的蛋白质所具有的氨基酸分子数目为多少个？
分析：DNA的碱基数=600*2=1200个。

有上述规律：氨基酸=1200/6=200个公式九：DNA复制后被标记DNA分子数及其标记链数分别为1/（2n-1），1/2n （n为复制次数）
例8：用氮的放射性同位素标记一个DNA分子，并反复在不含该同位素的培养基中复制三次，则含放射性同位素的DNA分子和含放射性同位素的DNA单链所占的比例分别是多少？
分析：由上述公式可知：含放射性同位素的DNA分子所占的比例为：1/（2n-1）=1/（23-1）=1/4。

含放射性同位素的DNA分子单链所占的比例为：1/2n=1/23=1/8 以上就是笔者在教学中归纳得到的一点体会，此类题型的解法在于对碱基互补配对原则的深入了解，灵活应用。

在解题过程中，根据题目给出的已知条件，再根据“碱基互补配对原则”及前面引伸出来的几条公式，核酸中碱基含量的计算问题就非常简单了。