摘要：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的應(yīng)用，是對(duì)DAN分子結(jié)構(gòu)的理解，利用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行總結(jié)相關(guān)規(guī)律，可以幫助學(xué)生進(jìn)行理解，既讓學(xué)生學(xué)習(xí)輕松，又培養(yǎng)了能力，一舉兩得。

關(guān)鍵詞：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則；規(guī)律；變式應(yīng)用

在雙鏈DNA分子中，兩條堿基鏈上的堿基對(duì)，主要是由氫鍵連接而構(gòu)成的。同時(shí)，配對(duì)堿基鏈還存在著以下幾種性質(zhì)：首先，腺嘌呤與胸腺嘧啶之間存在著配對(duì)關(guān)系、鳥嘌呤和胞嘧啶之間存在著配對(duì)關(guān)系。這種配對(duì)關(guān)系又被稱之為堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。這種概念理解起來相對(duì)容易。而其難點(diǎn)則是集中在如何計(jì)算堿基含量，這種問題才是影響學(xué)生學(xué)習(xí)和解題水平的最主要因素。

在計(jì)算方面，學(xué)生對(duì)題型往往難以理解，易出差錯(cuò)，研究其原因是對(duì)下述六個(gè)基本規(guī)律（即DNA分子內(nèi)的堿基比率）沒有深入理解和掌握好，造成計(jì)算上的混亂。本文就DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)為以下六個(gè)基本規(guī)律：

規(guī)律一、 在雙鏈DNA分子中，嘌呤堿基的和等于嘧啶堿基的總和和兩個(gè)非互補(bǔ)對(duì)堿基的和，堿基的和等于堿基對(duì)之和總基數(shù)的50%。

即由A=T，G=C推出，A+G=T+C，（A+C）/（T+G）=1，（A+C）/（T+C+G+T）=50%

【例1】假設(shè)在一段雙鏈DNA分子中，存在著312個(gè)鳥嘌呤，并且胞嘧啶占總體的26%，求在DNA分子中胸腺嘧啶的數(shù)量和占比。

解析：分析題意可知，想要求出胸腺嘧啶的數(shù)量，首先要明確在DNA分子中堿基的總數(shù)。通過規(guī)律一可知，鳥嘌呤和胞嘧啶均為312個(gè)，而總數(shù)可以通過占總體26%的312個(gè)胞嘧啶得出，即為312÷26%=1200個(gè)。則胸腺嘧啶和腺嘌呤共為576個(gè)，二者均為288個(gè)，其所占比例也就為24%。因此可以得出結(jié)論，在DNA分子中，共有288個(gè)胸腺嘧啶，所占比例為24%。

【變式應(yīng)用1】假設(shè)在一個(gè)DNA分子片段中，含有G=240個(gè)，占全部堿基的24%，求證在此片段中，胸腺嘧啶的數(shù)量和所占百分比。

解析：分析題意可知，想要求出胸腺嘧啶的數(shù)量和所占百分比，首先要明確在DNA分子中堿基的總數(shù)。即240÷24%=1000個(gè)，因?yàn)镈NA分子中A=T，G=C，G有240個(gè)，C=240個(gè)，所以T=260個(gè)，所占百分比為26%。

答案：260，26%

規(guī)律二、 在雙鏈DNA分子中，堿基所占的百分比等于兩股單鏈中包含該堿基的平均含量。

【例2】假設(shè)有一雙鏈DNA，其中堿基包含了20%的胸腺嘧啶，在雙鏈DNA的一條單鏈中，包含了占單鏈堿基22%的胞嘧啶，求證另一條堿基鏈中胞嘧啶所占的比例。

解析：該問題可以利用方程法進(jìn)行解決，假設(shè)在另一條堿基鏈中，胞嘧啶的比例為x，由于胸腺嘧啶占有20%的比重，并且T+C=50%，則可以得到在雙鏈DNA中，胞嘧啶所占比例共為30%。

而由于規(guī)律二中認(rèn)為堿基所占的百分比等于兩股單鏈中包含該堿基的平均含量，則可以求出x=38%。因此可的結(jié)論，在DNA分子中的另一條鏈中胞嘧啶占該鏈堿基的38%。

【變式應(yīng)用2】在一個(gè)雙鏈DNA分子中，胞嘧啶占全部堿基的32%，在其中一條堿基鏈中，共包含了12%的腺嘌呤，求證另一條堿基鏈中腺嘌呤的比重。

解析：此問題依然可以采用方程法，設(shè)腺嘌呤占另一條鏈中的比例為x。由于C=32%，

并且C+T=50%，因而T=50%-32%=18%

根據(jù)上述結(jié)論可知，（x+12%）÷2=18%，則可以求出x=24%。

規(guī)律三、 在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)對(duì)的兩個(gè)堿基之和的比值等于任一單鏈中兩個(gè)堿基之和之比。

假設(shè)DNA分子的兩條互補(bǔ)鏈分別為a鏈和b鏈，

a鏈中（A+T）/（G+C）=n/m，

b鏈中（A+T）/（G+C）=n/m，

而在整個(gè)DNA分子中，（A+T）/（G+C）=n/m。

【例3】某雙鏈DNA分子的一條鏈上（A+T）/（G+C）=0.3，那么在整個(gè)DNA分子中，A∶T∶G∶C的比值是多少？

解析：已知DNA分子中的一條鏈上（A+T）/（G+C）=0.3，

則整個(gè)DNA分子中（A+T）/（G+C）=0.3。

又∵A=T，G=C，所以A∶G（或者T∶C）的比值為 3∶10，

即A∶T∶G∶C=3∶3∶10∶10。

答案：在DNA分子中，A∶T∶G∶C=3∶3∶10∶10（或1.5∶1.5∶5∶5）

規(guī)律四、 在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)對(duì)的兩個(gè)堿基之和等于任何單鏈中兩個(gè)堿基的百分率之和。

假設(shè)DNA分子的兩條互補(bǔ)鏈分別為a鏈和b鏈，

a鏈中A+T=n%（或者G+C=1-n%），

則b鏈中A+T=n%（或者G+C=1-n%），

而在整個(gè)DNA分子中A+T=n%（或者G+C=1-n%）。

【例4】在雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤和胞嘧啶的總數(shù)占所有堿基的44%，而腺嘌呤和胞嘧啶在一條鏈中占有比例分別為22%和30%，求證腺嘌呤和胞嘧啶在另一鏈中的百分比。

解析：已知DNA分子中G+C=44%，則A+T=56%，顯然，DNA分子的一條鏈中G+C=44%，A+T=56%，又∵這條鏈中A=22%，C=30%，所以其中T=34%，G=14%。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，DNA分子的另一條鏈中A=34%，C=14%。

答案：在DNA分子另一條鏈中腺嘌呤和胞嘧啶分別是34%和14%。

【變式應(yīng)用3】某DNA分子中A+T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的44%，其中一條鏈（a）上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈（b）上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是。endprint

解析：已知DNA分子中A+T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的44%，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A=T、C=G，所以A=T=22%，則C=G=50%-22%=28%。又已知一條鏈（a）上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，即G1=21%。在雙鏈DNA分子中，則G2=35%。

規(guī)律五、 在雙鏈DNA分子中，非互補(bǔ)對(duì)的兩個(gè)堿基之和的比值等于另一鏈中的比值倒數(shù)，在整個(gè)DNA分子中的比率為1。

假設(shè)DNA分子的兩條互補(bǔ)鏈分別為a鏈和b鏈，

a鏈中（A+G）/（T+C）=n/m，則

b鏈中（A+G）/（T+C）=m/n，

而在整個(gè)DNA分子中（A+G）/（T+C）=1。

【例5】已知在雙鏈DNA分子中的一條單鏈上（A+G）/（T+C）=0.8。（1）在另一互補(bǔ)鏈中這種比例是；（2）這個(gè)比例關(guān)系在整個(gè)DNA分子等于。

解析：在雙鏈DNA分子中，（A+G）/（T+C）為不互補(bǔ)配對(duì)的兩種堿基，比值為0.8，所以等于另一條鏈中該比值的倒數(shù)，（1）在另外一條互補(bǔ)鏈中的這種比例為10/8=1.25；

（2）這個(gè)比例關(guān)系在整個(gè)DNA分子中為1。

規(guī)律六、 在DNA分子復(fù)制的過程中，也離不開堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。假設(shè)DNA分子中某堿基為m個(gè)，如果DNA分子復(fù)制n次，那么需要該種堿基為：m（2n-1）個(gè)。

【例6】某雙鏈DNA分子共有含氮堿基1400個(gè)，其中一條鏈的堿基中（A+T）/（C+G）=2/5，問該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次共需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是。

解析：DNA雙鏈中互補(bǔ)堿基對(duì)比例與單鏈中相等，即雙鏈中（A+T）∶（C+G）=2∶5，又A=T、G=C，所以該DNA中T占?jí)A基總數(shù)的1/7，有200個(gè)，DNA復(fù)制2次，需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是（22-1）×200=600。

【變式應(yīng)用4】某雙鏈堿基DNA分子共有堿基a個(gè)，其中含胞嘧啶m個(gè)，則該DNA分子復(fù)制3次，共需要多少個(gè)游離的胸腺嘧啶？

解析：由以上分析可以知道該DNA分子中胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為a-2m2個(gè)。DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制，所以該DNA分子復(fù)制3次，需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為（23-1）×a-2m2=7a2-m個(gè)。

總結(jié)

以上就是我這次共同探討的六個(gè)規(guī)律，希望能對(duì)大家解決一些遺傳問題有所幫助?！叭f變不離其宗”，本文“六個(gè)規(guī)律”是雙鏈DNA的進(jìn)行總結(jié)，并且給出相關(guān)的例題，以及變式應(yīng)用?！耙圆蛔儜?yīng)萬變”，能有效提高解題速度與準(zhǔn)確率。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

梁瑞琴，陜西省臨汾市，山西師范大學(xué)。endprint