碱基互补配对原则的推论及例析

裴亚玲

碱基互补配对原则是指DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C配对的一一对应关系。根据碱基互补配对原则，可推出如下规律.

规律一．一个双链DNA分子中，A=T，G=C，且嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基数的50%，即A+G=T+C=50%。

由此可知，在双链DNA分子中：

a．A+G=T+C=A+C=T+G

b．(A+G)/(T+C)=1

【例1】 假设在一个DNA分子的片段中，含有鸟嘌呤240个，占全部碱基数的24%，在此DNA片段中，胸腺嘧啶的数目和所占百分比是（）.

A.26026%B.24024%

C.48048%D.76076%

解析：先求出DNA分子中的全部碱基数为：240/24%=1000个，再根据碱基互补配对原则，A=T，G=C，所以T+G=50%，T=50%-24%=26%，T=1000×26%=260个。

答案：A

【例2】 在含有4种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（）.

A.b≤0.5 B.胞嘧啶为a(1/2b-1)个

C.b≥0.5D.胞嘧啶为b(1/2b-1)个

解析：根据碱基互补配对原则，在双链DNA分子中，A=T，G=C，则DNA分子碱基总数为a/b；

C=（a/b-2a）/2=a(1/2b-1)个。因(A+G)/(A+G+T+C)=0.5，故b一定小于0.5。

答案：B

规律二．在双链DNA分子中两条互补单链中的A+G/T+C的比值互为倒数。

设双链DNA分子中，一条链上A+G/T+C=m，则互补链上(A+G)/(T+C)=1/m，以DNA分子的一条链为模板转录而成的mRNA中A+G/U+C=1/m。

【例3】 若DNA分子中一条链的碱基比为A∶C∶G∶T=1∶1.5∶2∶2.5,则互补链中的嘌呤与嘧啶的比为（）.

A.5∶4B.4∶3C.3∶2D.5∶2

解析：由于DNA分子的一条链的碱基比为A∶C∶G∶T=1∶1.5∶2∶2.5,则该链中（A+G）/（T+C）=3∶4,互补链中其比值为4∶3。

答案：B

规律三．在双链DNA分子中互补碱基之和的比值及任一条链中的比值相等。

设双链DNA分子中，一条链上(A+T)/(C+G)=n，则互补链上(A+T)/(C+G)=n，整个双链DNA分子中的(A+T)/(C+G)=n，以DNA分子的一条链为模板转录而成的mRNA中(A+U)/(C+G)=n。

【例4】 已知双链DNA分子中(A+T)/(C+G)为0.2，则以该DNA分子的一条链为模板转录的mRNA中(A+U)/(C+G)为（）.

A.无法确定B.0.2C.5.0D.2.0

解析：根据题意，双链DNA分子中(A+T)/(C+G)为0.2，则(A₁+T₁)/(C₁+G₁)=(A₂+T₂)/(C₂+G₂)=0.2，以该DNA分子的一条链为模板转录而来的mRNA中(A+U)/(C+G)=(A₁+T₁)/(C₁+G₁)=(A₂+T₂)/(C₂+G₂)=0.2。

答案：B

规律四．在双链DNA分子中互补配对的碱基之和在两条单链中所占比例等于整个DNA分子中所占比例，而且也等于由其转录而来的mRNA中互补配对的碱基之和所占的比例。

设双链DNA分子中的一条链上A₁+T₁=n%，则A₁+T₁=A₂+T₂=n%，整个DNA分子中：A+T=A₁+A₂+T₁+T₂=（n+n）/200=n%，A₁+T₁=A₂+T₂=mRNA中的（A+U）=双链DNA中的（A+T）=n%；同理，设双链DNA分子的一条链中G₁+C₁=m%,则G₁+C₁=G₂+C₂=mRNA中的（G+C）=双链DNA中的（G+C）=m%。

【例5】 从某生物组织中提取DNA进行分析，其四种碱基的比例是：鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%，又知该DNA的一条链（a链）所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与a链对应的另一条链b中的腺嘌呤占该链全部碱基数的（）.

A.42%B.27%C.26%D.14%

解析：已知DNA分子中G+C=46%，所以DNA分子中A+T=54%。由于A_A=T_b，T_A=A_b，所以A_A+T_A=A_b+T_b，得出a链中A+T与b链中的A+T各占所在链碱基的54%，已知A_A=28%，A_A=T_b，所以对应链的碱基中A=54%-28%=26%。

答案：C

规律五．双链DNA分子中某种碱基的含量等于两条互补链中该碱基含量和的一半，即(A₁+A₂)/2=A。

【例6】 一个双链DNA分子的鸟嘌呤占整个DNA分子碱基的27%，其中一条链上的腺嘌呤占这条链碱基的28%，那么，另一条链上的腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是（）.

A.9%B.18%C.23%D.24%

解析：在DNA分子中，A=T，G=C，所以G=C=27%,即G+C=54%。在一条链上A=28%，则另一条链上T=28%。在DNA中，A+T或G+C在整个DNA分子所占比例与在每一条链上所占比例相等。所以在T=28%的那条链中，A+T=1-54%=46%,则A=18%。那么该链上的A占整个DNA分子中碱基比例就是一半即9%。

答案：A

规律六．不同生物的DNA分子中，其互补配对的碱基之和的比值(A+T)/(G+C)不同，代表了每种生物DNA分子的特异性。

【例7】 在白菜和萝卜的DNA分子中，碱基比值不同的是（）.

A.(A+C)/(T+G)B.C/G

C.(A+T)/(G+C)D.A/T

解析：在双链DNA分子中，由于A=T，G=C，A+G=T+C，所以A/T=C/G=(A+C)/(T+G)=1，而只有(A+T)/(G+C)反映了DNA分子的多样性，从而决定了生物种类的不同。

答案：C

规律七.由核酸所含碱基种类及比例可以分析判断核酸的种类。

①若有U无T，则该核酸为RNA。

②若有T无U，且A=T，G=C，则该核酸一般为双链DNA。

③若有T无U，且A≠T，G≠C，则该核酸为单链DNA。

【例8】 现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和计算得到下列结果：(A+T)/(G+C)＝１，A+G／T+C＝1，根据此特点，该样品（）.

A.无法确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸

B.可被确定为双链DNA

C.无法被确定是单链DNA还是双链DNA

D.可被确定为单链DNA

解析：由于碱基中有T无U，可推出该核酸分子一定是DNA；在双链DNA分子中，A+G/T+C一定等于１，但是当(A+T)/(G+C)也等于１时，说明该DNA分子中A=C，G=T，此时，该DNA分子不论是单链还是双链，这两个等式均成立，故C选项符合题意。

答案：C

通过对碱基互补配对原则内容的归纳总结，不仅可以帮助学生提高运算能力，还能训练学生的分析、比较及推理能力，对学生思维的提高能收到一举多得的效果。