碱基互补配对有关问题之我见.doc

碱基互补配对有关问题之我见
闫海兵 （山东省菏泽一中 274000）
人教新版生物教材必修2的遗传的物质基础这部分内容涉及到几处碱基互补配对的问题，比较难以理解。我结合自己的教学实践将此类问题简单加以总结，希望对学生的学习和老师的教学有所帮助。碱基互补配对有关问题主要存在以下四种情况：
1．DNA双链之间的配对
碱基互补配对是双链DNA分子结构特点之一即DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律。腺嘌呤（A）一定与另一条链的胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）一定与另一条链的胞嘧啶（C）配对；在分子中腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）数目相同，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）数目相同。
例1：若在DNA的一条链中，（A+G）/（C+T）＝0.8，那么在DNA分子中与此链互补中该比值和整个DNA分子中该比值分别是（ ）
A 0.8、0.2 B 0.2、0.8 C 0.8、1.0 D 1.25、1.0
解析：首先画出DNA分子碱基配对模型图（图1）

A1
T1
G1
C1

T2
A2
C2
G2

1
2

图1
DNA互补的两条链编号为1号和2号，由碱基互补配对知：
A1＝T2————①
T1＝A2————②
C1＝G2————③
G1＝C2————④
已知一条链上（A+G）/（C+T）＝0.8，可认为（A1+G1）/（C1+T1）=0.8
(1) 求另一条链上该比值
另一条链上该比值即（A2+G2）/（C2+T2）的值，由①②③④知：
（A2+G2）/（C2+T2）
＝（T1+ C1）/（G1+ A1）
＝1/（（G1+ A1）/（T1+ C1））
＝1/（（A1+G1）/（C1+T1））
＝1/0.8
＝1.25
(2)求整个DNA分子中该比值
整个DNA分子中该比值即（A1+G1+ A2+G2）/（C1+T1+ C2+T2）的值, 由①②③④知：
（A1+G1+ A2+G2）/（C1+T1+ C2+T2）
＝（A1+G1+ T1+C1）/（C1+T1+ G1+A1）
＝1
所以答案是D。
例2：在含4种碱基的DNA区段，有腺嘌呤a个，占该区段的全部碱基的比例为b，则（ ）
A b≤0.5 B b≥0.5 C 胞嘧啶：a（1/2b－1） D胞嘧啶：b（1/2a－1）
解析：DNA的区段中腺嘌呤的数目：A＝a，占全部碱基的比例为b，
则全部碱基的数目是A＋T＋C＋G＝a/b————①；
又A＝T————②
G＝C————③
由①②③知：C＝G＝（（A＋T＋C＋G）－（A＋T））÷2
＝（a/b－2a）÷2
＝a（1/2b－1）
又该区段DNA含4中碱基若A的比例b＝0.5则T的比例也为0.5即该区段不存在G和C，与题意不符。
所以答案为：C
因此只要在解题时，按照最基本的配对规律而且思路清晰此类问题可迎刃而解。与DNA的一条链有关的可先画出模式图，再分析解决；只与双链有关的问题可根据题意依据A＝T，G＝C分析解决。另外DNA双链碱基中碱基数量关系主要存在以下几种：
（1） 整个双链DNA分子中：
① A＝T；G＝C；A＋G＝C＋T；A＋C＝G＋T；（A＋G）/（C＋T）＝1；（A＋C）/（G＋T）＝1。
② A＋G＝C＋T＝A＋C＝G＋T＝DNA中全部碱基数目的一半，即任意两种不互补的碱基之和占全部碱基数目的50％。
（2） DNA两条互补链之间：
① （A1+G1）/（C1+T1）＝a则（A2+G2）/（C2+T2）＝1/a。
② （A1+ T1）/（C1+ G1）＝a则（A2+ T2）/（C2+ G2）＝a。
（3） 整个DNA分子与其包含的两条链之间：
① 整个DNA分子中互补的两种碱基之和（（A+ T）或（C+ G））所占比例等于其每条单链这两种碱基之和占该链的比例。
② 整个DNA中某一种碱基所占比例等于该碱基在每一条链中所占比例之和的一半。
③ 每条单链互补碱基数目之和（（A+ T）或（C+ G））等于整个DNA分子该互补碱基之和的一半。
2． NA分子复制时碱基配对
DNA复制时按照半保留的复制原则，以母链为模板按照碱基互补配原则合成子链，母链与子链形成与模板DNA相同的两个子DNA分子。所以若某双链DNA分子中含某种碱基x个， DNA分子复制n次，则由1个分子复制成为2n个与模板DNA相同的子DNA分子，需此种碱基的脱氧核苷酸数目为（2n－1）x个。
例3：具有100个碱基对的1个DNA分子区段，含有40个胸腺嘧啶（T），如果连续复制两次，则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目（ ）
A 60 B 80 C 120 D 180
解析：利用DNA双链之间的配对的方法不难求出该区段中C＝（200－（40＋40））×1/2＝60。所以需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目是：（22－1）×60＝180。
所以答案为：D。

A1
T1
G1
C1

T2
A2
C2
G2

Um
Am
Cm
Gm

DNA1
DNA2
mRNA
3． DNA与mRNA的碱基配对
DNA与mRNA的碱基配对是在转录中进行的，即在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA。此中的碱基配对情况如图2（以DNA的1号链（DNA1）为模板）。 图2
做此类问题是一般也是先画出模式图如图2，依据互补的两条链中互补的碱基数目相同即A1与Um相同；T1与Am相同；C1与Gm；G1与Cm相同分析做题。
例4：某mRNA中的碱基中U 20％，A占10％。则转录该mRNA的模板基因中的碱基中C的含量是________________。
解析：画模式图如图2（以DNA的1号链（DNA1）为模板）则：
A1＝Um————①
T1＝Am————②
C1＝Gm————③
G1＝Cm————④
由Um占20％，Am占10％所以A1占DNA1链20％，T1占DNA1链10％；
所以A1和 T1共占DNA1链30％；
所以在模板DNA分子中A和T共占该模板DNA分子所有碱基的30％（依据DNA双链之间的配对的DNA双链碱基中碱基数量关系（3）①）；
所以G和C共占该模板DNA分子所有碱基的70％；
又G＝C；
所以C的含量是70％÷2＝35％。
所以答案为：35％。
4． RNA与mRNA配对
tRNA与mRNA配对是在mRNA的翻译时进行的。mRNA上表示一个氨基酸的三个相邻的碱基成为密码子；每个tRNA含3个碱基与密码子互补配对成为反密码子，并且每个tRNA携带一个氨基酸；密码子与氨基酸一一对应。并且DNA、mRNA、tRNA和氨基酸在一定条件下有以下数量关系：6个DNA的碱基→3个的碱基→1个tRNA→1个氨基酸。
例5：填表
DNA双链
1
C

2

T
C
G
A

mRNA

A
U

tRNA

C
G
A
氨基酸

亮氨酸

供选用的密码子如下：GCU——丙氨酸 CUA——亮氨酸
CGA——精氨酸 CAU——天冬氨酸
解析：本题可由天冬氨酸突破：因为第一个密码子含“AU”，在供选的密码子中只有“CAU”，
所以mRNA的模板链是2号链。当然也可以以亮氨酸为突破口。
答案为：
DNA双链
1
C
A
T
C
T
A
G
C
T
G
C
T
2
G
T
A
G
A
T
C
G
A
C
G
A
mRNA
C
A
U
C
U
A
G
C
U
G
C
U
tRNA
G
U
A
G
A
U
C
G
A
C
G
A
氨基酸
天冬氨酸
亮氨酸
丙氨酸
丙氨酸
例6：某基因含90个碱基对，若氨基酸的平均分子量为118，由该基因表达形成的蛋白质的分子量最多为_________________。
解析：由DNA、mRNA、tRNA和氨基酸的数量关系：6个DNA的碱基→3个的碱基→1个tRN→1个氨基酸知蛋白质的最大分子量：（90×2÷6）×118－（（90×2÷6）－1）×18＝2988。
所以答案为：2988。
由此可见关于碱基配对的有关问题，只要掌握DNA的分子结构特点，DNA的复制过程，基因的表达等基本知识并利用有关数学知识灵活运用可迎刃而解。
联系电话：[phone]