堿基互補配對原則的推論及例析

裴亞玲

堿基互補配對原則是指DNA分子形成堿基對時，A一定與T配對，G一定與C配對的一一對應關系。根據堿基互補配對原則，可推出如下規律.

規律一．一個雙鏈DNA分子中，A=T，G=C，且嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數，各占全部堿基數的50%，即A+G=T+C=50%。

由此可知，在雙鏈DNA分子中：

a．A+G=T+C=A+C=T+G

b．(A+G)/(T+C)=1

【例1】 假設在一個DNA分子的片段中，含有鳥嘌呤240個，占全部堿基數的24%，在此DNA片段中，胸腺嘧啶的數目和所占百分比是（）.

A.26026%B.24024%

C.48048%D.76076%

解析：先求出DNA分子中的全部堿基數為：240/24%=1000個，再根據堿基互補配對原則，A=T，G=C，所以T+G=50%，T=50%-24%=26%，T=1000×26%=260個。

答案：A

【例2】 在含有4種堿基的DNA區段中，有腺嘌呤a個，占該區段全部堿基的比例為b，則（）.

A.b≤0.5 B.胞嘧啶為a(1/2b-1)個

C.b≥0.5D.胞嘧啶為b(1/2b-1)個

解析：根據堿基互補配對原則，在雙鏈DNA分子中，A=T，G=C，則DNA分子堿基總數為a/b；

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

答案：B

規律二．在雙鏈DNA分子中兩條互補單鏈中的A+G/T+C的比值互為倒數。

設雙鏈DNA分子中，一條鏈上A+G/T+C=m，則互補鏈上(A+G)/(T+C)=1/m，以DNA分子的一條鏈為模板轉錄而成的mRNA中A+G/U+C=1/m。

【例3】 若DNA分子中一條鏈的堿基比為A∶C∶G∶T=1∶1.5∶2∶2.5,則互補鏈中的嘌呤與嘧啶的比為（）.

A.5∶4B.4∶3C.3∶2D.5∶2

解析：由于DNA分子的一條鏈的堿基比為A∶C∶G∶T=1∶1.5∶2∶2.5,則該鏈中（A+G）/（T+C）=3∶4,互補鏈中其比值為4∶3。

答案：B

規律三．在雙鏈DNA分子中互補堿基之和的比值及任一條鏈中的比值相等。

設雙鏈DNA分子中，一條鏈上(A+T)/(C+G)=n，則互補鏈上(A+T)/(C+G)=n，整個雙鏈DNA分子中的(A+T)/(C+G)=n，以DNA分子的一條鏈為模板轉錄而成的mRNA中(A+U)/(C+G)=n。

【例4】 已知雙鏈DNA分子中(A+T)/(C+G)為0.2，則以該DNA分子的一條鏈為模板轉錄的mRNA中(A+U)/(C+G)為（）.

A.無法確定B.0.2C.5.0D.2.0

解析：根據題意，雙鏈DNA分子中(A+T)/(C+G)為0.2，則(A₁+T₁)/(C₁+G₁)=(A₂+T₂)/(C₂+G₂)=0.2，以該DNA分子的一條鏈為模板轉錄而來的mRNA中(A+U)/(C+G)=(A₁+T₁)/(C₁+G₁)=(A₂+T₂)/(C₂+G₂)=0.2。

答案：B

規律四．在雙鏈DNA分子中互補配對的堿基之和在兩條單鏈中所占比例等于整個DNA分子中所占比例，而且也等于由其轉錄而來的mRNA中互補配對的堿基之和所占的比例。

設雙鏈DNA分子中的一條鏈上A₁+T₁=n%，則A₁+T₁=A₂+T₂=n%，整個DNA分子中：A+T=A₁+A₂+T₁+T₂=（n+n）/200=n%，A₁+T₁=A₂+T₂=mRNA中的（A+U）=雙鏈DNA中的（A+T）=n%；同理，設雙鏈DNA分子的一條鏈中G₁+C₁=m%,則G₁+C₁=G₂+C₂=mRNA中的（G+C）=雙鏈DNA中的（G+C）=m%。

【例5】 從某生物組織中提取DNA進行分析，其四種堿基的比例是：鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基總數的46%，又知該DNA的一條鏈（a鏈）所含的堿基中28%是腺嘌呤，問與a鏈對應的另一條鏈b中的腺嘌呤占該鏈全部堿基數的（）.

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鏈中A+T與b鏈中的A+T各占所在鏈堿基的54%，已知A_A=28%，A_A=T_b，所以對應鏈的堿基中A=54%-28%=26%。

答案：C

規律五．雙鏈DNA分子中某種堿基的含量等于兩條互補鏈中該堿基含量和的一半，即(A₁+A₂)/2=A。

【例6】 一個雙鏈DNA分子的鳥嘌呤占整個DNA分子堿基的27%，其中一條鏈上的腺嘌呤占這條鏈堿基的28%，那么，另一條鏈上的腺嘌呤占整個DNA分子堿基的比例是（）.

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%。在一條鏈上A=28%，則另一條鏈上T=28%。在DNA中，A+T或G+C在整個DNA分子所占比例與在每一條鏈上所占比例相等。所以在T=28%的那條鏈中，A+T=1-54%=46%,則A=18%。那么該鏈上的A占整個DNA分子中堿基比例就是一半即9%。

答案：A

規律六．不同生物的DNA分子中，其互補配對的堿基之和的比值(A+T)/(G+C)不同，代表了每種生物DNA分子的特異性。

【例7】 在白菜和蘿卜的DNA分子中，堿基比值不同的是（）.

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

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

解析：在雙鏈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分子的多樣性，從而決定了生物種類的不同。

答案：C

規律七.由核酸所含堿基種類及比例可以分析判斷核酸的種類。

①若有U無T，則該核酸為RNA。

②若有T無U，且A=T，G=C，則該核酸一般為雙鏈DNA。

③若有T無U，且A≠T，G≠C，則該核酸為單鏈DNA。

【例8】 現有一待測核酸樣品，經檢測后，對堿基個數統計和計算得到下列結果：(A+T)/(G+C)＝１，A+G／T+C＝1，根據此特點，該樣品（）.

A.無法確定是脫氧核糖核酸還是核糖核酸

B.可被確定為雙鏈DNA

C.無法被確定是單鏈DNA還是雙鏈DNA

D.可被確定為單鏈DNA

解析：由于堿基中有T無U，可推出該核酸分子一定是DNA；在雙鏈DNA分子中，A+G/T+C一定等于１，但是當(A+T)/(G+C)也等于１時，說明該DNA分子中A=C，G=T，此時，該DNA分子不論是單鏈還是雙鏈，這兩個等式均成立，故C選項符合題意。

答案：C

通過對堿基互補配對原則內容的歸納總結，不僅可以幫助學生提高運算能力，還能訓練學生的分析、比較及推理能力，對學生思維的提高能收到一舉多得的效果。