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1、DNA分子中分子中碱基互补配对规律的有关计算碱基互补配对规律的有关计算一、一、DNA分子中碱基数量的计算分子中碱基数量的计算1.互补配对的碱基两两相等互补配对的碱基两两相等，A=T，C=G，那么，那么A+G=C+T，即，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。2.两个不互补的碱基和的比值相等两个不互补的碱基和的比值相等，即，即(A+G)/(C+T)=(A+C)/(G+T)=1。由此可由此可鉴定鉴定DNA分子是单链还是双链。若在一个分子是单链还是双链。若在一个DNA分子中，分子中，(A+G)/(C+T)1，且，且AT、CG，说明此，说明此DNA分子为分子为单链单链。若在一个若
2、在一个DNA分子中，分子中，(A+G)/(C+T)=1，且，且A=T、C=G，说明此，说明此DNA分子为分子为双链双链。3.任两个不互补的碱基之和恒等，且占碱基总量的任两个不互补的碱基之和恒等，且占碱基总量的50%，即即A+C=T+G=A+G=C+T=50%。 归纳一：在归纳一：在DNADNA分子的两条链中分子的两条链中1.一条链中的配对碱基一条链中的配对碱基不一定不一定相等相等，即，即A1不一定等于不一定等于T1、G1不一定等于不一定等于C1、A2不一定等于不一定等于T2、G2不一定等不一定等于于C2(1、2代表代表DNA分子的两条链分子的两条链)。2.若一条链中若一条链中(A1+T1)/(
3、C1+G1)=a，则在互补的另一条链中则在互补的另一条链中(A2+T2)/(C2+G2)=a(对等关系对等关系)；在整个在整个DNA分子中，分子中，A+T/C+G=a若一条链中若一条链中(A1+G1)/(C1+T1)=b，则在互补的另一条链中则在互补的另一条链中(A2+G2)/(C2+T2)=1/b(倒数关系倒数关系)。在整个在整个DNA分子中，分子中，A+G/C+T=1归纳二：在归纳二：在DNADNA分子的一条链中分子的一条链中一、一、DNA分子中碱基数量的计算分子中碱基数量的计算归纳二：在归纳二：在DNADNA分子的一条链中分子的一条链中一、一、DNA分子中碱基数量的计算分子中碱基数量的计
4、算3.在双链在双链DNA分子中，一条链上的分子中，一条链上的A与与T的和占该链碱的和占该链碱基基比率比率等于另一条链上的等于另一条链上的A与与T的和占该链碱基比率，的和占该链碱基比率，还等于双链还等于双链DNA分子中分子中A与与T的和占整个的和占整个DNA分子的碱分子的碱基比率。即基比率。即(A1+T1)%=(A2+T2)%=(A+T)%，同理，同理,(G1+C1)%=(G2+C2)%=(G+C)%。4.DNA分子中碱基对的排列顺序代表的是遗传信息，若分子中碱基对的排列顺序代表的是遗传信息，若某某DNA分子由分子由n个碱基对构成，则可代表的遗传信息有个碱基对构成，则可代表的遗传信息有4n 种种
5、(其中其中n代表代表碱基对碱基对的个数的个数)。【典例【典例1】 假设一个假设一个DNA分子片段中含碱基共分子片段中含碱基共312个，占全个，占全部碱基的部碱基的26%，则此，则此DNA分子片段中碱基所占百分比和数分子片段中碱基所占百分比和数目分别是目分别是( )A.26%，312 B.24%，288 C.24%，298 D.12%，144 【解析】【解析】DNA的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则，的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则，即即DNA中有一个，必须有一个和其互补的，有一个，中有一个，必须有一个和其互补的，有一个，必有一个，据这个原理可知必有一个，据这个原理可知(1-26%
6、2)224%，又，又知共知共312个，占个，占26%，则可知，则可知DNA分子中共有碱基分子中共有碱基31226%1200(个个)。前面已计算出占。前面已计算出占24%，则的数目是，则的数目是120024%288(个个)。解此类试题的关键在于充分运用碱基。解此类试题的关键在于充分运用碱基互补配对原则。运用、的原理，只要告知任何互补配对原则。运用、的原理，只要告知任何一种碱基的比例，就可求出任意一种或几种碱基的比例。一种碱基的比例，就可求出任意一种或几种碱基的比例。B【简化利用【简化利用】依据依据归纳一归纳一中的公式，本题就比较简单了：已中的公式，本题就比较简单了：已知知=26%，又，又A+C=
7、T+G =50%，则，则=50%-=24%。【典例【典例2】某双链】某双链DNA分子中，一条链上分子中，一条链上(A+G)/(T+C)=0.5，那，那么，另一条互补链上么，另一条互补链上(A+G)/(T+C)为为( )A.1 B.2 C.0.5 D.1.25【解析】可按以下步骤进行分析：【解析】可按以下步骤进行分析：(1)画出草图，如右图所示。画出草图，如右图所示。(2)依题意和图示，列出等量关系：依题意和图示，列出等量关系：A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2，则，则A1+G1=T2+C2，T1+C1= A2+G2。(3)依依“等量代换等量代换”有：有：(A1+G1)/(T1+C1
8、)=(T2+C2)/(A2+G2)=0.5，则则(A2+G2)/(T2+C2)=2。B【简化利用【简化利用】依据本题解析中的等量原理，依据本题解析中的等量原理，(A1+G1)/(T1+C1)和和(A2+G2)/(T2+C2)互为倒数，那么互为倒数，那么(A1+C1)/(T1+G1)和和(A2+C2)/(T2+G2)也也互为倒数，这是不配对的情况，那么配对的又是怎样？如果互为倒数，这是不配对的情况，那么配对的又是怎样？如果(A1+T1)/(G1+C1)=m，那么依据本题解析中的等量原理，那么依据本题解析中的等量原理(A2+T2)/(G2+C2)=m。即。即归纳二归纳二：在双链：在双链DNA分子中
9、，一条链上的不分子中，一条链上的不互补碱基之和的比值是另一条互补链上这个比值的倒数；一条链上的互补碱基之和的比值是另一条互补链上这个比值的倒数；一条链上的互补配对的碱基之和的比值等于另一条互补链上的这个比值。简记为互补配对的碱基之和的比值等于另一条互补链上的这个比值。简记为不配对的互为倒数，配对的相等。不配对的互为倒数，配对的相等。 归纳三：归纳三： 1.复制复制n代后，子代代后，子代DNA的总数为的总数为2n。2.复制复制n代后，含有亲代代后，含有亲代DNA链的子代链的子代DNA数永远是数永远是两个，则占子代两个，则占子代DNA的比例为的比例为2/2n，占子代，占子代DNA中脱中脱氧核苷酸链
10、的氧核苷酸链的1/2n 。3.计算计算DNA复制复制n代时需要多少原料：先计算出一个代时需要多少原料：先计算出一个DNA含有的某种脱氧核苷酸个数含有的某种脱氧核苷酸个数(假设为假设为m)，则复制，则复制n代后需要游离的该种脱氧核苷酸数为代后需要游离的该种脱氧核苷酸数为m(2n -1)，第，第n次复制时需要游离的该种脱氧核苷酸数为次复制时需要游离的该种脱氧核苷酸数为2n1 m。二、有关二、有关DNA复制的计算复制的计算4.DNA分子中遗传信息是指分子中遗传信息是指DNA分子中碱基对的排列分子中碱基对的排列顺序。一种排列顺序代表一种遗传信息。若顺序。一种排列顺序代表一种遗传信息。若DNA分子分子中
11、有碱基中有碱基2n个个，则碱基对有，则碱基对有n对对，储存遗传信息的最大，储存遗传信息的最大量为量为4n种种。二、有关二、有关DNA复制的计算复制的计算归纳三：归纳三：例如：例如：一个具有一个具有4000个碱基对个碱基对的的DNA分子所携带的分子所携带的遗传信息是遗传信息是44000种，即种，即1.7366102408种。种。根据半保留复制和碱基互补配对原则根据半保留复制和碱基互补配对原则【典例【典例3】一个】一个DNA连续复制连续复制n次后，共有多少个次后，共有多少个DNA？多少？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？DNA分子数分子数= 2n脱
12、氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数= 2n+1母链数母链数=子链数子链数=22n+1 2 解析：所用知识为解析：所用知识为“半保留复制半保留复制”和和“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”，并图示分析。并图示分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第一次复制连续第二次复制连续第二次复制连续第连续第n次复制次复制解：解：答：答：一个一个DNA连续复制连续复制n次后，共有次后，共有2n个个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母条脱氧核苷酸链，母链链2条，子链条，子链2n+1 2条条第一代第一代第二代第二代第三代第三代
13、第四代第四代第第五五代代 规律：规律：DNADNA复制复制n n次，后代就有次，后代就有2 2n n个个DNADNA分子分子, ,脱氧核脱氧核苷酸链数有苷酸链数有2 2n+1n+1个个 。保留原来亲代。保留原来亲代DNADNA分子链的子代分子链的子代DNADNA分子分子永远是永远是2 2个个。【典例【典例4】具有】具有A个碱基对的一个个碱基对的一个DNA分子片段，含有分子片段，含有m个腺个腺嘌呤，则该片段第嘌呤，则该片段第n次复制需要多少个游离的鸟嘌呤脱氧核苷次复制需要多少个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸酸( )A.(2n1)(Am) B.2 n1(Am)C.(2n1)(A/2m) D.2n(A/2m
14、)【解析】亲代【解析】亲代DNA分子中分子中G1/2(2A2m)(Am)个，个，该该DNA分子复制分子复制n次共产生了次共产生了2n个个DNA分子，所以第分子，所以第n次复次复制产生了制产生了2n-1个个DNA分子，所以第分子，所以第n次复制共需鸟嘌呤脱氧核次复制共需鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为苷酸的数目为2n1(Am)个。个。B【简化利用【简化利用】依据依据“归纳三归纳三”中的相关公式，本题就比较简中的相关公式，本题就比较简单了。先计算出一个单了。先计算出一个DNA分子中含有的游离的鸟嘌呤脱氧核分子中含有的游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸的个数，则苷酸的个数，则n次复制后需要该种脱氧核苷酸次复制后需要该种
15、脱氧核苷酸(2n-1)(Am)个，第个，第n次复制需要该种鸟嘌呤脱氧核苷酸次复制需要该种鸟嘌呤脱氧核苷酸2 n1(Am)个。个。【典例【典例5】一个一个DNA的碱基的碱基A(T、G、C)占碱基总数的占碱基总数的a%，碱，碱基总数为基总数为m，连续复制，连续复制n次后，共需要次后，共需要G(C、A、T)多少个多少个？解：解：因为因为A=ma%，A=T、G=C， A+T= 2ma%，DNA复制复制n代后子链数代后子链数=2n+1 2 DNA连续复制连续复制n代后需要代后需要 鸟嘌呤鸟嘌呤=(2n+1 2 )/2 m (1/2 a%) = m (2n 1)(1/2 a%)解析：先求出亲代解析：先求出
16、亲代DNA中中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌？每两条新链所必需的鸟嘌呤呤(G)数等于亲代数等于亲代DNA胞嘧啶胞嘧啶(C)数，再求出数，再求出DNA复制复制n代后子代后子链数；最后求出链数；最后求出DNA连续复制连续复制n代后需要鸟嘌呤数。代后需要鸟嘌呤数。所以所以G=C=m(1/2 a%)，每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数，每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代等于亲代DNA胞嘧啶数胞嘧啶数= m (1/2 a%)答：答：DNA连续复制连续复制n代后需要鸟嘌呤数是代后需要鸟嘌呤数是m (2n 1)(1/2 a%)。Polymerase Chain Reaction(聚合酶链式反应聚合酶链式反
17、应)，简称简称PCR，是一种分子生物学技术，用于放大特，是一种分子生物学技术，用于放大特定的定的DNA片段。可看作生物体外的特殊片段。可看作生物体外的特殊DNA复制。复制。 PCR技术技术1.转录时，以转录时，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链产生一条单链mRNA，则转录产生的，则转录产生的mRNA中碱基数目是中碱基数目是DNA中碱基数目的一半，且中碱基数目的一半，且DNA模板链中模板链中A+T(或或C+G)与与mRNA中中A+U(或或C+G)相等，则相等，则(A+T)总总%=(A+U)mRNA%。2.设设mRNA上有上有n+3个密
18、码子，除个密码子，除3个终止密码子外，个终止密码子外，mRNA上的其他密码子都决定一个氨基酸，需要一个对应的上的其他密码子都决定一个氨基酸，需要一个对应的tRNA分分子参与连接，所以，密码子的数量子参与连接，所以，密码子的数量 tRNA的数量的数量 氨基酸的氨基酸的数量数量n n n。 三、基因表达过程中有关三、基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算、氨基酸的计算归纳四：归纳四：3.翻译过程中，翻译过程中，mRNA中每中每3个相邻碱基决定一个氨基酸，所个相邻碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数中碱基数目的目的
19、1/3，是双链，是双链DNA中碱基数目的中碱基数目的1/6。即在基因控制蛋白质。即在基因控制蛋白质的合成过程中，的合成过程中，DNA、mRNA、蛋白质三者的基本组成单位、蛋白质三者的基本组成单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸(或碱基或碱基)、核糖核苷酸、核糖核苷酸(或碱基或碱基)、氨基酸的数量比、氨基酸的数量比例关系为例关系为6 3 1。三、基因表达过程中有关三、基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算、氨基酸的计算归纳四：归纳四：【典例【典例4】某一个双链】某一个双链DNA分子含分子含20%的的A和和T(总和总和)，那么由，那么由它转录成的它转录成的mRNA中中G、C之和占该之和占该mRNA分子
20、的分子的( )A.40% B.80% C.60% D.20%【解析】可按以下步骤分析：【解析】可按以下步骤分析：(1)画出草图，如右图所示。画出草图，如右图所示。 (3)等量代换。由于等量代换。由于A=T，即，即A1=T2，T1=A2，所以所以A1+T1=T2+A2=20020%2=20，故故GC=100-(A+U)=100-(A2T2)=100-20=80。(2)标上符合已知条件的特殊标上符合已知条件的特殊值。通常设该双链值。通常设该双链DNA分子分子含含100个碱基对个碱基对(双链双链)。B【简化利用【简化利用】依据归纳四中的相关公式可简化本题。即依据归纳四中的相关公式可简化本题。即(A+T)总总%=(A+U)mRNA%，又，又(A+U)mRNA%=20%，那么，那么(G+C)mRNA%=1-(A+U)mRNA%=1-20%=80%。可见记住上述公式不但能提高解题速度和正确率，而且简化了可见记住上述公式不但能提高解题速度和正确率，而且简化了考生做题过程中繁杂的思维过程，大大提高了其应试能力。考生做题过程中繁杂的思维过程，大大提高了其应试能力。