关于碱基的计算.docx
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关于碱基的计算
※下面的几条规律不一定死记，关键是要理解
（一）DNA双链中的两个互补的碱基相等，A=T,G=C。
因而不互补的两个碱基之和为50％
例1.某DNA的碱基中,鸟嘌呤的分子数占22％,那么胸腺嘧啶的分子数占多少？
〔分析〕由于G与T是两个不互补的碱基,在DNA双链中之和应为50％,所以T占28％
练习1：
某DNA双链中,若腺嘌呤有P个,占全部碱基数的比例为N/M（M>2N）则该DNA分子中含胞嘧啶数是多少？
〔（PM/2N）-P〕
（二）DNA分子中一条链中的两个不互补碱基之和的比值是另一个互补链的这一比值的倒数
例2.DNA的一条单链中A+G/T+C=0.4,在互补单链和整个DNA分子中分别是多少？
〔分析〕A与G不互补,T与C不互补,根据规律二,0.4的倒数是2.5。
又根据规律一,在双链中A与T相等,G与C相等,比值为1。
此题分别是2.51。
练习2：
在双链DNA分子中,当T+C/A+G在一条多核苷酸链上的比例是0.5时,则在另一条互补链和整个DNA分子中,这种比例应分别是多少？
〔21〕
（三）DNA分子中互补碱基之和的比值和每一个单链中的这一比值相等
例3.DNA的一条单链中A+T/G+C=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是多少？
〔分析〕A与T互补,G与C互补,根据规律三,其比值在互补单链和整个DNA分子中均为0.4。
（说明:
A与T或G与C之和占双链的百分数也等于它在任意一条单链中占单链中的百分数。
）
练习3：
在一个双链DNA分子中,A和T之和占碱基总量的56％,其中甲链中G占24％,那么乙链中G占多少？
〔20％〕
（四）DNA双链中,含某种碱基X个,复制n次,则需加入该碱基的脱氧核苷酸的分子数等于能与该碱基配对的碱基的脱氧核苷酸的分子数,也等于（2n-1）X个
例4.某双链DNA分子中共含碱基1400个,其中一条单链上A+T/G+C=2:
5,该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量是多少个？
〔分析〕因为2n表示复制n次所得DNA分子数,减1表示相当于原有的那个DNA分子,应用这个公式的关键是算出X,它表示所求的含那种碱基的脱氧核苷酸在原DNA分子中的数目。
此题应先算出T=200,再根据规律四,答案为600。
练习4：
某DNA分子中有脱氧核苷酸4000个,已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占碱基总数的60％,那么该DNA分子连续复制2次所需的游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是多少？
〔2400〕
（五）在控制蛋白质合成的转录和翻译过程中模板链,非模板链以及信使RNA链各段链中,相对应的碱基在本链中含量的比值是相等的
例5.已知一段信使RNA有30个碱基,其中A+G有12个,那么转录成信使RNA的一段DNA分子中应有多少个C+T？
〔分析〕根据题意,在这段信使RNA上T+C应有18个,由规律五知,DNA模板链上T+C=12A+G=18又根据规律一,在DNA双链中C+T=30。
练习5：
某DNA片段所转录的mRNA中尿嘧啶占28％,腺嘌呤占18％,则这个DNA片段中胸腺嘧啶和鸟嘌呤分别占多少？
〔23％27％〕
（六）在一个双链DNA分子中,某碱基占碱基总量的百分数等于它在每条链中的平均百分数,若在其中一条链多占A％,则在另一条链应少占A％
例6.在一个双链DNA分子中,G占碱基总量的18％,其中一条链中G占20％,那么此链中C应为多少？
〔分析〕根据规律六,G平均占18％,由于在一条链中多占2％,所以在互补链中应少2％,即16％,又根据规律一,G与C配对,此链中C也应为16％。
练习6：
已知DNA分子中腺嘌呤占全部碱基的30％,在其中一条链上腺嘌呤占该链全部碱基的25％,则由该链转录成的信使RNA中尿嘧啶占全部碱基的多少？
与该链相对的另一DNA链中,腺嘌呤占该链全部碱基的多少？
〔25％35％〕
巩固练习
1.下列哪项对双链DNA分子的叙述是不正确的？
A.若一条链A和T的数目相等,则另一条链A和T的数目也相等
B.若一条链G的数目为C的2倍,则另一条链G的数目为C的0.5倍
C.若一条链的A:
T:
G:
C=1:
2:
3:
4,则另一条链相应碱基比为2:
1:
4:
3
D.若一条链的G:
T=1:
2,则另一条链的C:
A=2:
1
2.在一个标准的双链DNA分子中,含有35％的腺嘌呤,它所含的胞嘧啶应该是
A.15％B.30％C.35％D.70％
3.分析一个DNA分子时,发现30％的脱氧核苷酸含腺嘌呤,由此可知,该分子中一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的
A.20％B.30％C.40％D.70％
4.具有100个碱基对的一个DNA分子区段,内含40个胸腺嘧啶,如果连续复制2次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
A.60个B.80个C.120个D.180个
5.在含有四种碱基的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≤0.5B.b≥0.5C.胞嘧啶为a（1/2b–1）d.胞嘧啶为b（1/2a–1）
6.若DNA分子的一条链中A+T/G+C=a,则其互补链中该比值为
A.aB.1/aC.1D.1-1/a
7.已知一段双链DNA中碱基的对数和腺嘌呤的个数,能否知道这段DNA中4种碱基的比例和（A+C）:
（T+G）的值
A.能B.否C只能知道（A+C）:
（T+G）的值D.只能知道四种碱基的比例
8.下列关于双链DNA的叙述错误的是
A.若一条链上A和T的数目相等,则另一条链A和T的数目也相等
B.若一条链上A的数目大于T,则另一条链上A的数目小于T
C.若一条链上的A:
T:
G:
C=1:
2:
3:
4,则另一条链也是A:
T:
G:
C=1:
2:
3:
4
D.若一条链上的A:
T:
G:
C=1:
2:
3:
4,则另一条链为A:
T:
G:
C=2:
1:
4:
3
〔巩固练习答案〕1.D2.A3.C4.D5.C6.A7.A8.C
浅议核酸中碱基含量的计算
在高中生物的试题中，常见有关核酸中碱基的计算问题，但中学生物教材对这部分内容未见叙述。
以下是笔者近年来对这类题型解法所作的一些归纳。
遗传的物质基础告诉我们，在双链DNA分子中，碱基之间的连接是遵循碱基互补配对原则的，在DNA分子的复制及信息RNA的转录过程中也是遵循这一原则。
由此可见，要解决碱基含量计算的问题，关键就是在于对碱基互补配对原则的理解及运用。
碱基互补配对原则对双链DNA分子中四种碱基的关系作了明确的阐述：
嘌呤与嘧啶配对，且A=T，G=C。
由此，我们可引伸出如下关系：
公式一：
A+G=T+C或A+C=T+G
即在双链DNA分子中，不互补的两碱基含量之和是相等的，占整个分子碱基总量的50%。
例1：
已知一段信息RNA有30个碱基，其中A和G有12个，那么，转录成信息RNA的一段DNA分子中，应有C和T是
A、12个B、18个C、24个D、30个
分析：
信息RNA有30个碱基，则其模板DNA分子中应有60个碱基，因T+C=A+G，故而T+C=60×50%=30，应选答案D。
例2：
一个具有1000个碱基对的DNA分子，如果腺嘌呤的含量为20%，则含胞嘧啶的碱基对为
A、200个B、300个C、400个D、600个
分析：
根据碱基互补配对原则，A=T=20%，则G=C=30%，G+C=30%+30%=60%，然则含胞嘧啶的碱基对为60%，即1000×60%=600个，应选答案D。
公式二：
即在双链DNA分子中，一条链中的嘌呤之和与嘧啶之和的比值与其互补链中相应的比值互为倒数。
例3：
DNA的一条单链中，A和G的数量与T和C的数量之比为0.4，上述比例在其互补链中和整个DNA分子中分别是
A、0.4和0.6B、2.5和1.0
C、0.4和0.4D、0.6和1.0
分析：
已知A左+G右/T左+C左=0.4，根据公式二，可得A右+G右/T右+C右=1/0.4=2.5，即其互补链中同样的比例值为2.5；而根据公式一，可得整个DNA分子中的比值应为1，故应选答案B。
公式三：
即在双链DNA分子中，一条链中的两种碱基对的比值（A+T/G+C）与其在互补链中的比值和在整个分子中的比值都是一样的。
推理过程：
根据碱基互补酸对原则，A左=T右，T左=A右，G左=C右，C左=G右，则
同理可得：
两式合并成为公式三。
例4：
已知某DNA分子G与C占全部碱基数的48%，它的一条模板链中C与T分别占该链碱基总数的26%和24%，问由它转录的RNA链中尿嘧啶与胞嘧啶分别占碱基总数的
A、24%和22%B、28%和26% C、28%和22%D、48%和52%
分析：
题目是求RNA的碱基含量，RNA是由DNA模板链严格按照碱基互补配对原则转录而来的，虽然某种碱基名称改变了（RNA中没的胸腺嘧啶，而有尿嘧啶），但其对等关系还是存在的。
由于在DNA分子中G+C=48%，则A+T=52%。
据公式三可知A左+T左=52%（设该模板链为左链），则A左=52%—24%=28%，又因G左+C左=48%，则G左=48%—26%=22%。
在转录时，A左与U配对，G左与C配对，则RNA上的U=28%，C=22%，故答案为C。
例5：
某信息RNA的碱基中，U占20%，A占10%，则作为它的模板基因DNA分子中胞嘧啶占全部碱基的
A、70%B、60%C、35%D、17.5%
分析：
信息RNA中，A+U=10%+20%=30%，则G+C=70%，根据公式三，得知模板基因DNA分子中也有同样比例，即G+C=70%，再根据碱基互补配对原则，可知G=C，则C=（G+C）/2，即C=
×70%=35%，由此可得答案为C。
以上就是笔者在教学中归纳得到的一点体会，此类题型的解法在乎于对碱基互补配对原则的深入了解。
在解题过程中，根据题目给出的已知条件，再根据碱基互补配对原则及前面引伸出来的三条公式，核酸中碱基含量的计算问题就迎刃而解了
DNA分子中碱基计算题的归类
高中《生物》第五章遗传和变异的课外练习中，常有一些关于DNA分子中碱基计算的问题，但课本对此类问题没有专门的叙述。
为了让学生复习时，对此类问题的计算能较好的理解和掌握，做到解题时心中有数，对它进行归类十分必要。
由于在一个双链DNA分子中，A=T，G=C，因此，有关碱基的计算大致有下列类型：
一、A＋G=T＋C
或A＋C=T＋G
占全部碱基（％）5050
例：
在一个标准的双链DNA分子中，含有35％的腺嘌呤，它所含的胞嘧啶应该是：
A．15％ B．30％ C．35％ D．70％
分析：
腺嘌呤（A）为35％，因为：
A＋C=50％
所以：
胞嘧啶C=50％-35％=15％。
答案应选A。
二、设m＞0，n＞0，m≠n，
若H链中：
（A+G）/（T＋C）
或：
（A+C）/（T+C）=n/m
则H’链中：
（A＋G）/（T＋C）
或：
（A+C）/（T+G）=m/n
整个分子中：
（A+G）/（T+C）=（A+C）/（T+G）=1
例：
DNA的一个单链中，（A＋G）/（T＋C）=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是：
A．0.4和0.6 B．2.5和1.0 C．0.4和0.4 D．0.6和1.0
分析：
因为在一个单链中（A＋G）/（T＋C）=0.4，而该链的A＋G等于其互补链的T＋C；T＋C等于其互补链的A＋G。
所以：
其互补链的（A＋G）/（T＋C）＝1/0.4＝2.5
又因为在整个分子中，A=T，G=C，
所以A+G=T+C
即（A＋G）/（T＋C）=1
答案应选B。
三、设m＞0，n＞0，m≠n
若H链中：
A＋T=m％，G＋C=1-m％，
则H’链中：
A＋T=m％，G＋C=1-m％，
整个分子中：
A＋T=m％，G＋C=1-m％，
例1、从某种生物组织中提取的双链DNA,分析其四种碱基数的百分比是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54％，其中一条称为H链的碱基中，22％是腺嘌呤，28％是胞嘧啶，问：
（1）与H链对应的链中腺嘌呤占该链全部碱基数的______％，胞嘧啶占______％。
（2）以H链为模板转录的RNA中（A＋U）为所含碱基的______％。
分析：
（1）已知生物的双链DNA分子中,G＋C占全部碱基的54％，则A＋T占全部碱基的46％（1-54％），由于H链和H’链互补，故G＋C或A＋T在整个DNA分子中所占的百分比也是在H链或H’链中所占的百分比。
在H链中，因为A占22％，C占28％，所以T占24％（46％-22％），G占26％（54％-28％），而H链的A等于H’链的T，H链的G等于H’链的C，所以在H’链中，A占24％，C占26％。
（2）因为H链中A＋T占全部碱基的46％，故以H链为模板转录的RNA中，（A＋U）为所含碱基的46％。
例2：
假如有一双链DNA分子的鸟嘌呤占整个DNA碱基的27％，测得这个DNA分子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％
分析：
此题的道理与例1完全相同。
由于G占整个DNA分子碱基的27％，故G+C占整个DNA分子碱基的54％，A＋T占46％。
在一条链中，A为该链碱基的28％，由T为18％（46％-28％），因此，在另一条链中，A占该链碱基的18％，而整个DNA分子的碱基数等于一条链碱基数的二倍，故A占整个DNA分子碱基的百分比为在一条链中的百分比的一半，应为9％。
答案应选A。
四、H链的（A＋T）/（G＋C）=H’链的（A＋T）/（G＋C）=整个分子的（A＋T）/（G＋C）。
例：
在一个DNA分子中，已知H链的（A+T）/（G＋C）=0.6，问上述比值在其互补链H’和整个分子中的分别为______和______。
分析：
因为：
H链的A＋T和G＋C分别等于H’链的A＋T和G＋C，而整个分子中的A＋T和G+C则分别为每一条链中的A＋T和G＋C的二倍，故每一条链的（A＋T）/（G＋C）相等，并等于整个分子中的（A＋T）/（G＋C）。
所以：
两个答案都是0.6。
所以这样归类以后，学生遇到有关碱基的计算时，便可根据已知条件判断属于上述哪一类型的，很快就可以把碱基计算出来。
关于DNA分子中各类碱基含量计算的一类题型
DNA分子的双链结构及其严格的碱基互补配对原则（A—T，G—C）是保证遗传物质自身稳定性的基础，近来在一些资料或试题上围绕DNA分子中碱基的配对规律而出现的题型日渐增多，笔者就近几年来在教学中对这类题型的解析谈一点自己的见解。
例
（1）某噬菌体为单链DNA生物。
当它侵染细菌时，首先形成所谓复制型（RF）的双链DNA分子，如果在形成RF以前这个DNA分子单链的碱基含量是0.27A、0.31G、0.22T、0.20C，那么在RF的双链DNA分子中，碱基A含量应为：
[]
A．0.27 B．0.22 C．0.49 D．0.245
例
（2）某mRNA上，A的含量24％，U的含量26％，C的含量27％其模板基因中G的含量：
A．0.23 B．0.25 C．0.27 D．0.24
这类题看似纯的计算题，实是对DNA结构理解的考查，解这类题的关键是要向学生讲清DNA中碱基对的内在联系，以及DNA——mRNA的转录过程中碱基互补规律，在教学中我尝试了这样一条途径，即从特殊性推导出普遍性的逆向思维法，具体过程如下：
下图为DNA分子结构示意图及转录过程，假定该DNA分子中有碱基100对，在这一特定条件下，可设立几个小问题，从而使学生达到对这类问题的理解：
（1）由该DNA转录的信使RNA链上碱基的总数是多少？
这是一个显而易见的问题，但学生可以得出图中甲、乙、丙三条链上碱基数均为100个，为下面解题创造了条件。
（2）若mRNA上，A点21％，U点23％则DNA分子乙链上对应的碱基T占多少？
A占多少？
对这一问题学生很容易根据碱基互补、配对原则得出乙链中T占21％，A占23％。
（3）mRNA链上A＋U占多少？
DNA乙链上A＋T占多少？
问题很简单mRNA上A21％，U23％，
A＋U=21％＋23％=44％。
DNA上T21％，A23％，A＋T＝23％＋21％=44％。
由此法看出mRNA上A＋U的含量，与其模板DNA链上A＋T的含量相等。
（4）DNA分子甲链上A＋T的含量，整个DNA分子中A＋T的含量又是多少？
甲链和乙链根据碱基互补配对原则（A—T，G—C）A＋T总量相等，两链总数相等，故甲链A＋T亦为44％
整个DNA分子中A＋T的含量相当于分子分母同时扩大2倍，亦为44％
通过以上过程的分析，得出结论：
mRNA上A＋U的含量与其模板基因上任一条链A＋T的含量相等，当然模板基因上两条链的A＋T含量亦等，整个DNA分子中A+T的含量亦和前面相等，对于G和C碱基对的规律与之同理。
以此解决前面两题就不难了：
例
（1）中噬菌体的单链DNA——（RF）复制型双链（可视为正常DNA结构）条件：
单链中0.27A0.22T→A＋T＝0.27＋0.22=0.49推导：
双链A＋T=0.49根据碱基互补配对原则DNA双链中A=T，G=C，则A=A＋T/2=0.49/2=0.245答案应为（D）。
例
（2）中，条件mRNA上A占24％U占26％，则A＋U=50％则模板基因中每链A＋T=50％，整个DNA分子中A＋T=50％，G＋C=50％，同上G=25％，答案应为（B）。
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