堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（沃森、克里克發(fā)現(xiàn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系）
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堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
沃森、克里克發(fā)現(xiàn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（The principle of complementary base pairing）是堿基間的一種一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，在DNA或某些雙鏈RNA分子結(jié)構(gòu)中，由于堿基之間的氫鍵具有固定的數(shù)目和DNA兩條鏈之間的距離保持不變，使得堿基配對(duì)必須遵循一定的規(guī)律，這就是Adenine（A，腺嘌呤）一定與Thymine（T，胸腺嘧啶），在RNA中與Uracil（U，尿嘧啶）配對(duì)，Guanine（G，鳥(niǎo)嘌呤）一定與Cytosine（C，胞嘧啶）配對(duì)，反之亦然。堿基互補(bǔ)配對(duì)原則實(shí)際應(yīng)用于利用雙脫氧核苷酸進(jìn)行DNA測(cè)序。
基本信息
| 中文名 | 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 |
| 外文名 | The principle of complementary base pairing |
| 定義 | 堿基間的這種一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系 |
| 實(shí)際運(yùn)用 | 利用雙脫氧核苷酸進(jìn)行DNA測(cè)序 |
| DNA配對(duì)原則 | A-T,C-G |
| RNA配對(duì)方式 | A-U,C-G,G-C,U-A |
| 發(fā)現(xiàn)人 | 沃森、克里克 |
| 所屬學(xué)科 | 生物學(xué) |
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原則規(guī)律
根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，一條鏈上的A一定等于互補(bǔ)鏈上的T；一條鏈上的G一定等于互補(bǔ)鏈上的C，反之如此。因此，可推知多條用于堿基計(jì)算的規(guī)律。
規(guī)律一：在一個(gè)雙鏈DNA分子中，A=T、G=C。即：A+G=T+C或A+C=T+G。也就是說(shuō)，嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)，各占全部堿基總數(shù)的50%。
規(guī)律二：在雙鏈DNA分子中，兩個(gè)互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值與該DNA分子中每一單鏈中這一比值相等。（A1+A2+T1+T2）/(G1+G2+C1+C2）=(A1+T1）/(G1+C1）=(A2+T2）/(G2+C2）
規(guī)律三：DNA分子一條鏈中，兩個(gè)不互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值等于另一互補(bǔ)鏈中這一比值的倒數(shù)，即DNA分子一條鏈中的比值等于其互補(bǔ)鏈中這一比值的倒數(shù)。（A1+G1）/(T1+C1）=(T2+C2）/(A2+G2）
規(guī)律四：在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)的兩個(gè)堿基和占全部堿基的比值等于其中任何一條單鏈占該堿基比例的比值，且等于其轉(zhuǎn)錄形成的mRNA中該種比例的比值。即雙鏈（A+T)%或（G+C)%=任意單鏈(A+T)%或（G+C)%=mRNA中(A+U)%或（G+C)%。
規(guī)律五：不同生物的DNA分子中，其互補(bǔ)配對(duì)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。
堿基互補(bǔ)
在脫氧核糖核酸分子中，含氮堿基為腺嘌呤(A)，鳥(niǎo)嘌呤(G)，胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。每一種堿基與一個(gè)糖和一個(gè)磷酸結(jié)合形成一種核苷酸。在其雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)中，磷酸-糖-磷酸-糖的序列，構(gòu)成了多苷酸主鏈。在主鏈內(nèi)側(cè)連結(jié)著堿基，但一條鏈上的堿基必須與另一條鏈上的堿基以相對(duì)應(yīng)的方式存在，即腺嘌呤對(duì)應(yīng)胸腺嘧啶(A對(duì)T或T對(duì)A)鳥(niǎo)嘌呤對(duì)應(yīng)胞嘧啶(C對(duì)G或G對(duì)C)形成堿慕對(duì)，這種排布方式叫堿基互補(bǔ)原則，亦稱堿基配對(duì)原則。
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，位于兩條方向相反、相互平行多核苷酸鏈上的嘌呤嘧啶堿基，圍繞著螺旋軸，通過(guò)形成氫鍵，互相搭配成對(duì)，稱為堿基配對(duì)。堿基配對(duì)，即一條長(zhǎng)鏈上的A，總是與另一條長(zhǎng)鏈上的T形成氫鍵；而G總是與C形成氫鍵。即A=T、G≡C。沃森—克里克把這種堿基的特異結(jié)合方式稱作“堿基互補(bǔ)原則”。DNA除自我復(fù)制外，還能以DNA的一條單鏈為模板，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)合成一條RNA單鏈，即轉(zhuǎn)錄。復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄都是通過(guò)堿基配對(duì)而生成新的核酸分子。已知一條核酸鏈的排列順序，其互補(bǔ)鏈的堿基順序即可確定。
成對(duì)的堿基由氫鍵聯(lián)結(jié)，在脫氧核糖核酸分子中，相互對(duì)應(yīng)的堿基稱為互補(bǔ)堿基，兩條核苷酸鏈稱為互補(bǔ)鏈。由于存在著堿基配對(duì)關(guān)系，一條核苷酸的堿基順序一旦確定下來(lái)，另一條與之互補(bǔ)的核苷酸鏈上的堿基順序也相應(yīng)確定下來(lái)，在脫氧核糖核酸分子中，每對(duì)堿基與其相鄰的堿基對(duì)的排列順序是隨機(jī)的，堿基對(duì)的排列順序有許多種，其中每一種排列都包含著豐富的遺傳信息，核糖核酸(RNA)與脫氧核糖核酸(DNA)結(jié)構(gòu)相似，但核糖核酸由一條核苷酸鏈組成，這條鏈上所聯(lián)結(jié)的堿基只有一種與脫氧核糖核酸不同，用尿嘧啶(U)取代了胸腺嘧啶(T)，因此當(dāng)核糖核酸上的堿基需要與脫氧核糖核酸的堿基配對(duì)時(shí)，存在著腺嘌呤與尿嘧啶的對(duì)應(yīng)關(guān)、系(A對(duì)U或U對(duì)A)，分子生物學(xué)已闡明核酸分子中每3個(gè)堿基編成一個(gè)密碼子，決定一個(gè)氨基酸，在蛋質(zhì)合成過(guò)程中，核酸分子上堿基的線性排列作為模板指揮氨基酸的裝配順序，決定了蛋白質(zhì)的差異，因此也決定了生物的構(gòu)造和功能方面的差異；在脫氧核糖核酸自我復(fù)制過(guò)程中堿基排列順序起著模板作用，指揮游離的核苷酸。支配其裝配順序便聯(lián)成一個(gè)多核苷酸新鏈。堿基互補(bǔ)原則是遺傳的生物學(xué)機(jī)制之一。它揭示了具有重大哲學(xué)意義的基因-表現(xiàn)型同構(gòu)關(guān)系，深化了人們對(duì)復(fù)雜的宇宙和對(duì)人類自身的認(rèn)識(shí)。
計(jì)算
關(guān)于堿基互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律的計(jì)算，其生物學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)是：基因控制蛋白質(zhì)的合成。由于基因控制蛋白質(zhì)的合成過(guò)程是：⑴微觀領(lǐng)域———分子水平的復(fù)雜生理過(guò)程，學(xué)生沒(méi)有感性知識(shí)為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)感到非常抽象。⑵涉及到多種堿基互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系，DNA分子內(nèi)部有A與T配對(duì)，C與G配對(duì)；DNA分子的模板鏈與生成的RNA之間有A與U配對(duì)，T與A配對(duì)，C與G配對(duì)。學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生不易認(rèn)識(shí)清楚。⑶涉及許多數(shù)量關(guān)系（規(guī)律），在DNA雙鏈中，
①A等于T，G等于C，A+G=T+C
A+G/T+C等1。
②一條單鏈的A+G/T+C
的值與另一條互補(bǔ)單鏈的A+G/T+C
③一條單鏈的A+T/C+G
的值，與另一條互補(bǔ)鏈的A+T/C+G
的值相等。
④在雙鏈DNA及其轉(zhuǎn)錄的RNA之間有下列關(guān)系：一條鏈上的（A+T）等于另一條鏈上的（A+T）等于RNA分子中（A+U）等于12DNA雙鏈中的（A+T）等，學(xué)生往往記不住。再加之轉(zhuǎn)錄、翻譯是在不同場(chǎng)所進(jìn)行的，學(xué)生分析問(wèn)題時(shí)難以把二者聯(lián)系起來(lái)。以上分析說(shuō)明，關(guān)于堿基互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律的計(jì)算既是教的一個(gè)難點(diǎn)，也是學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。教學(xué)中，如果能做到：⑴把復(fù)雜抽象的生理過(guò)程用簡(jiǎn)單直觀的圖示表現(xiàn)出來(lái)；⑵把在不同場(chǎng)所進(jìn)行的生理過(guò)程放在一起思考；⑶把記憶復(fù)雜繁瑣的公式（規(guī)律）轉(zhuǎn)變成觀察圖示找出數(shù)量關(guān)系；⑷在計(jì)算時(shí)把表示數(shù)的符號(hào)注上腳標(biāo)，以免混淆，就能輕輕松松闖過(guò)這一難關(guān)。
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