针对遗传物质相关计算的总结

针对遗传物质相关计算的总结

常向利

常向利

摘要：高中生物必修二一直是学生认为比较难的一册书，尤其是涉及DNA的计算和遗传变异概率的计算难倒了不少学生。究其原因，还是没有建立一些生物计算的模型，不会熟练用一些基本的规律和方法，所以积累的知识是支离破碎的。为了能建立一套完整的体系，需要我们在总复习时归纳总结，建立相对独立的模型，帮助学生学习和掌握。

关键词：遗传物质；DNA；碱基；模型

核酸是一切生物的遗传物质，在高中生物必修二中几乎贯穿始终，另外学生对生物的遗传物质DNA里面涉及的计算题理解起来有一定的难度，久而久之一部分学生就会产生畏难情绪，一看见有关DNA的的计算题，心里就犯嘀咕，而课本涉及的关于DNA的计算又分散在几个章节中，不利于系统的学习和复习，本文将与其直接相关的计算做一总结，希望能为学生全面学习DNA的计算提供一定的依据，建立DNA计算有关的模型，从而使学生更好地掌握有关遗传物质计算的知识。

一、DNA分子中有关碱基的计算

1.依据总结的规律，辅助计算

DNA分子中，A=T，C=G，A+G=C+T(嘌呤数目=嘧啶数目)，并且推导出：A+C=G+T。

只要题目告诉总数和某种碱基的数目就能算出其它碱基的数目。此规律也是DNA碱基计算的基础。

例1：某DNA分子含腺嘌呤520个，占碱基总数的20%，则该DNA分子中含胞嘧啶()。

A.350个B.420个C.520个D.780个

解析：DNA分子中，通过计算可得出总数520/20%=2600,又A=520，则T=520,G+C=2600-1040,e而G=C，所以C=780，得出答案。

DNA分子中，若一条单链有(A+G)/(T+C)=m,则另一条链上该比例(A+G)/(T+C)=1/m。

例2：已知DNA的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是()。

A.0.4和0.6B.2.5和1.0C.0.4和0.4D.0.6和1.0

解析：根据该比例互为倒数直接就可以得出结论，只是提醒学生不要写成0.6，而在整个个DNA分子中(A+G)/(T+C)在双链中的比列直接利用第一个规律，得出结论为1.0。

DNA分子中，若一条单链中，(A+T)/(G+C)=n,则另一条链上(A+T)/(G+C)=n，整个DNA分子中(A+T)/(G+C)=n，反之亦成立。

该规律的应用学生掌握起来有一定的困难，因此要帮助学生建立一定的步骤，第一步将双链的比例利用规律换算到每条单链中。第二步做差。用此比例减去一条链中某种碱基的比例，就能计算出单链中其它碱基的比列。第三步根据碱基互补配对原则，找出另一条链中要求的碱基比例。这样就使学生遇到此类问题时胸有成竹。

例3：在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的42%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的()。

A.21%、12%B.30%、24%C.34%、12%D.58%、30%

解析：DNA分子中A+T=42%，G+C=58%,则有每条单链中A+T=42%，C+G=58%，而题目中一条链上C=24%、T=30%，则该链上A=42%-30%=12%，同理得出G=34%，而它们与另一条链上的T、C对应。故选C。

2.物种特异性的体现

不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A+T)/(C+G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。这也是从DNA方面判断物种特异性的直接依据。

例4：在DNA的分子组成中，下列哪一项具有物种特异性()。

A.A/TB.G/CC.A+T/G+CD.A+G/T+C

以上只是四个基本的规律，其他还有一些基于这几个规律的变式应用，但也都是基于这四个基本规律演变而来的。在做题过程中灵活应用变通，就能起到事半功倍的效果。

关于DNA的第二部分计算来自转录和翻译过程中，DNA和RNA的信息转录过程中也存在着这样的规律。

3.DNA转录RNA的计算

设双链DNA中a链碱基为A1、T1、C1、G1，b链碱基为A2、T2、C2、G2，则A1+T1=A2+T2=RNA分子中(A+U)=1/2DNA双链中(A+T)

例5：在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的()。

A.24%B.22%C.26%D.23%

解析：先根据DNA碱基计算规律，计算出该链中C=24%，而它与转录的信使RNA上的鸟嘌呤对应，故得到A答案。

4.在转录翻译过程中，还存在着DNA的碱基：mRNA碱基：氨基酸的个数=6：3：1，此比例可以解决一些DNA碱基、RNA碱基和氨基酸个数的计算问题，也可以氨基酸个数为桥梁DNA和肽链、蛋白质分子量的联系。

例6：某双链DNA上有7200个碱基，由此DNA控制合成的蛋白质最多有氨基酸()。

A.7200个B.3600个C.2400个D.1200个

解析：此题就是DNA：mRNA：氨基酸的个数=6：3：1这个比例的直接应用，用它可以解决，当然本比例的变式还有很多种，但都是基于这个比例的基础上演变出来的，只要对此比例理解得清楚，其他的题目就有了蓝本来解决。

二、DNA复制中的计算

在遗传物质DNA的计算中，复制也是另外一大块内容。

1.标记DNA分子或者标记的DNA单链的比率计算，这类问题要抓住DNA半保留复制的特点，如用15N标记一个DNA分子，该DNA分子在普通培养液中复制n次后，含标记的DNA分子占总DNA分子的比值为2/2n(n为复制的次数)，而含标记的链占总链数的比值为1/2n(n为复制次数)当然题目中也可以标记原料中的核苷酸，作为另外一种变式。只要灵活应用公式就能顺利、准确的完成此类题目的解答。

例7：用15N标记细菌中的DNA分子，然后又将普通的14N来供给这种细菌，于是该细菌便用14N来合成DNA。假设用15N标记后的细菌在含14N的培养基上连续分裂3次，则后代中含15N的DNA与含15N的脱氧核苷酸链分别占整体的()。

A.1/41/8B.1/21/4C.11/2D.11

解析：直接套用公式，直接可以得出答案选A。

2.第二种则是计算DNA复制过程中，n次复制需要某种游离的核苷酸的数目总量，针对这点需某种游离的核苷酸的数目=a×(2n-1)，(a表示要求的这种核苷酸的数目，n表示复制的次数)。当然由此公式还演变出来第n次复制的公式=a×(2n-1)-a×(2n-1-1)=a×2n-1.

例：一个DNA分子中有碱基A20个，占全部碱基的20%，若DNA连续复制两次，需要碱基C多少个()。

A.20个B.30个C.90个D.120个

解析：先计算出DNA中碱基C的数目为30个，然后根据公式30×(22-1)=90个。

当然第n次，就是用n次减去(n-1)次的就可以了。

总之，总结规律和公式，并让学生去理解，建立有利于自己学习的计算题模型，这样可以逐步增加学生解答计算题的信心，从而为学生兴趣的建立添砖加瓦。

作者单位：陕西省西安经发中学

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