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对于碱基排列

收藏本文 2024-04-16 点赞:24554 浏览:116510 作者:网友投稿原创标记本站原创

每个人类体细胞的细胞核中包含两套人类染色体,分别来自母亲和父亲。在生物学里,染色体是遗传物质DNA的载体,基因是DNA上有遗传意义的片段。人类基因组可以被认为是一本巨大的百科全书,一个用31亿个字母书写成的、没有任何标点符号的硕长句子。每个字母事实上是4种化学物质之一,它们分别是A、T、C、G,

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代表了4种不同的碱基。基因则是这个长句子中的一个独立片段,其规模从1000个字母到10万个字母,这些字母的排列顺序相当于一套加密的指令:告诉细胞如何制造诸如荷尔蒙之类的关键物质,或如何完成一些重要的工作,如自我复制等。也就是说生物的遗传信息就储藏在这四种碱基的排列顺序之中。碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性。那么碱基排列到底是多少种。
我们都知道,DNA分子有两条链,并且两条链之间遵循碱基互补配对原则,A和T配对,C和G配对,也就是说如果一条链上的碱基确定了以后,另一条链上的碱基也就相应的确定了,分析碱基排列顺序时只需要看一条链就可以了。如果有n对碱基对,把它看成有n个位置,每个位置有4种选择,每个位置选择什么碱基都相互不干扰,所以共有4*4*4*4*……*4(n个4)种选择,即为n^4种,也就是说碱基的排列顺序为4^n。
检测设有4对碱基对,那么它的排列方式是4^4”, 但有的人不能理解,他们的疑问是:检测设依次(从上到下)是AT(从左到右),GC,TA.CG.,又检测设另外一个(从上到下)是GC.AT.CG.TA.,那么照4^4可知,这两种是不同的。但是如果将第一个DNA分子颠倒,不就是第二个DNA了吗,那么二者不应该是一样的吗?其实DNA的两条链是不同的,比如在转录的时候有主链和从链之分。排列也是有方向性的,因为DNA的单体脱氧核糖核苷酸脱水缩合成DNA时会形成两个磷酸二酯键,一个是在脱氧核糖的3号碳原子上,一个是在脱氧核糖的5号碳原子上,因此DNA的两端会分别有一个未合成磷酸二酯键的3号碳原子和5号碳原子,分别称为DNA的3'端和5'端。更精确的讲,两条链叫反向平行,由于碳链的方向一条是3‘-5’方向,令一条是5‘-3’,方向5'端和3'端指的是五碳糖上碳的编号。我用简单的语言给你解释一下吧。其实我们用的表达DNA的ATCG,是一种简写,即以碱基来代替核苷酸。但是我们同时也知道,一个核苷酸,除了一分子碱基之外,还有一分子磷酸,和一分子脱氧核糖。其中,脱氧核糖的不同是决定性的。打个比方说,6个小朋友,分别叫A、B、C、a、b、c,要求他们站成两队。其中A和a必须并排,同样B和b、C和c也必须并排。另外要求,排队首的拿着一面旗子。好了,第一队站成ABC,那么第二队必须是abc;换种站法,第一队是cba,那么第二队是CBA。这两种站法一样吗?看起来一样,但是,明显是不一样的,因为第一种站法,是Aa拿旗子,而第二种,是Cc拿旗子。小朋友是对称的,但是拿旗子这一事件是不对称的,所以,即使换个方向,仍是两种不同的排列。DNA的情况相似,碱基是对称的,但是脱氧核糖是不对称的。所以,即使换个方因为DNA的两条链上的碱基种类是四种,排列的时候就是四种结合方式:A-T C-G T-A G-C,所以无论它的两条链有多长,它无非就是这样四种结合方式,总的结果就是4^n.
但是2011年一道上海高考题却引起了人们的争论,试题如下:
27.某双链DNA分子含有400个碱基,其中一条链上A:T:G:C=1:2:3:4。下列表述错误的是()
A.该DNA分子的一个碱基改变,不一定会引起子代性状的改变
B.该DNA分子连续复制两次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个
C.该DNA分子中4种碱基的比例为A:T:G:C=3:3:
7:7
D.该DNA分子中的碱基排列方式共有4^200种
答案为B,B的错误显而易见,该DNA分子连续复制两次,共四个DNA分子,每个DNA分子中4种碱基的比例为A:T:G:C=3:3:7:7,所以一个DNA分子中有腺嘌呤脱氧核苷酸60个,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸60×(4-
1)=180个。不过D项也引起了很多人的质疑。如果没有限定碱基的数目比,那么所有的排列都是可能的,一共是4的200次方种,但是此题现在由于碱基的数目有了规定,比如一条链上面全是A,另一条链上面全是T,这种可能在本题所给条件中就不满足,因此总数应少于4的200次方种。正确的排列方式共有:(200!)/(80!×60!×40!×20!)=

6.67×10^107

4^200=

2.58×10^120差了10^13

综上所述,正确的说法应该为:在没有限定具体碱基的数量比例的情况下,碱基的排列顺序有4^n.

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