利用模板连的互补链转录翻译 碱基互补配对原则

碱基互补配对是指核酸分子中各核苷酸残基的碱基按照A与T、A与U、G与C的对应关系，通过氢键连接的现象。*早由Watson和Crick在DNA双螺旋结构模型中，后来发现不仅DNA复制有这个规律利用模板连的互补链转录翻译，在转录过程中DNA和RNA的关系也有类似规律。甚至单链 RNA 中空间接近且可以相互形成氢键的碱基也可以通过这种方式配对。因此，这一原理具有极其重要的生物学意义。遗传信息传递的基本生物学过程，如复制、转录、逆转录和翻译等，都遵循这一原则。

中文名称：碱基互补配对原理

外文名称 碱基互补配对原理

概述：碱基之间的这种一一对应关系

实际应用：使用双脱氧核苷酸进行 DNA 测序

DNA配对原理：AT、CG

RNA配对方法：AU、CG、GC、UA

创始人：沃森、克里克

碱基互补

在脱氧核糖核酸分子中，含氮碱基是腺嘌呤 (A)、鸟嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T)。每个碱基与糖和磷酸结合形成核苷酸。在其双链螺旋结构中，磷酸-糖-磷酸-糖的序列构成了聚乙醇酸的骨架。主链内侧有碱基连接，但一条链上的碱基必须与另一条链上的碱基以对应的方式存在，即腺嘌呤对应胸腺嘧啶（A到T或T到A）和鸟嘌呤对应于胞嘧啶（C vs. G 或 G vs. C）形成碱基对。这种排列称为碱基互补原理，也称为碱基配对原理。

在DNA双螺旋结构中，位于两条相反平行的多核苷酸链上的嘌呤嘧啶碱基环绕螺旋轴，形成氢键相互配对，称为碱基配对。碱基配对，即一条长链上的A总是与另一条长链上的T形成氢键；而G总是与C形成氢键，即A=T，G≡C。Watson-Crick 将这种特定的碱基组合称为“碱基互补原理”。DNA除自我复制外，还可以以单链DNA为模板，通过碱基互补配对，即转录，合成单链RNA。复制、转录和逆转录都通过碱基配对产生新的核酸分子。知道核酸链的序列，可以确定其互补链的碱基序列。[2]

碱基对通过氢键连接。在脱氧核糖核酸分子中，相互对应的碱基称为互补碱基，两条核苷酸链称为互补链。由于碱基配对关系，一旦确定了一个核苷酸的碱基序列，另一条互补核苷酸链的碱基序列也随之确定。在脱氧核糖核酸分子中，每对碱基及其相邻碱基对的顺序是随机的。碱基对的种类很多，每一种都含有丰富的遗传信息，核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。) 结构相似，但核糖核酸由核苷酸链组成。只有一个连接到这条链的碱基与脱氧核糖核酸不同。使用尿嘧啶 (U) 代替胸腺嘧啶 (T)。因此，当核糖核酸上的碱基需要与脱氧核糖核酸的碱基配对时，腺嘌呤和尿嘧啶之间存在对应关系（A vs. U或U vs. A）。分子生物学已经阐明，一个核酸分子中每3个碱基就会编译成一个密码子，决定一个氨基酸。在蛋白质合成过程中，核酸分子上碱基的线性排列作为模板，指导氨基酸的组装顺序，决定了蛋白质的差异性，也决定了生物体的结构和功能。区别; 在 DNA 自我复制的过程中，碱基序列充当模板，引导游离核苷酸。支配其装配序列以形成新的多核苷酸链。碱基互补原理是遗传的生物学机制之一。它揭示了具有重大哲学意义的基因-表型同构，加深了人们对复杂宇宙和人类自身的认识。

原理法

根据碱基互补配对原理，一条链上的A必须等于互补链上的T；一条链上的 G 必须等于互补链上的 C，反之亦然。因此，可以推断出许多用于基数计算的规则。

规则 1：在双链 DNA 分子中，A=T 和 G=C。即：A+G=T+C 或 A+C=T+G。也就是说，嘌呤碱基的总数等于嘧啶碱基的总数，各占碱基总数的50%。

规则2：在双链DNA分子中，两对互补碱基之和的比值等于DNA分子每条单链中的比值。(A1+A2+T1+T2）/(G1+G2+C1+C2）=(A1+T1）/(G1+C1）=(A2) +T2）/(G2+C2）

规则3：在一条DNA分子链中，两个非互补配对碱基之和的比值等于在另一条互补链中该比值的倒数，即在一条DNA分子链中的比值等于其互补链中的比率倒数。(A1+G1）/(T1+C1）=(T2+C2）/(A2+G2）

定律4：在双链DNA分子中，两条互补碱基与总碱基的比值，等于任意单链与碱基的比值，也等于该比值在由以下构成的mRNA中的比值它的转录。即双链(A+T)%或(G+C)%=任意单链(A+T)%或(G+C)%=(A+U)%或(G+C) mRNA 中的百分比。DNA是双链双螺旋结构。

法则5：在不同生物的DNA分子中，互补配对碱基总和的比值(A+T)/(G+C)不同，代表了每个生物DNA分子的特异性。

计算方法

关于碱基互补配对规律的计算，生物学知识库是基因控制蛋白质合成。因为基因控制着蛋白质的合成过程：⑴微观领域——分子水平的复杂生理过程利用模板连的互补链转录翻译，学生没有感性知识作为基础，学习感觉很抽象。(2)涉及多种碱基互补配对关系。DNA分子有A与T配对，C与G配对；DNA 分子模板链和生成的 RNA 有 A 与 T 配对，A 与 U 配对，C 与 G 配对。在学习过程中，学生很难理解清楚。⑶涉及许多数量关系（规律），在DNA双链中，

①A=T，G=C，A+G=T+C，A+G/T+C=1。

②一条单链的A+G/T+C值与另一条互补单链的A+G/T+C值互为倒数。

③单链的A+T/C+G值等于另一条互补链的A+T/C+G值。

④双链DNA与其转录的RNA有如下关系：一条链上的(A+T)等于(A+T)另一条链上的等于RNA分子(A+U)等于12个DNA在双链的（A+T）等等。

判断规则

另外，DNA转录成RNA时，根据碱基互补配对的原理，有两种判断方法：

1） 根据原理从模板链中获取一条链，然后将得到的链中的T改为U（尿嘧啶）；

2） 将非模板链的 T 改为 U，如：

DNA：ATCGAATCG（这是非模板链）；

UAGCUUAGC（这是模板链）；转录的mRNA：AUCGAAUCG（可以看出只有非模板链的T变成了U，所以模板链也称为无义链。这也是中心定律和互补碱基配对原理的体现。