“中心法则”的拓展与应用

中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译的过程,以及遗传信息从DNA传递给DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制(如烟草花叶病毒等)和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程(某些致癌病毒)是对中心法则的补充。

1.DNA复制、转录、翻译、RNA复制和逆转录的比较

2.与碱基互补配对相关的计算

(1)核酸中A=T,G=C,可作为判断是双链DNA的依据。而核酸中无T有U是作为判断RNA的依据。

(2)在双链DNA分子中,已知某碱基的百分含量,求其他碱基的百分含量,可用:A=T,G=C,A+G=T+C=50%。

(3)在双链DNA中,一条单链的(A+G)/(C+T)=m,则另一条互补链的(A+G)/(C+T)=1/m。

(4)在双链DNA中,互补配对的碱基之和的比值(A+T)/(G+C)与每一条单链中这一比值相等。

(5)不同生物的DNA分子中,(A+T)/(G+C)不同,代表了每种生物DNA分子的特异性。

3.与DNA复制相关的计算

(1)若一个DNA分子经过n次复制,可得2n个DNA分子,若某个含15N的DNA分子,放在含14N的培养基中复制n次,则含15N的DNA分子占其总数的2/2n,含15N的DNA单链与14N的单链之比为1/(2n-1)。

(2)双链DNA分子中,如含某种碱基x个,复制n次,则需加入的含该碱基的脱氧核苷酸数为(2n-1)x。

4.与基因控制蛋白质合成有关的计算

(1)已知蛋白质中的氨基酸数n(或基因中的碱基数),利用:基因中的碱基数:mRNA中的碱基数:蛋白质中的氨基酸数 = 6:3:1,求控制这个蛋白质合成的基因中的碱基数(或蛋白质中的氨基酸数)。由于基因包括编码区和非编码区,对于原核基因,只有编码区能编码蛋白质;对于真核基因,只有编码区中的外显子能编码蛋白质,而且外显子控制合成的终止密码子不能决定氨基酸,实际上基因中的碱基数大于6n。

(2)已知基因中的碱基数(n个),氨基酸的平均相对分子质量(m),求它控制合成的蛋白质的最大相对分子质量(蛋白质由a条肽链构成)。氨基酸数最多为n/6,则蛋白质的最大相对分子质量 =mn/6-(n/6-a)×18。

(3)已知蛋白质的相对分子质量(n),由a条肽链构成,氨基酸的平均相对质量(m),求控制它合成的基因中的碱基数。设蛋白质中的氨基酸数为X个,则Xm-(X-a)×18=n,则X=(n-18a)/(m-18),所以基因中的碱基数(至少)=6X=6(n-18a)/(m-18)个。

作者单位:江苏省姜堰市蒋垛中学