DNA碱基类型 为什么DNA的碱基只有4种？

2019-06-28 18:02:26 来源：朵拉利品网

1, 为什么DNA的碱基只有4种？

研究人员一直认为这是因为最初生命形成的原始环境中就只有这4种碱基。但爱尔兰都柏林的Trinity学院的Dónall Mac却认为，这4种碱基的选择是最小化错误策略的具体表现，与信用卡数字、银行帐目和飞机票的密码纠错系统所使用的策略类似。
在首先由贝尔电话实验室于1950年提出的密码纠错理论中，一个二进制数位被附加到[AD340X300] 附加在一组二进制数字后的末尾，使包括该附加二进制数位在内的所有特定的数字的和成为预定的偶数，用于检验数据的完整性。这个附加的二进制数位就是所谓的校验位。例如，当传输100110这个数据时，你必需在末尾加一个“1”(100110,1)，而100001只需加一个“0”就可以（100001,0）。由于最有可能的传输错误--将一个阿拉伯数字由1变作0，会使数字合计成奇数，因而收到一个奇数数字就可以认为传输出现了错误。


Mac Dónaill在即将出版的《化学通讯》杂志上断言，类似的错误识别过程也可以解释遗传材料中碱基种类的选择。为证明他的观点，他用四个数字组成的二进制码代表一个核苷，前三个数字各代表每个核苷呈现给它的同伴的三个结合位点。每个位点或是氢供体或是氢受体，提供供体-受体-受体位点的核苷用100表示，它只能与受体-供体-供体位点的核苷结合，也就是与001式核苷结合。如果核苷是单环的嘧啶类型，第四个数字为1，如果是双环的嘌呤类型末位数则为0。核苷与其它类型的同伴稳定结合着。
Mac Dónaill注意到，最后一位数实际上起着校验位的作用：A、T、G、C的四位数字合计起来都是偶数。Mac Dónaill表示，除去DNA字母表中的奇数核苷能够减少错误。例如，核苷C(100,1)自然情况下与核苷G(011,0)结合，但它偶尔也会与核苷X(010,0)结合，因为二者之间只有一个不匹配的位点。这样的结合与G-C结合相比是很弱的，但并非不可能。然而，C与任何其它偶数核苷如腺嘌呤A结合的可能性极其微小，因为它们之间存在两个不匹配的位点。
“这是一个新颖的想法，将激起其它研究人员探索遗传密码的信息学。”牛津大学的计算化学家Graham Richards说道。“本能地，我们就会想到DNA代码一定已经进化出最小化错误的系统，Mac Dónaill的研究证明了这个系统是如何实现的。”
生物通摘译自SCIENCE NOW

2, DNA分子中有关碱基种类和数目的计算 <高二生物>

首先是四种碱基的基本类型要记牢：
A （腺嘌呤） G（鸟嘌呤） C（胞嘧啶） T（胸腺嘧啶）
之后是配对方法：
A—T G—C
在计算中一般会用到的一些恒等关系：
在一个双链DNA分子中：
A的百分比=T的百分比 C的百分比=G的百分比
A+C=G+T A+G=C+T 即A+C,A+G,C+T,G+T的数目必然为总碱基数的一半
在DNA分子的一条链中：
ATCG四种碱基的值可以为任何值，比例也可以为任意比例
A+T/C+G的值与另一条链中的值相等
A+C/G+T,A+G/T+C的值为另一条链中该比例值的倒数
例如：在一个DNA分子的一条链中A+C/G+T的值为1/2，那么在另一条链中A+C/G+T的值即为2/1，也就是2

相关概念

核苷

核苷是含氮碱基与糖组分缩合成的糖苷。原指来自核酸的嘌呤和嘧啶糖苷（见苷），现已扩展至其他天然和合成的杂环碱基核糖苷，也包括糖上的C1连接到杂环碱的氧原子或碳原子上的化合物。由碱基和五碳糖（核糖或脱氧核糖）连接而成，即嘌呤的N-9或嘧啶的N-1与核糖或脱氧核糖的C-1通过β糖苷键连接而成的化合物，包括核糖核苷和脱氧核糖核苷两类。构成RNA的核苷是核糖核苷，主要有腺苷、鸟苷、胞苷和尿苷。构成DNA的核苷是脱氧核糖核苷，主要有脱氧腺苷、脱氧鸟苷、脱氧胞苷和脱氧胸苷。

位点

位点（Locus：Loci as pl）：染色体上一个基因或者标记的位置。位点有时特指DNA上有表达功能的部分。

Mac

Mac是苹果公司推出的个人电脑系列产品，由苹果公司设计、开发和销售，最初目标定位于家庭、教育和创意专业市场。 首款的Mac于1984年1月24日发表。是苹果公司继Apple Lisa后第二款具备图形使用者界面的个人电脑产品，故常被认为是首款将GUI成功商品化的个人电脑。 Mac使用独立的Mac OS系统，最新的OS X系列基于NeXT系统开发，不支持兼容，它能通过对称多处理技术充分发挥双处理器的优势，提供无与伦比的2D、3D和多媒体图形性能以及广泛的字体支持和集成的PDA功能。

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