堿基互補(bǔ)配對是指核酸分子中各核苷酸殘基的堿基按照A與T、A與U、G與C的對應(yīng)關(guān)系，通過氫鍵連接的現(xiàn)象。*早由Watson和Crick在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型中，后來發(fā)現(xiàn)不僅DNA復(fù)制有這個規(guī)律利用模板連的互補(bǔ)鏈轉(zhuǎn)錄翻譯，在轉(zhuǎn)錄過程中DNA和RNA的關(guān)系也有類似規(guī)律。甚至單鏈 RNA 中空間接近且可以相互形成氫鍵的堿基也可以通過這種方式配對。因此，這一原理具有極其重要的生物學(xué)意義。遺傳信息傳遞的基本生物學(xué)過程，如復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄和翻譯等，都遵循這一原則。

中文名稱：堿基互補(bǔ)配對原理

外文名稱 堿基互補(bǔ)配對原理

概述：堿基之間的這種一一對應(yīng)關(guān)系

實際應(yīng)用：使用雙脫氧核苷酸進(jìn)行 DNA 測序

DNA配對原理：AT、CG

RNA配對方法：AU、CG、GC、UA

創(chuàng)始人：沃森、克里克

堿基互補(bǔ)

在脫氧核糖核酸分子中，含氮堿基是腺嘌呤 (A)、鳥嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T)。每個堿基與糖和磷酸結(jié)合形成核苷酸。在其雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)中，磷酸-糖-磷酸-糖的序列構(gòu)成了聚乙醇酸的骨架。主鏈內(nèi)側(cè)有堿基連接，但一條鏈上的堿基必須與另一條鏈上的堿基以對應(yīng)的方式存在，即腺嘌呤對應(yīng)胸腺嘧啶（A到T或T到A）和鳥嘌呤對應(yīng)于胞嘧啶（C vs. G 或 G vs. C）形成堿基對。這種排列稱為堿基互補(bǔ)原理，也稱為堿基配對原理。

在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，位于兩條相反平行的多核苷酸鏈上的嘌呤嘧啶堿基環(huán)繞螺旋軸，形成氫鍵相互配對，稱為堿基配對。堿基配對，即一條長鏈上的A總是與另一條長鏈上的T形成氫鍵；而G總是與C形成氫鍵，即A=T，G≡C。Watson-Crick 將這種特定的堿基組合稱為“堿基互補(bǔ)原理”。DNA除自我復(fù)制外，還可以以單鏈DNA為模板，通過堿基互補(bǔ)配對，即轉(zhuǎn)錄，合成單鏈RNA。復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄都通過堿基配對產(chǎn)生新的核酸分子。知道核酸鏈的序列，可以確定其互補(bǔ)鏈的堿基序列。[2]

堿基對通過氫鍵連接。在脫氧核糖核酸分子中，相互對應(yīng)的堿基稱為互補(bǔ)堿基，兩條核苷酸鏈稱為互補(bǔ)鏈。由于堿基配對關(guān)系，一旦確定了一個核苷酸的堿基序列，另一條互補(bǔ)核苷酸鏈的堿基序列也隨之確定。在脫氧核糖核酸分子中，每對堿基及其相鄰堿基對的順序是隨機(jī)的。堿基對的種類很多，每一種都含有豐富的遺傳信息，核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。) 結(jié)構(gòu)相似，但核糖核酸由核苷酸鏈組成。只有一個連接到這條鏈的堿基與脫氧核糖核酸不同。使用尿嘧啶 (U) 代替胸腺嘧啶 (T)。因此，當(dāng)核糖核酸上的堿基需要與脫氧核糖核酸的堿基配對時，腺嘌呤和尿嘧啶之間存在對應(yīng)關(guān)系（A vs. U或U vs. A）。分子生物學(xué)已經(jīng)闡明，一個核酸分子中每3個堿基就會編譯成一個密碼子，決定一個氨基酸。在蛋白質(zhì)合成過程中，核酸分子上堿基的線性排列作為模板，指導(dǎo)氨基酸的組裝順序，決定了蛋白質(zhì)的差異性，也決定了生物體的結(jié)構(gòu)和功能。區(qū)別; 在 DNA 自我復(fù)制的過程中，堿基序列充當(dāng)模板，引導(dǎo)游離核苷酸。支配其裝配序列以形成新的多核苷酸鏈。堿基互補(bǔ)原理是遺傳的生物學(xué)機(jī)制之一。它揭示了具有重大哲學(xué)意義的基因-表型同構(gòu)，加深了人們對復(fù)雜宇宙和人類自身的認(rèn)識。

原理法

根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原理，一條鏈上的A必須等于互補(bǔ)鏈上的T；一條鏈上的 G 必須等于互補(bǔ)鏈上的 C，反之亦然。因此，可以推斷出許多用于基數(shù)計算的規(guī)則。

規(guī)則 1：在雙鏈 DNA 分子中，A=T 和 G=C。即：A+G=T+C 或 A+C=T+G。也就是說，嘌呤堿基的總數(shù)等于嘧啶堿基的總數(shù)，各占堿基總數(shù)的50%。

規(guī)則2：在雙鏈DNA分子中，兩對互補(bǔ)堿基之和的比值等于DNA分子每條單鏈中的比值。(A1+A2+T1+T2）/(G1+G2+C1+C2）=(A1+T1）/(G1+C1）=(A2) +T2）/(G2+C2）

規(guī)則3：在一條DNA分子鏈中，兩個非互補(bǔ)配對堿基之和的比值等于在另一條互補(bǔ)鏈中該比值的倒數(shù)，即在一條DNA分子鏈中的比值等于其互補(bǔ)鏈中的比率倒數(shù)。(A1+G1）/(T1+C1）=(T2+C2）/(A2+G2）

定律4：在雙鏈DNA分子中，兩條互補(bǔ)堿基與總堿基的比值，等于任意單鏈與堿基的比值，也等于該比值在由以下構(gòu)成的mRNA中的比值它的轉(zhuǎn)錄。即雙鏈(A+T)%或(G+C)%=任意單鏈(A+T)%或(G+C)%=(A+U)%或(G+C) mRNA 中的百分比。DNA是雙鏈雙螺旋結(jié)構(gòu)。

法則5：在不同生物的DNA分子中，互補(bǔ)配對堿基總和的比值(A+T)/(G+C)不同，代表了每個生物DNA分子的特異性。

計算方法

關(guān)于堿基互補(bǔ)配對規(guī)律的計算，生物學(xué)知識庫是基因控制蛋白質(zhì)合成。因為基因控制著蛋白質(zhì)的合成過程：⑴微觀領(lǐng)域——分子水平的復(fù)雜生理過程利用模板連的互補(bǔ)鏈轉(zhuǎn)錄翻譯，學(xué)生沒有感性知識作為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)感覺很抽象。(2)涉及多種堿基互補(bǔ)配對關(guān)系。DNA分子有A與T配對，C與G配對；DNA 分子模板鏈和生成的 RNA 有 A 與 T 配對，A 與 U 配對，C 與 G 配對。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生很難理解清楚。⑶涉及許多數(shù)量關(guān)系（規(guī)律），在DNA雙鏈中，

①A=T，G=C，A+G=T+C，A+G/T+C=1。

②一條單鏈的A+G/T+C值與另一條互補(bǔ)單鏈的A+G/T+C值互為倒數(shù)。

③單鏈的A+T/C+G值等于另一條互補(bǔ)鏈的A+T/C+G值。

④雙鏈DNA與其轉(zhuǎn)錄的RNA有如下關(guān)系：一條鏈上的(A+T)等于(A+T)另一條鏈上的等于RNA分子(A+U)等于12個DNA在雙鏈的（A+T）等等。

判斷規(guī)則

另外，DNA轉(zhuǎn)錄成RNA時，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對的原理，有兩種判斷方法：

1） 根據(jù)原理從模板鏈中獲取一條鏈，然后將得到的鏈中的T改為U（尿嘧啶）；

2） 將非模板鏈的 T 改為 U，如：

DNA：ATCGAATCG（這是非模板鏈）；

UAGCUUAGC（這是模板鏈）；轉(zhuǎn)錄的mRNA：AUCGAAUCG（可以看出只有非模板鏈的T變成了U，所以模板鏈也稱為無義鏈。這也是中心定律和互補(bǔ)堿基配對原理的體現(xiàn)。