پاسخ مستقیم: در یک DNA دورشته‌ای، A با T و G با C جفت می‌شود؛ پس تعداد A و T با هم برابر و تعداد G و C نیز برابر است. هر جفت A–T دو پیوند هیدروژنی و هر جفت G–C سه پیوند هیدروژنی دارد. ابتدا داده سؤال را به «تعداد کل نوکلئوتیدهای دو رشته» یا «تعداد جفت‌باز» تبدیل کن، سپس تعداد جفت‌های A–T و G–C را پیدا کن و در پایان پیوندها را حساب کن. مهم‌ترین خطا این است که تعداد کل نوکلئوتیدها را با تعداد جفت‌بازها یکی بگیری.
چهار رابطه پایه برای DNA دورشته‌ای چیست؟
اگر مولکول DNA دورشته‌ای و بخش مورد نظر کاملاً جفت‌شده باشد، مکمل‌بودن دو رشته چهار رابطه ساده می‌سازد. تعداد کل نوکلئوتیدهای دو رشته دو برابر تعداد جفت‌بازهاست. همچنین در کل مولکول تعداد آدنین با تیمین و تعداد گوانین با سیتوزین برابر است. این برابری درباره مجموع دو رشته است؛ در یک رشته منفرد الزاماً A با T یا G با C برابر نیست.
- تعداد کل نوکلئوتیدها = ۲ × تعداد جفت‌بازها.
- در کل DNA دورشته‌ای: A = T و G = C.
- تعداد جفت‌های A–T = تعداد کل Aها = تعداد کل Tها.
- تعداد جفت‌های G–C = تعداد کل Gها = تعداد کل Cها.
تعداد پیوندهای هیدروژنی چگونه به‌دست می‌آید؟
بین بازهای هر جفت A–T دو پیوند هیدروژنی و بین بازهای هر جفت G–C سه پیوند هیدروژنی در نظر گرفته می‌شود. اگر x تعداد جفت‌های A–T و y تعداد جفت‌های G–C باشد، تعداد کل جفت‌بازها x+y و تعداد پیوندهای هیدروژنی ۲x+۳y است. این شمارش فقط پیوندهای هیدروژنی میان بازهای مکمل را می‌شمارد؛ آن را با پیوندهای موجود در ستون قند ـ فسفات یا پیوند میان قند و باز اشتباه نکن.
مسئله را با چه ترتیبی حل کنیم؟
پیش از نوشتن فرمول، واحد داده را کنار آن بنویس. اگر سؤال تعداد نوکلئوتیدهای کل دو رشته را داده، آن را بر دو تقسیم کن تا تعداد جفت‌باز به‌دست آید. سپس با درصد یا تعداد یکی از بازها، سهم جفت‌های A–T و G–C را پیدا کن. در آخر تعداد هر نوع جفت را به‌ترتیب در ۲ و ۳ ضرب و حاصل‌ها را جمع کن. این ترتیب از مخلوط‌شدن «باز»، «نوکلئوتید»، «جفت‌باز» و «پیوند» جلوگیری می‌کند.
- ۱. مشخص کن داده برای یک رشته است یا کل مولکول.
- ۲. تعداد کل نوکلئوتیدها و تعداد جفت‌بازها را جدا بنویس.
- ۳. از A=T و G=C فقط در کل DNA دورشته‌ای استفاده کن.
- ۴. تعداد جفت‌های A–T و G–C را حساب کن.
- ۵. رابطه ۲x+۳y را در پایان به کار ببر.
- ۶. پاسخ را با واحد خواسته‌شده گزارش کن.
یک مثال کامل با درصد GC حل کنیم
فرض کن یک DNA دورشته‌ای در مجموع ۱۲۰۰ نوکلئوتید دارد و ۴۰ درصد نوکلئوتیدهای آن G یا C هستند. پس مولکول ۶۰۰ جفت‌باز دارد. تعداد کل نوکلئوتیدهای G و C برابر ۴۸۰ است؛ هر جفت G–C دو نوکلئوتید از این گروه دارد، پس ۲۴۰ جفت G–C داریم. باقی‌مانده، یعنی ۳۶۰ جفت، از نوع A–T است. تعداد پیوندهای هیدروژنی برابر است با ۳×۲۴۰ به‌علاوه ۲×۳۶۰، یعنی ۱۴۴۰ پیوند. برای کنترل، تعداد دو نوع جفت باید ۶۰۰ شود که در این مثال می‌شود.
اگر تعداد جفت‌باز و پیوند داده شده باشد چه کنیم؟
گاهی درصد بازها داده نمی‌شود و باید از تعداد پیوندها به ترکیب DNA برسی. اگر p تعداد کل جفت‌بازها و h تعداد پیوندهای هیدروژنی باشد، x+y=p و ۲x+۳y=h. با کم‌کردن ۲p از h، تعداد جفت‌های G–C به‌دست می‌آید: y=h−۲p. سپس تعداد جفت‌های A–T برابر p−y است؛ یا مستقیم x=۳p−h. برای نمونه، DNA دارای ۵۰۰ جفت‌باز و ۱۲۰۰ پیوند، ۲۰۰ جفت G–C و ۳۰۰ جفت A–T دارد.
داده یک رشته را چگونه به کل DNA تعمیم دهیم؟
اگر ترکیب یک رشته داده شده باشد، رشته مکمل را بازبه‌باز بساز: A رشته اول روبه‌روی T رشته دوم، T روبه‌روی A، G روبه‌روی C و C روبه‌روی G قرار می‌گیرد. برای مثال اگر رشته اول ۳۰ A، ۲۰ T، ۱۰ G و ۴۰ C داشته باشد، رشته مکمل به‌ترتیب ۳۰ T، ۲۰ A، ۱۰ C و ۴۰ G دارد. در کل مولکول A و T هرکدام ۵۰ و G و C هرکدام ۵۰ می‌شوند. برابری بازها را نباید پیش از ساخت مکمل، به همان رشته اول تحمیل کرد.
دام‌های رایج محاسبات DNA کدام‌اند؟
بیشتر پاسخ‌های غلط از زیست دشوار نمی‌آیند؛ از تعریف‌نکردن واحد و دامنه داده می‌آیند. کنار هر عدد بنویس «یک رشته»، «دو رشته»، «نوکلئوتید»، «جفت‌باز» یا «پیوند» و سپس محاسبه را آغاز کن.
- ۱۰۰۰ نوکلئوتید کل را ۱۰۰۰ جفت‌باز فرض نکن.
- درصد GC را بدون خواندن صورت سؤال، درصد G به‌تنهایی نگیر.
- A=T و G=C را برای یک رشته منفرد قانون قطعی ندان.
- دو پیوند A–T و سه پیوند G–C را با تعداد بازهای هر جفت جمع نکن.
- پیوند هیدروژنی میان بازها را با پیوندهای ستون قند ـ فسفات یکی ندان.
- اگر سؤال درباره RNA یا بخش تک‌رشته‌ای است، روابط DNA دورشته‌ای را خودکار به کار نبر.
- عدد نهایی را بدون بررسی صحیح‌بودن جمع جفت‌ها رها نکن.
چک‌لیست ۳۰ ثانیه‌ای کنترل پاسخ چیست؟
بعد از حل، سه کنترل انجام بده: تعداد جفت‌های A–T و G–C باید جمعاً برابر کل جفت‌بازها باشد؛ تعداد پیوندها باید بین دو برابر و سه برابر تعداد جفت‌بازها قرار گیرد؛ و در کل DNA دورشته‌ای A با T و G با C برابر باشد. شیوه بیان و جزئیات مثال‌ها ممکن است میان چاپ‌ها تغییر کند، بنابراین کتاب درسی رسمی همان سال مرجع نهایی است.
- داده مربوط به یک رشته است یا کل DNA؟
- تعداد نوکلئوتید را با جفت‌باز جدا کرده‌ام؟
- درصد داده‌شده برای یک باز است یا مجموع دو باز؟
- تعداد دو نوع جفت با کل جفت‌بازها برابر می‌شود؟
- پیوندها در بازه ۲p تا ۳p قرار دارند؟
- واحد پاسخ همان چیزی است که سؤال خواسته؟
برای DNA دورشته‌ای ابتدا تعداد جفت‌باز را نصف تعداد کل نوکلئوتیدها بگیر. سپس از A=T و G=C برای کل مولکول استفاده کن. اگر x جفت A–T و y جفت G–C باشد، کل جفت‌بازها x+y و کل پیوندهای هیدروژنی ۲x+۳y است. در تمام مراحل، داده یک رشته را از داده کل دو رشته جدا نگه دار.
در نکته‌های وابسته به جزئیات، متن و شکل کتاب درسی رسمی همان سال را مبنا قرار بده.