我知道这个东西很简单各位巨巨不用吐槽我(菜鸡警告
(大概也只有我这种菜鸡有闲心探究这种东西了233
某天做题的时候碰到这样一道题:
问你这段DNA分子进行n次PCR循环后有多少个目的基因
菜菜的我第一次做当然WA掉啦,答案是12,首先解释一下为什么不是16
因为从引物开始扩增,但是不会在目的基因另一端停止,所以这个DNA分子进行一次循环后的产物大概是这样:
并没有直接复制出来目的基因,所以不是16,现在推导答案公式
首先手玩前几次复制后可以发现所有可能的DNA分子种类实际上很少,那么我们就可以画出这些情况,给它们标上号并且确定一次循环后这些分子会变成什么
(我们令上面的链是从左往右扩增的,下面反之
接下来就可以画出这些分子进行pcr的流程
(不要吐槽我鼠绘以及三张图三种画风=。=
这道题到这里就做完了,不过根据上面的流程图就可以写出递推公式:
$ A_n=2 \quad B_n=A_{n-1}+B_{n-1} \quad C_n=B_{n-1}+2C_{n-1} $
然后使用数列的知识解这个递推式,挺简单的:
$ B_n=2+B_{n-1}=2(n-1) $
//$ C_n=2(n-1)+2C_{n-1}=2n-2+2C_{n-1} $注意这里$ B_{n-1}\neq2(n-1) $!!!
$ C_n=2(n-2)+2C_{n-1}=2n-4+2C_{n-1} $
构造
$ C_n+an+b=2(C_{n-1}+a(n-1)+b) $
解得$ a=2,b=0 $
$ C_n+2n=2(C_{n-1}+2(n-1)) $
令$ D_n=C_n+2n $,则D是以首项$ D_1=C_1+2=2 $,公比$ q=2 $的等比数列
显然$ D_n=2^n,C_n=2^n-2n $
即复制n次后,目的基因有$ 2^n-2n $个
结果与实验符合得很好(雾
实际上这个是我第一次推导,比较复杂,另有一种更简洁的推导方法
我们发现公式正好是所有DNA分子数减一个值,这引导我们往用总DNA分子数删去无用分子数的方向去想
根据上面分子去向的图可以发现,每次复制后A分子实际上相当于自己没变,多了一个B,B分子则相当于自己没变,多了一个C
那么每次复制后,无用的分子数都会增加当前A的个数(即A复制出来的那个B
A=2,显然第n次复制后无用分子数有2n个
总分子数是$ 2^n $个,那么答案就是$ 2^n-2n $个
(这个公式大概是江苏或者浙江这种地方的考点。。。
(然后老师就把这道题删掉不做了
(是不是可以出道OI题23333
(某个外星人的DNA有n条,珂学家获取了它的一个DNA分子片段并想研究其中一段基因,现在他们想问你经过m次PCR复制之后目的基因有多少条
【高考】推导进行n次PCR循环后目的基因的个数
2018-02-25 21:36:38