资源简介

(共47张PPT)
第2节　DNA的结构
1.概述DNA结构的主要特点。2.描述DNA双螺旋结构模型的构建过程。
3.制作DNA双螺旋结构模型。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、DNA的结构及其模型构建
1.构建者
DNA双螺旋结构模型的构建者是 。
沃森和克里克
2.构建过程
脱氧核苷酸
DNA衍射图谱
A=T,G=C
T
C
3.新模型的特点及意义
恒定的直径
复制
二、DNA的结构
1.DNA的基本组成单位——
结构模式图
脱氧核苷酸
2.双螺旋结构特点
(1)DNA是由两条单链组成的,这两条链按 方式盘旋成双螺旋结构。
DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,称作 ,另一端有一个羟基(—OH),称作 。DNA的两条单链走向 ,从双链的一端起始,一条单链是从5′端到3′端的,另一条单链则是从3′端到5′端的。
(2)DNA中的 交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;
排列在内侧。
反向平行
5′端
3′端
相反
脱氧核糖和磷酸
碱基
(3)两条链上的碱基通过 连接成碱基对,并且碱基配对具有一定规律:
一定与T配对, 一定与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系,叫作 原则。
三、制作DNA双螺旋结构模型
1.材料用具
曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等。
A
G
氢键
碱基互补配对
2.制作过程
碱基互补配对
判断正误
(1)威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微照片。(　　)
×
【提示】 威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱。
(2)查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系。(　　)
×
【提示】 查哥夫提出了在DNA中,A的量总是等于T的量,G的量总是等于C的量,并未提出碱基之间的配对关系。
(3)沃森和克里克研究DNA分子的结构时,运用了构建物理模型的方法。
(　　)
√
(4)DNA是以4种核糖核苷酸为单位连接形成的长链。(　　)
×
【提示】 DNA以4种脱氧核苷酸为单位。
(5)DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,这一端称作5′端。(　　)
√
(6)在制作脱氧核苷酸模型时,需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基。(　　)
×
【提示】 在制作脱氧核苷酸模型时,需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。
探究案·互动探究
任务一　分析DNA的结构　
下图是DNA的结构模式图,据图回答下列问题。
(1)写出图中①～⑩的名称。
【提示】 ①胞嘧啶,②腺嘌呤,③鸟嘌呤,④胸腺嘧啶,⑤脱氧核糖,⑥磷酸,⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸,⑧碱基对,⑨氢键,⑩一条脱氧核苷酸链的片段。
(2)一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸基团
【提示】 一个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团。
(3)为什么G—C碱基对含量越多,DNA越稳定
【提示】 因为DNA的稳定性与氢键有关,A与T之间有两个氢键,而G与C之间有三个氢键,所以DNA中G与C碱基对所占的比例越高,该DNA稳定性越强。
(4)在一个双链DNA分子中,碱基总数为m,腺嘌呤碱基数为n。该DNA分子中G的数量为多少
(5)在整个双链DNA分子中,嘌呤总数是否等于嘧啶总数 在DNA分子一条单链中呢
【提示】 整个双链DNA分子中,嘌呤总数等于嘧啶总数,因为A=T、G=C,所以A+G=T+C。在DNA分子一条单链中,上述关系一般不成立。
「核心归纳」
1.解读DNA结构模型的三个关键
2.双链DNA中碱基数量的计算规律
根据碱基互补配对原则可知,A1=T2,A2=T1,G1=C2,G2=C1。
(1)A1+A2=T1+T2,G1+G2=C1+C2。
即双链中A=T,G=C,A+G=T+C=A+C=T+G=1/2(A+G+T+C)。
规律一:双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
(2)A1+T1=A2+T2,G1+C1=G2+C2。
规律四:某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
「典型例题」
1.下图为DNA双螺旋结构模型图,图中的字母代表四种碱基。下列叙述错误的是(　　)
[A] DNA一条链上相邻碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”
连接
[B] 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对具有一定的规律
[C] 图中标注3′的一端有一个游离的磷酸基团,标注5′的一端有一个羟基
[D] 脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′—C,与磷酸基团相连的碳叫作5′—C
C
【解析】 在DNA双螺旋结构模型中,标注5′的一端带有一个游离的磷酸基团,标注3′的一端有一个羟基。
2.(2025·昭通期末)若某DNA片段含有100个碱基对,腺嘌呤占DNA分子的30%,其中一条链上鸟嘌呤占该链的28%。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 该DNA片段中(A+G)/(T+C)=1
[B] 该DNA片段一条链上的嘌呤比例为60%
[C] 该DNA片段另一条互补链上的鸟嘌呤占12%
[D] 该DNA分子共含有氢键240个
B
【解析】 根据碱基互补配对原则可知,DNA分子中的A和T相等,G和C相等,因此嘌呤数和嘧啶数相等,即该DNA片段中(A+G)/(T+C)=1;该双链DNA中腺嘌呤占30%,胸腺嘧啶也占30%,则每条单链中腺嘌呤和胸腺嘧啶共占60%,无法计算出单链上腺嘌呤的比例,故无法计算出嘌呤的比例;按照碱基互补配对原则,某双链DNA片段中,A占30%,则G=C=50%-30%=20%,其中一条单链中的G占该单链的28%,又因为双链DNA分子中,G=(G1+G2)/2,则另一条链中的G占20%×2-28%=12%;该DNA片段中有腺嘌呤和胸腺嘧啶碱基对60个,有鸟嘌呤和胞嘧啶碱基对40个,前者碱基对之间有2个氢键,后者碱基对之间有3个氢键,共有氢键60×2+40×3=240(个)。
【方法技巧】
三步解决DNA中有关碱基比例的计算
任务二　制作DNA双螺旋结构模型
下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图,请回答下列问题。
(1)在制作模型前进行的设计中,甲处应考虑具备 种材料,它们分别是
;其中五边形材料表示 。
(2)乙表示的物质是 ,a位置的元素是 。制作一个乙用到了 种材料。
(3)由乙连接成丙的过程,需考虑两条链中五边形材料的顶角应呈 (填“同向”或“反向”)关系。若一条链的下端是磷酸,则另一条链的上端应该是
,这样制作的目的是体现DNA双链 的特点。
6
磷酸、脱氧核糖、四种碱基
脱氧核糖
脱氧核苷酸
氧
3
反向
磷酸
反向平行
(4)随机将班里某两位同学制作的单链连接成双链,不合理的地方最可能是
。
(5)丙到丁过程体现了DNA分子呈 结构,丁中排列在外侧的物质是 。
(6)DNA只含有4种脱氧核苷酸,它为什么能够储存足够量的遗传信息
【提示】 碱基排列顺序的千变万化,使DNA储存了大量的遗传信息。
双链间的碱基配对不遵循碱基互补配对原则
双螺旋
交替连接的脱氧核糖和磷酸
「典型例题」
3.下列学习小组制作的DNA结构模型片段中,正确的是(　　)
A
[A] [B]
[C] [D]
【解析】 组成DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构,两条链中的脱氧核糖的方向应相反,两条链上互补的碱基A与T通过两个氢键相连、G与C通过三个氢键相连。
4.某同学制作一双链DNA片段模型,现准备了若干不同类型的塑料片,如下表所示。若想充分利用现有材料,那么还需准备脱氧核糖的塑料片数目是
(　　)
C
塑料片类别 碱基G 碱基C 碱基A 碱基T 磷酸
数量/个 10 16 16 15 52
[A] 32 [B] 26
[C] 50 [D] 52
【解析】 一个脱氧核苷酸包含一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸,DNA分子是双链的,A和T配对,G和C配对。根据题表信息可知,最多能利用10个G和10个C,最多能利用15个A和15个T,所以共50个碱基,需要
50个磷酸、50个脱氧核糖。
思维导图
随堂检测
1.下列关于DNA结构及其模型构建的叙述,错误的是(　　)
[A] 查哥夫提供的信息为模型的构建提供了重要依据
[B] 根据DNA衍射图谱,沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构
[C] DNA分子单链的每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基
[D] DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的
C
【解析】 DNA分子单链3′端的脱氧核糖上连接着一个磷酸和一个碱基,其他脱氧核糖上连接着两个磷酸和一个碱基。
2.下图为DNA分子部分片段的示意图,下列有关叙述正确的是(　　)
[A] ①为3′端,⑥为5′端
[B] DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、H、O、N、P
[C] 一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过氢键相连
[D] 若该分子中G—C碱基对比例高,则热稳定性较高
D
【解析】 DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,这一端称作5′端,另一端有一个羟基(—OH),称作3′端,故①⑥均为5′端;DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖组成,所含化学元素包括C、H、O、P;一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连。
3.(2025·曲靖期末)下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/
(G+T)两个比值的叙述,错误的是(　　)
[A] 碱基序列不同的双链DNA分子中(A+C)/(G+T)的值相同
[B] (A+T)/(G+C)的值可体现双链DNA分子的特异性
[C] 若DNA分子一条链中(A+C)/(G+T)=a,则该DNA分子另一条链中(A+C)/(G+T)=1/a
[D] 双链DNA分子中,A+T之和占全部碱基的比例为66%,则其中一条链中A+T占该链碱基总数的33%
D
【解析】 碱基序列不同的双链DNA分子,A=T、C=G,因此(A+C)与(G+T)的值一定相同;不同生物的DNA分子中(A+T)/(G+C)的值不同,该比值体现了不同生物DNA分子的特异性;双链DNA分子中,A=T、C=G,若DNA分子一条链中(A+C)/(G+T)=a,则该DNA分子另一条链中(A+C)/(G+T)=1/a;DNA分子的一条单链中(A+T)/(G+C)的值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的值,因此双链DNA分子中,A+T之和占全部碱基的比例为66%,则其中一条链中A+T占该链碱基总数的66%。
4.(2025·苏州期中)下图为某同学制作的DNA双螺旋结构模型,现在要制作一个包含4种碱基、15个碱基对的模型,下列叙述正确的是(　　)
[A] 制作时要用到6种不同形状大小的卡片,共需要90张卡片
[B] 模型中d处卡片代表磷酸基团,它和脱氧核糖交替连接,位于主链的内侧
[C] c代表氢键,碱基鸟嘌呤与腺嘌呤配对、胸腺嘧啶与胞嘧啶配对
[D] DNA的两条链反向平行,故a链从左向右的碱基序列和b链从右向左的碱基序列相同
A
【解析】 制作一个包含4种碱基、15个碱基对的模型,需要4种不同形状大小的卡片代表4种碱基,2种不同形状大小的卡片代表脱氧核糖和磷酸基团,因此一共用到6种形状大小不同的卡片;15个碱基对需要碱基、脱氧核糖、磷酸基团各30个,即共需要90张卡片。模型中d处卡片代表脱氧核糖,它和磷酸交替连接排列在主链的外侧,构成DNA分子的基本骨架。碱基鸟嘌呤与胞嘧啶配对,腺嘌呤与胸腺嘧啶配对。DNA的两条链反向平行是指一条链的方向是从3′端→5′端,另一条链的方向是从5′端→3′端,a链从左向右的碱基序列和b链从左向右的碱基序列互补,而和b链从右向左的碱基序列并不一定相同。
5.我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”,成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来,用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是(　　)
[A] “引子”的彻底水解产物有两种
[B] 设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNA
[C] 设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列
[D] 土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别
C
【解析】 根据分析,“引子”是一段DNA序列,彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基,共6种产物;由于线粒体中也含有DNA,因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA;根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的′引子′”,说明设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列;古人类DNA解开双链后才能与“引子”结合,土壤沉积物中的古人类双链DNA不能直接与“引子”结合。
联系实际 迁移应用
DNA分子杂交技术是一种分子水平的常用技术,先把两条DNA分子用同位素加以标记,接着以加热的办法使其解旋成单链,再将单链DNA混合,使其在缓缓冷却的条件下恢复为双链DNA,过程如图1所示。科学家利用该技术将人与黑猩猩、大猩猩的某DNA片段(如图2所示)进行模拟杂交分析,可以通过检查杂种双链DNA的杂交情况来判断两个物种的亲缘关系远近。
(1)不同种生物的DNA单链之间能进行杂交,是因为DNA分子杂交遵循
。
(2)图1所示的Ⅰ、Ⅱ过程分别涉及氢键的 。
(3)探究人与黑猩猩、大猩猩亲缘关系实验中,若利用DNA分子杂交技术来分析人与大猩猩之间的亲缘关系远近应选择大猩猩的 号链来进行;根据所选片段,人与大猩猩的DNA片段进行模拟杂交后能得到 个杂交环。
碱基互补配对原则
断裂、形成
1
2第2节　DNA的结构
课时作业
(时间:30分钟　分值:60分)
第1～7题每题3分,第8～10题每题6分,共计39分。
基础对点练
知识点1　DNA的结构
1.下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述,错误的是(　　)
[A] 沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上,这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基
[B] 威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析,得出DNA呈双螺旋
结构
[C] 沃森和克里克曾尝试搭建了多种模型,但都不科学
[D] 沃森和克里克最后受“在DNA中,腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量;鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量”的启发,构建出科学的模型
【答案】 B
【解析】 沃森和克里克以DNA衍射图谱及有关数据为基础,推算出DNA呈螺旋结构。
2.(2025·合肥期末)下列关于DNA分子结构的叙述,错误的是(　　)
[A] DNA两条链的碱基之间靠氢键相连
[B] 碱基对排列在双螺旋结构的内侧
[C] 基本骨架由核糖和磷酸交替连接构成
[D] 由两条反向平行的链组成
【答案】 C
【解析】 DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的规则的双螺旋结构;磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧;两条链上的碱基由氢键连接形成碱基对。
3.(2025·定西期末)DNA由反向平行的两条脱氧核苷酸长链组成。如果DNA的一条链上某碱基序列是5′AGCTGCG3′,则另一条链与之配对的部分是(　　)
[A] 5′CGCAGCT3′
[B] 5′TCGACGC3′
[C] 5′AGCTGCG3′
[D] 5′GCGTCGA3′
【答案】 A
【解析】 DNA分子的两条链反向平行,且其上的碱基遵循碱基互补配对原则,即A和T配对,G和C配对,因此一条链上某碱基序列是5′AGCTGCG3′,则另一条链与之配对的部分是5′CGCAGCT3′。
4.(2025·茂名期中)下图为含有四种碱基的DNA分子结构示意图。下列对该图的描述,正确的是(　　)
[A] ③有可能是碱基A
[B] ②和③相间排列,构成DNA分子的基本骨架
[C] ①②③中特有的元素分别是P、C和N
[D] 与⑤有关的碱基对一定是A—T
【答案】 D
【解析】 DNA分子中A与T之间形成两个氢键,G与C之间形成三个氢键,因此与⑤有关的碱基对一定是A—T,与③⑥有关的碱基对一定是G—C,但无法确定③⑤⑥具体是哪一种碱基;DNA分子的基本骨架是由①(磷酸)和②(脱氧核糖)交替连接,排列在外侧构成的;①中特有的元素是P,③中特有的元素是N,而C并不是②所特有的元素。
知识点2　DNA分子相关计算
5.在一个DNA分子中,腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%,若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%,胸腺嘧啶占30%,则在其互补链上,胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占(　　)
[A] 12%和34% [B] 21%和24%
[C] 34%和12% [D] 58%和30%
【答案】 C
【解析】 因为A+T占碱基总数的42%,所以G+C占碱基总数的58%;因为互补碱基之和在DNA分子中与在单链上所占比例相等,所以在两条链中 A+T、G+C均分别占42%、58%;由题知,其中一条链上C占24%,则该链上G占34%,其互补链上C占34%;由题知,其中一条链上T占30%,则该链上A占12%,其互补链上T占12%。
6.(2025·荆州检测)某双链DNA中含有1 000个碱基,一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则(　　)
[A] 该DNA分子中含有150个碱基A
[B] 该DNA分子中共有1 150个氢键
[C] 该DNA分子中含有4个游离的磷酸基团
[D] 该DNA分子另一条链上A∶T∶G∶C=4∶3∶2∶1
【答案】 A
【解析】 根据题意可知,该DNA分子中含有1 000个碱基,则一条链上含有500个碱基。已知一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则该条链上含有50个碱基A,100个碱基T,150个碱基G,200个碱基C。根据碱基互补配对原则可知,该DNA分子中共含有150个碱基A,150个碱基T,350个碱基G,350个碱基C,可形成150个A—T碱基对和350个G—C碱基对。每个A—T碱基对之间形成两个氢键,每个G—C碱基对之间形成三个氢键,故该DNA分子中可形成150×2+350×3=1 350(个)氢键。一个双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基团。根据碱基互补配对原则,该DNA分子另一条链上A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3。
知识点3　制作DNA双螺旋结构模型
7.(2025·深圳期末)某学习小组在DNA双螺旋结构模型构建活动中,尝试利用如下表所示材料构建一个含脱氧核苷酸数最多的DNA双螺旋结构模型。各分子之间的连接键及碱基对之间的氢键都用订书针(足够多)代替,一个订书针代表一个键。下列叙述正确的是(　　)
600个 520个 A150个
G120个 T130个 C140个
[A] 用以上材料能构建一个含520个脱氧核苷酸的DNA双螺旋结构模型
[B] DNA分子中每个脱氧核糖上都连接着两个磷酸基团和一个含氮碱基
[C] 用以上材料构建的DNA分子模型可以有4250种碱基排列方式
[D] 在构建该DNA双螺旋结构模型的过程中,一共需要用到2 118个订书针
【答案】 D
【解析】 根据题表中各材料的数量可知,用题述材料能构建一个含A—T碱基对130对、G—C碱基对120对,共250对(即500个脱氧核苷酸)的DNA双螺旋结构模型;DNA分子一条链中3′端的脱氧核糖只连接1个磷酸基团;由于DNA分子上各碱基的数量是确定的,故题述DNA分子模型的碱基排列方式少于4250种;用题述材料能构建一个含500个脱氧核苷酸的DNA双螺旋结构模型,在构建该DNA双螺旋结构模型的过程中,一共需要用到订书针的数目为500×2+(250-1)×2+130×2+120×3=2 118(个)。
综合提升练
8.(2025·揭阳期中)海南黎锦是非物质文化遗产,其染料主要来源于植物。DNA条形码技术可利用DNA条形码序列(细胞内一段特定的DNA序列)准确鉴定出染料植物的种类。下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、S
[B] DNA条形码序列彻底水解可得到4种化合物
[C] 染料植物的DNA条形码序列仅存在于细胞核中
[D] DNA条形码技术鉴定染料植物的依据是不同物种的DNA条形码序列不同
【答案】 D
【解析】 不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、P,不含S;DNA条形码序列彻底水解可得到磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基,共6种化合物;染料植物的DNA条形码序列主要存在于细胞核中,有少部分存在于细胞质;不同DNA的区别在于碱基排列顺序不同,DNA条形码技术鉴定染料植物的依据是不同物种的DNA条形码序列不同。
9.(2025·南昌期中)科学家在人体快速分裂的活细胞如癌细胞中发现了DNA的四螺旋结构。形成该结构的DNA单链中富含G,每4个G之间通过氢键等作用力形成一个正方形的“G—4平面”,继而形成立体的“G—四联体螺旋结构”(如图)。下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 该结构的四联体与双螺旋DNA的二联体形成原理相同
[B] 该结构中含有1个游离的磷酸基团
[C] 该DNA每个磷酸连接两个脱氧核糖
[D] 通常情况下该结构中A+G/T+C的值等于1
【答案】 B
【解析】 DNA双螺旋结构是DNA的两条链之间相互作用形成的立体结构,DNA的四螺旋结构DNA单链中,每4个G之间通过氢键等作用力形成一个正方形的“G—4平面”,继而形成立体的“G—四联体螺旋结构”,二者的形成原理不同;DNA分子中“G—四联体螺旋结构”是由一条单链形成的,该结构中含有1个游离的磷酸基团;该DNA分子中大多数磷酸连接两个脱氧核糖,但5′端的一个磷酸只连接一个脱氧核糖;该结构不遵循碱基互补配对原则,因此该结构中(A+G)/(T+C)的值不一定等于1。
10.(2025·郑州期末)eccDNA是一类独立于染色体外的环状DNA分子,较稳定,右图为eccDNA的结构示意图。下列叙述错误的是(　　)
[A] 该DNA分子中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数
[B] 该DNA分子中每个脱氧核糖都和两个磷酸基团相连
[C] 脱氧核糖和碱基交替连接,构成该DNA的基本骨架
[D] 该DNA分子5′端没有游离的磷酸基团,3′端也没有游离的羟基
【答案】 C
【解析】 由题图可知,该DNA分子是双链的,碱基互补配对(A=T、C=G),因此嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数;该DNA分子是环状DNA分子,其中每个脱氧核糖都和两个磷酸基团相连;脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成该DNA的基本骨架,内侧是碱基对;该DNA分子是环状DNA分子,因此没有游离的磷酸基团和羟基。
11.(9分)(2025·福州期中)DNA分子结构的发现具有划时代意义,下图为一段DNA空间结构和平面结构的示意图,请回答下列问题。
(1)从图甲可看出,DNA分子具有规则的　　 　　　结构,图乙显示DNA两条链关系为　　　　 　　,两条链上的碱基遵循　　　　 　　　原则。
(2)图乙中由③④⑤组成的物质名称为　　　　 　　　　　。
(3)DNA上携带的遗传信息蕴藏在　　　　　　　　　中。DNA指纹技术可以像指纹一样用来识别身份,说明DNA分子具有　　　　性。
(4)若图甲所示的DNA片段中,a链上的G+C碱基占该链的比例为n,则该DNA片段上胸腺嘧啶占　　　　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)双螺旋　反向平行　碱基互补配对
(2)腺嘌呤脱氧(核糖)核苷酸(2分)
(3)(4种)碱基的排列顺序　特异
(4)(1-n)/2(2分)
【解析】 (2)图乙中③表示脱氧核糖、④表示磷酸,⑤表示腺嘌呤,由③④⑤组成的物质名称为腺嘌呤脱氧核苷酸。
(3)DNA(基因)上携带的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中。DNA指纹技术可以像指纹一样用来识别身份,说明不同个体的DNA分子的碱基排列顺序是独一无二的,即DNA分子具有特异性。
(4)若图甲所示的DNA片段中,a链上的G+C碱基占该链的比例为n,则a链上的A+T碱基占该链的比例为1-n,由于两条链中A=T,所以双链中A+T占双链的比例也为1-n,则该DNA片段上胸腺嘧啶占(1-n)/2。
12.(12分)图甲是用DNA测序仪测出的某DNA片段上一条脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序(TGCGTATTGG)。请回答下列问题。
(1)据图甲推测,此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是　　　　个。
(2)根据图甲中脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序,推测图乙中显示的脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为　　　　　　　　　　　(从上往下)。
(3)图甲所显示的DNA片段与图乙所显示的DNA片段中的(A+G)/(T+C)总是为　　　,由此证明DNA分子中碱基的数量关系是　　　　　　　　　。图甲中的DNA片段与图乙中的DNA片段中的A/G分别为　　　 　、　　　 　,由此说明了DNA分子具有特异性。
【答案】 (每空2分)
(1)5　(2)CCAGTGCGCC　(3)1　嘌呤数等于嘧啶数　1　1/4
【解析】 (1)图甲中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个,胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个,根据碱基互补配对原则,互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸,即共有5个鸟嘌呤脱氧核苷酸。
(2)看清楚各列所示的碱基种类是读取脱氧核苷酸链碱基序列的关键,根据图示分析,图乙碱基序列为CCAGTGCGCC。
(3)在双链DNA分子中,因为碱基互补配对,所以嘌呤数等于嘧啶数。由图甲中的DNA片段的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序是TGCGTATTGG,可计算出此DNA片段中的A/G=
(1+4)/(4+1)=1;图乙中的DNA片段中一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为CCAGTGCGCC,可计算出此DNA片段中A/G=(1+1)/(3+5)=1/4,不同生物的DNA分子中(A+T)/(G+C)、A/G、T/C是不同的,体现了DNA分子的特异性。第2节　DNA的结构
[学习目标]　1.概述DNA结构的主要特点。2.描述DNA双螺旋结构模型的构建过程。3.制作DNA双螺旋结构模型。
一、DNA的结构及其模型构建
1.构建者
DNA双螺旋结构模型的构建者是沃森和克里克。
2.构建过程
3.新模型的特点及意义
二、DNA的结构
1.DNA的基本组成单位——脱氧核苷酸
结构模式图
2.双螺旋结构特点
(1)DNA是由两条单链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,称作5′端,另一端有一个羟基(—OH),称作3′端。DNA的两条单链走向相反,从双链的一端起始,一条单链是从5′端到3′端的,另一条单链则是从3′端到5′端的。
(2)DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对具有一定规律:A一定与T配对,G一定与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系,叫作碱基互补配对原则。
三、制作DNA双螺旋结构模型
1.材料用具
曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等。
2.制作过程
判断正误
(1)威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微照片。(　　)
【答案】 ×
【提示】 威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱。
(2)查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系。(　　)
【答案】 ×
【提示】 查哥夫提出了在DNA中,A的量总是等于T的量,G的量总是等于C的量,并未提出碱基之间的配对关系。
(3)沃森和克里克研究DNA分子的结构时,运用了构建物理模型的方法。(　　)
【答案】 √
(4)DNA是以4种核糖核苷酸为单位连接形成的长链。(　　)
【答案】 ×
【提示】 DNA以4种脱氧核苷酸为单位。
(5)DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,这一端称作5′端。(　　)
【答案】 √
(6)在制作脱氧核苷酸模型时,需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基。(　　)
【答案】 ×
【提示】 在制作脱氧核苷酸模型时,需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。
任务一　分析DNA的结构　
　　下图是DNA的结构模式图,据图回答下列问题。
(1)写出图中①～⑩的名称。
【提示】 ①胞嘧啶,②腺嘌呤,③鸟嘌呤,④胸腺嘧啶,⑤脱氧核糖,⑥磷酸,⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸,⑧碱基对,⑨氢键,⑩一条脱氧核苷酸链的片段。
(2)一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸基团
【提示】 一个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团。
(3)为什么G—C碱基对含量越多,DNA越稳定
【提示】 因为DNA的稳定性与氢键有关,A与T之间有两个氢键,而G与C之间有三个氢键,所以DNA中G与C碱基对所占的比例越高,该DNA稳定性越强。
(4)在一个双链DNA分子中,碱基总数为m,腺嘌呤碱基数为n。该DNA分子中G的数量为多少
【提示】 -n。
(5)在整个双链DNA分子中,嘌呤总数是否等于嘧啶总数 在DNA分子一条单链中呢
【提示】 整个双链DNA分子中,嘌呤总数等于嘧啶总数,因为A=T、G=C,所以A+G=T+C。在DNA分子一条单链中,上述关系一般不成立。
核心归纳
1.解读DNA结构模型的三个关键
(1)数量关系
(2)位置关系
(3)化学键
2.双链DNA中碱基数量的计算规律
根据碱基互补配对原则可知,A1=T2,A2=T1,G1=C2,G2=C1。
(1)A1+A2=T1+T2,G1+G2=C1+C2。
即双链中A=T,G=C,A+G=T+C=A+C=T+G=1/2(A+G+T+C)。
规律一:双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
(2)A1+T1=A2+T2,G1+C1=G2+C2。
==,==(N为相应的碱基总数)。
规律二:互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
(3)与的关系是互为倒数。
规律三:非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。
(4)若=a,=b,则=1/2(a+b)。
规律四:某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
典型例题
1.下图为DNA双螺旋结构模型图,图中的字母代表四种碱基。下列叙述错误的是(　　)
[A] DNA一条链上相邻碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接
[B] 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对具有一定的规律
[C] 图中标注3′的一端有一个游离的磷酸基团,标注5′的一端有一个羟基
[D] 脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′—C,与磷酸基团相连的碳叫作5′—C
【答案】 C
【解析】 在DNA双螺旋结构模型中,标注5′的一端带有一个游离的磷酸基团,标注3′的一端有一个羟基。
2.(2025·昭通期末)若某DNA片段含有100个碱基对,腺嘌呤占DNA分子的30%,其中一条链上鸟嘌呤占该链的28%。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 该DNA片段中(A+G)/(T+C)=1
[B] 该DNA片段一条链上的嘌呤比例为60%
[C] 该DNA片段另一条互补链上的鸟嘌呤占12%
[D] 该DNA分子共含有氢键240个
【答案】 B
【解析】 根据碱基互补配对原则可知,DNA分子中的A和T相等,G和C相等,因此嘌呤数和嘧啶数相等,即该DNA片段中(A+G)/(T+C)=1;该双链DNA中腺嘌呤占30%,胸腺嘧啶也占30%,则每条单链中腺嘌呤和胸腺嘧啶共占60%,无法计算出单链上腺嘌呤的比例,故无法计算出嘌呤的比例;按照碱基互补配对原则,某双链DNA片段中,A占30%,则G=C=50%-30%=20%,其中一条单链中的G占该单链的28%,又因为双链DNA分子中,G=(G1+G2)/2,则另一条链中的G占20%×2-28%=12%;该DNA片段中有腺嘌呤和胸腺嘧啶碱基对60个,有鸟嘌呤和胞嘧啶碱基对40个,前者碱基对之间有2个氢键,后者碱基对之间有3个氢键,共有氢键60×2+40×3=240(个)。
【方法技巧】
三步解决DNA中有关碱基比例的计算
任务二　制作DNA双螺旋结构模型　　　　　 　　　　　 　　　　　
　　下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图,请回答下列问题。
(1)在制作模型前进行的设计中,甲处应考虑具备6种材料,它们分别是磷酸、脱氧核糖、四种碱基;其中五边形材料表示脱氧核糖。
(2)乙表示的物质是脱氧核苷酸,a位置的元素是氧。制作一个乙用到了3种材料。
(3)由乙连接成丙的过程,需考虑两条链中五边形材料的顶角应呈反向(填“同向”或“反向”)关系。若一条链的下端是磷酸,则另一条链的上端应该是磷酸,这样制作的目的是体现DNA双链反向平行的特点。
(4)随机将班里某两位同学制作的单链连接成双链,不合理的地方最可能是双链间的碱基配对不遵循碱基互补配对原则。
(5)丙到丁过程体现了DNA分子呈双螺旋结构,丁中排列在外侧的物质是交替连接的脱氧核糖和磷酸。
(6)DNA只含有4种脱氧核苷酸,它为什么能够储存足够量的遗传信息
【提示】 碱基排列顺序的千变万化,使DNA储存了大量的遗传信息。
典型例题
3.下列学习小组制作的DNA结构模型片段中,正确的是(　　)
[A] [B]
　
[C] [D]
【答案】 A
【解析】 组成DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构,两条链中的脱氧核糖的方向应相反,两条链上互补的碱基A与T通过两个氢键相连、G与C通过三个氢键相连。
4.某同学制作一双链DNA片段模型,现准备了若干不同类型的塑料片,如下表所示。若想充分利用现有材料,那么还需准备脱氧核糖的塑料片数目是(　　)
塑料片类别 碱基G 碱基C 碱基A 碱基T 磷酸
数量/个 10 16 16 15 52
[A] 32 [B] 26
[C] 50 [D] 52
【答案】 C
【解析】 一个脱氧核苷酸包含一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸,DNA分子是双链的,A和T配对,G和C配对。根据题表信息可知,最多能利用10个G和10个C,最多能利用15个A和15个T,所以共50个碱基,需要50个磷酸、50个脱氧核糖。
随堂检测　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.下列关于DNA结构及其模型构建的叙述,错误的是(　　)
[A] 查哥夫提供的信息为模型的构建提供了重要依据
[B] 根据DNA衍射图谱,沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构
[C] DNA分子单链的每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基
[D] DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的
【答案】 C
【解析】 DNA分子单链3′端的脱氧核糖上连接着一个磷酸和一个碱基,其他脱氧核糖上连接着两个磷酸和一个碱基。
2.下图为DNA分子部分片段的示意图,下列有关叙述正确的是(　　)
[A] ①为3′端,⑥为5′端
[B] DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、H、O、N、P
[C] 一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过氢键相连
[D] 若该分子中G—C碱基对比例高,则热稳定性较高
【答案】 D
【解析】 DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,这一端称作5′端,另一端有一个羟基(—OH),称作3′端,故①⑥均为5′端;DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖组成,所含化学元素包括C、H、O、P;一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连。
3.(2025·曲靖期末)下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述,错误的是(　　)
[A] 碱基序列不同的双链DNA分子中(A+C)/(G+T)的值相同
[B] (A+T)/(G+C)的值可体现双链DNA分子的特异性
[C] 若DNA分子一条链中(A+C)/(G+T)=a,则该DNA分子另一条链中(A+C)/(G+T)=1/a
[D] 双链DNA分子中,A+T之和占全部碱基的比例为66%,则其中一条链中A+T占该链碱基总数的33%
【答案】 D
【解析】 碱基序列不同的双链DNA分子,A=T、C=G,因此(A+C)与(G+T)的值一定相同;不同生物的DNA分子中(A+T)/(G+C)的值不同,该比值体现了不同生物DNA分子的特异性;双链DNA分子中,A=T、C=G,若DNA分子一条链中(A+C)/(G+T)=a,则该DNA分子另一条链中(A+C)/(G+T)=1/a;DNA分子的一条单链中(A+T)/(G+C)的值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的值,因此双链DNA分子中,A+T之和占全部碱基的比例为66%,则其中一条链中A+T占该链碱基总数的66%。
4.(2025·苏州期中)下图为某同学制作的DNA双螺旋结构模型,现在要制作一个包含4种碱基、15个碱基对的模型,下列叙述正确的是(　　)
[A] 制作时要用到6种不同形状大小的卡片,共需要90张卡片
[B] 模型中d处卡片代表磷酸基团,它和脱氧核糖交替连接,位于主链的内侧
[C] c代表氢键,碱基鸟嘌呤与腺嘌呤配对、胸腺嘧啶与胞嘧啶配对
[D] DNA的两条链反向平行,故a链从左向右的碱基序列和b链从右向左的碱基序列相同
【答案】 A
【解析】 制作一个包含4种碱基、15个碱基对的模型,需要4种不同形状大小的卡片代表4种碱基,2种不同形状大小的卡片代表脱氧核糖和磷酸基团,因此一共用到6种形状大小不同的卡片;15个碱基对需要碱基、脱氧核糖、磷酸基团各30个,即共需要90张卡片。模型中d处卡片代表脱氧核糖,它和磷酸交替连接排列在主链的外侧,构成DNA分子的基本骨架。碱基鸟嘌呤与胞嘧啶配对,腺嘌呤与胸腺嘧啶配对。DNA的两条链反向平行是指一条链的方向是从3′端→5′端,另一条链的方向是从5′端→3′端,a链从左向右的碱基序列和b链从左向右的碱基序列互补,而和b链从右向左的碱基序列并不一定相同。
5.我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”,成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来,用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是(　　)
[A] “引子”的彻底水解产物有两种
[B] 设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNA
[C] 设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列
[D] 土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别
【答案】 C
【解析】 根据分析,“引子”是一段DNA序列,彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基,共6种产物;由于线粒体中也含有DNA,因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA;根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的′引子′”,说明设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列;古人类DNA解开双链后才能与“引子”结合,土壤沉积物中的古人类双链DNA不能直接与“引子”结合。
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
　　DNA分子杂交技术是一种分子水平的常用技术,先把两条DNA分子用同位素加以标记,接着以加热的办法使其解旋成单链,再将单链DNA混合,使其在缓缓冷却的条件下恢复为双链DNA,过程如图1所示。科学家利用该技术将人与黑猩猩、大猩猩的某DNA片段(如图2所示)进行模拟杂交分析,可以通过检查杂种双链DNA的杂交情况来判断两个物种的亲缘关系远近。
　　(1)不同种生物的DNA单链之间能进行杂交,是因为DNA分子杂交遵循碱基互补配对原则。
　　(2)图1所示的Ⅰ、Ⅱ过程分别涉及氢键的断裂、形成。
　　(3)探究人与黑猩猩、大猩猩亲缘关系实验中,若利用DNA分子杂交技术来分析人与大猩猩之间的亲缘关系远近应选择大猩猩的 1号链来进行;根据所选片段,人与大猩猩的DNA片段进行模拟杂交后能得到 2个杂交环。
课时作业
(时间:30分钟　分值:60分)
第1～7题每题3分,第8～10题每题6分,共计39分。
基础对点练
知识点1　DNA的结构
1.下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述,错误的是(　　)
[A] 沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上,这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基
[B] 威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析,得出DNA呈双螺旋
结构
[C] 沃森和克里克曾尝试搭建了多种模型,但都不科学
[D] 沃森和克里克最后受“在DNA中,腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量;鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量”的启发,构建出科学的模型
【答案】 B
【解析】 沃森和克里克以DNA衍射图谱及有关数据为基础,推算出DNA呈螺旋结构。
2.(2025·合肥期末)下列关于DNA分子结构的叙述,错误的是(　　)
[A] DNA两条链的碱基之间靠氢键相连
[B] 碱基对排列在双螺旋结构的内侧
[C] 基本骨架由核糖和磷酸交替连接构成
[D] 由两条反向平行的链组成
【答案】 C
【解析】 DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的规则的双螺旋结构;磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧;两条链上的碱基由氢键连接形成碱基对。
3.(2025·定西期末)DNA由反向平行的两条脱氧核苷酸长链组成。如果DNA的一条链上某碱基序列是5′AGCTGCG3′,则另一条链与之配对的部分是(　　)
[A] 5′CGCAGCT3′
[B] 5′TCGACGC3′
[C] 5′AGCTGCG3′
[D] 5′GCGTCGA3′
【答案】 A
【解析】 DNA分子的两条链反向平行,且其上的碱基遵循碱基互补配对原则,即A和T配对,G和C配对,因此一条链上某碱基序列是5′AGCTGCG3′,则另一条链与之配对的部分是5′CGCAGCT3′。
4.(2025·茂名期中)下图为含有四种碱基的DNA分子结构示意图。下列对该图的描述,正确的是(　　)
[A] ③有可能是碱基A
[B] ②和③相间排列,构成DNA分子的基本骨架
[C] ①②③中特有的元素分别是P、C和N
[D] 与⑤有关的碱基对一定是A—T
【答案】 D
【解析】 DNA分子中A与T之间形成两个氢键,G与C之间形成三个氢键,因此与⑤有关的碱基对一定是A—T,与③⑥有关的碱基对一定是G—C,但无法确定③⑤⑥具体是哪一种碱基;DNA分子的基本骨架是由①(磷酸)和②(脱氧核糖)交替连接,排列在外侧构成的;①中特有的元素是P,③中特有的元素是N,而C并不是②所特有的元素。
知识点2　DNA分子相关计算
5.在一个DNA分子中,腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%,若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%,胸腺嘧啶占30%,则在其互补链上,胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占(　　)
[A] 12%和34% [B] 21%和24%
[C] 34%和12% [D] 58%和30%
【答案】 C
【解析】 因为A+T占碱基总数的42%,所以G+C占碱基总数的58%;因为互补碱基之和在DNA分子中与在单链上所占比例相等,所以在两条链中 A+T、G+C均分别占42%、58%;由题知,其中一条链上C占24%,则该链上G占34%,其互补链上C占34%;由题知,其中一条链上T占30%,则该链上A占12%,其互补链上T占12%。
6.(2025·荆州检测)某双链DNA中含有1 000个碱基,一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则(　　)
[A] 该DNA分子中含有150个碱基A
[B] 该DNA分子中共有1 150个氢键
[C] 该DNA分子中含有4个游离的磷酸基团
[D] 该DNA分子另一条链上A∶T∶G∶C=4∶3∶2∶1
【答案】 A
【解析】 根据题意可知,该DNA分子中含有1 000个碱基,则一条链上含有500个碱基。已知一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则该条链上含有50个碱基A,100个碱基T,150个碱基G,200个碱基C。根据碱基互补配对原则可知,该DNA分子中共含有150个碱基A,150个碱基T,350个碱基G,350个碱基C,可形成150个A—T碱基对和350个G—C碱基对。每个A—T碱基对之间形成两个氢键,每个G—C碱基对之间形成三个氢键,故该DNA分子中可形成150×2+350×3=1 350(个)氢键。一个双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基团。根据碱基互补配对原则,该DNA分子另一条链上A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3。
知识点3　制作DNA双螺旋结构模型
7.(2025·深圳期末)某学习小组在DNA双螺旋结构模型构建活动中,尝试利用如下表所示材料构建一个含脱氧核苷酸数最多的DNA双螺旋结构模型。各分子之间的连接键及碱基对之间的氢键都用订书针(足够多)代替,一个订书针代表一个键。下列叙述正确的是(　　)
600个 520个 A150个
G120个 T130个 C140个
[A] 用以上材料能构建一个含520个脱氧核苷酸的DNA双螺旋结构模型
[B] DNA分子中每个脱氧核糖上都连接着两个磷酸基团和一个含氮碱基
[C] 用以上材料构建的DNA分子模型可以有4250种碱基排列方式
[D] 在构建该DNA双螺旋结构模型的过程中,一共需要用到2 118个订书针
【答案】 D
【解析】 根据题表中各材料的数量可知,用题述材料能构建一个含A—T碱基对130对、G—C碱基对120对,共250对(即500个脱氧核苷酸)的DNA双螺旋结构模型;DNA分子一条链中3′端的脱氧核糖只连接1个磷酸基团;由于DNA分子上各碱基的数量是确定的,故题述DNA分子模型的碱基排列方式少于4250种;用题述材料能构建一个含500个脱氧核苷酸的DNA双螺旋结构模型,在构建该DNA双螺旋结构模型的过程中,一共需要用到订书针的数目为500×2+(250-1)×2+130×2+120×3=2 118(个)。
综合提升练
8.(2025·揭阳期中)海南黎锦是非物质文化遗产,其染料主要来源于植物。DNA条形码技术可利用DNA条形码序列(细胞内一段特定的DNA序列)准确鉴定出染料植物的种类。下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、S
[B] DNA条形码序列彻底水解可得到4种化合物
[C] 染料植物的DNA条形码序列仅存在于细胞核中
[D] DNA条形码技术鉴定染料植物的依据是不同物种的DNA条形码序列不同
【答案】 D
【解析】 不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、P,不含S;DNA条形码序列彻底水解可得到磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基,共6种化合物;染料植物的DNA条形码序列主要存在于细胞核中,有少部分存在于细胞质;不同DNA的区别在于碱基排列顺序不同,DNA条形码技术鉴定染料植物的依据是不同物种的DNA条形码序列不同。
9.(2025·南昌期中)科学家在人体快速分裂的活细胞如癌细胞中发现了DNA的四螺旋结构。形成该结构的DNA单链中富含G,每4个G之间通过氢键等作用力形成一个正方形的“G—4平面”,继而形成立体的“G—四联体螺旋结构”(如图)。下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 该结构的四联体与双螺旋DNA的二联体形成原理相同
[B] 该结构中含有1个游离的磷酸基团
[C] 该DNA每个磷酸连接两个脱氧核糖
[D] 通常情况下该结构中A+G/T+C的值等于1
【答案】 B
【解析】 DNA双螺旋结构是DNA的两条链之间相互作用形成的立体结构,DNA的四螺旋结构DNA单链中,每4个G之间通过氢键等作用力形成一个正方形的“G—4平面”,继而形成立体的“G—四联体螺旋结构”,二者的形成原理不同;DNA分子中“G—四联体螺旋结构”是由一条单链形成的,该结构中含有1个游离的磷酸基团;该DNA分子中大多数磷酸连接两个脱氧核糖,但5′端的一个磷酸只连接一个脱氧核糖;该结构不遵循碱基互补配对原则,因此该结构中(A+G)/(T+C)的值不一定等于1。
10.(2025·郑州期末)eccDNA是一类独立于染色体外的环状DNA分子,较稳定,右图为eccDNA的结构示意图。下列叙述错误的是(　　)
[A] 该DNA分子中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数
[B] 该DNA分子中每个脱氧核糖都和两个磷酸基团相连
[C] 脱氧核糖和碱基交替连接,构成该DNA的基本骨架
[D] 该DNA分子5′端没有游离的磷酸基团,3′端也没有游离的羟基
【答案】 C
【解析】 由题图可知,该DNA分子是双链的,碱基互补配对(A=T、C=G),因此嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数;该DNA分子是环状DNA分子,其中每个脱氧核糖都和两个磷酸基团相连;脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成该DNA的基本骨架,内侧是碱基对;该DNA分子是环状DNA分子,因此没有游离的磷酸基团和羟基。
11.(9分)(2025·福州期中)DNA分子结构的发现具有划时代意义,下图为一段DNA空间结构和平面结构的示意图,请回答下列问题。
(1)从图甲可看出,DNA分子具有规则的　　 　　　结构,图乙显示DNA两条链关系为　　　　 　　,两条链上的碱基遵循　　　　 　　　原则。
(2)图乙中由③④⑤组成的物质名称为　　　　 　　　　　。
(3)DNA上携带的遗传信息蕴藏在　　　　　　　　　中。DNA指纹技术可以像指纹一样用来识别身份,说明DNA分子具有　　　　性。
(4)若图甲所示的DNA片段中,a链上的G+C碱基占该链的比例为n,则该DNA片段上胸腺嘧啶占　　　　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)双螺旋　反向平行　碱基互补配对
(2)腺嘌呤脱氧(核糖)核苷酸(2分)
(3)(4种)碱基的排列顺序　特异
(4)(1-n)/2(2分)
【解析】 (2)图乙中③表示脱氧核糖、④表示磷酸,⑤表示腺嘌呤,由③④⑤组成的物质名称为腺嘌呤脱氧核苷酸。
(3)DNA(基因)上携带的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中。DNA指纹技术可以像指纹一样用来识别身份,说明不同个体的DNA分子的碱基排列顺序是独一无二的,即DNA分子具有特异性。
(4)若图甲所示的DNA片段中,a链上的G+C碱基占该链的比例为n,则a链上的A+T碱基占该链的比例为1-n,由于两条链中A=T,所以双链中A+T占双链的比例也为1-n,则该DNA片段上胸腺嘧啶占(1-n)/2。
12.(12分)图甲是用DNA测序仪测出的某DNA片段上一条脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序(TGCGTATTGG)。请回答下列问题。
(1)据图甲推测,此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是　　　　个。
(2)根据图甲中脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序,推测图乙中显示的脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为　　　　　　　　　　　(从上往下)。
(3)图甲所显示的DNA片段与图乙所显示的DNA片段中的(A+G)/(T+C)总是为　　　,由此证明DNA分子中碱基的数量关系是　　　　　　　　　。图甲中的DNA片段与图乙中的DNA片段中的A/G分别为　　　 　、　　　 　,由此说明了DNA分子具有特异性。
【答案】 (每空2分)
(1)5　(2)CCAGTGCGCC　(3)1　嘌呤数等于嘧啶数　1　1/4
【解析】 (1)图甲中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个,胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个,根据碱基互补配对原则,互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸,即共有5个鸟嘌呤脱氧核苷酸。
(2)看清楚各列所示的碱基种类是读取脱氧核苷酸链碱基序列的关键,根据图示分析,图乙碱基序列为CCAGTGCGCC。
(3)在双链DNA分子中,因为碱基互补配对,所以嘌呤数等于嘧啶数。由图甲中的DNA片段的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序是TGCGTATTGG,可计算出此DNA片段中的A/G=
(1+4)/(4+1)=1;图乙中的DNA片段中一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为CCAGTGCGCC,可计算出此DNA片段中A/G=(1+1)/(3+5)=1/4,不同生物的DNA分子中(A+T)/(G+C)、A/G、T/C是不同的,体现了DNA分子的特异性。

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