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第二节　遗传信息编码在DNA分子上
学习目标
1.简述DNA分子的组成。
2.掌握DNA分子的双螺旋结构与特点。
3.理解DNA分子中的碱基互补配对原则。
4.构建DNA分子双螺旋结构模型。
一、双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构
1.DNA分子的化学组成
(1)基本组成元素: 。
(2)基本单位。
2.DNA分子的结构特点
(1)DNA分子是由两条长链组成的,这两条长链按反向平行方式盘旋成 结构。 和磷酸基团交替连接形成主链的基本骨架,排列在主链的外侧, 则位于主链内侧。
(2)DNA分子一条链上的核苷酸碱基总是跟另一条链上的核苷酸碱基互补配对,由 连接。其中,腺嘌呤与胸腺嘧啶通过2个氢键相连,鸟嘌呤与胞嘧啶通过3个氢键相连,这就是 原则。
(3)在DNA分子中,A(腺嘌呤)和 的数目相等,G(鸟嘌呤)和 的数目相等,但A+T的量不一定等于G+C的量,这就是DNA中碱基含量的 法则。
(1)每个DNA分子中都含有1个游离的磷酸基团。( )
(2)DNA每条链中的碱基含量都遵循卡伽夫法则。( )
(3)DNA分子的两条链之间的碱基对通过氢键连接,DNA单链上相邻碱基以磷酸二酯键相连接。( )
(4)若双链DNA分子中鸟嘌呤的比例是a,则腺嘌呤的比例一定也是a。( )
(5)制作DNA双螺旋结构模型需要用到6种不同形状、大小和颜色的物体。( )
二、碱基排列顺序编码了遗传信息
1.DNA的特性
(1)多样性。
不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同, 多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对,则碱基对的排列方式最多有 种。
(2)特异性。
每个特定的DNA分子都具有特定的 ,代表了特定的遗传信息。
2.应用
通过对DNA中 分析,科学家可以判断各种生物在 中的亲缘关系,医生可以对两个人的血缘关系做出参考性的结论,警察可以对案件中人物的身份进行鉴定等。
(1)碱基的排列顺序编码了遗传信息,遗传信息只存在于DNA中。( )
(2)DNA双螺旋结构模型可以解释DNA的遗传信息储存在碱基序列中。( )
(3)基因A与基因a的本质区别在于组成两种基因的核苷酸种类不同。( )
任务一　对DNA分子结构的理解
1.DNA分子结构模型
(1)DNA分子双螺旋结构模型。
(2)模型解读。
④变与不变:DNA分子中,基本骨架固定不变,碱基对排列顺序千变万化。
⑤嘧啶环与嘌呤环:嘌呤为双环结构,嘧啶为单环结构。
⑥碱基互补配对原则与卡伽夫法则的比较。
a.碱基互补配对原则:A与T配对,G与C配对。
b.卡伽夫法则:在DNA分子中,A和T的数目相等,G和C的数目相等,但A+T的量不一定等于G+C的量。
2.对遗传信息的理解
(1)碱基排列顺序编码了遗传信息,DNA中碱基的不同排列顺序可以存储不同的遗传信息。
(2)不同DNA分子中,两条长链上的脱氧核糖与磷酸基团交替排列的顺序是稳定不变的,长链中的碱基对的数目及排列顺序是千变万化的。遗传信息储存在碱基对排列顺序中。
[迁移应用]
[典例1-1] 如图为DNA分子的结构示意图。下列叙述错误的是( )
A.双链DNA分子中的A+T的量不一定等于G+C 的量
B.6为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
C.3为碱基对,DNA中的碱基之间都以氢键相连
D.双链DNA分子中4和5的数量比为1∶1
[典例1-2] DNA指纹技术可用于亲子关系的鉴定,在帮助被拐卖的儿童找寻亲生父母的过程中起到重要作用。该技术利用的生物学原理可能是( )
A.不同个体DNA分子的空间结构不同
B.不同个体DNA分子中,(A+G)/(T+C)的值不同
C.不同个体DNA分子中,碱基对的配对方式不同
D.不同个体DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同
任务二　DNA分子中碱基数量的计算
双链DNA分子中碱基间的数量关系规律
根据图可得出,一条链中某碱基数目等于另一条链中与其配对的碱基数目,即A1=T2,T1=A2,C1=G2,G1=C2,并可进一步推导出以下规律:
规律1:互补的两种碱基数量相等,即A=T(A1+A2=T2+T1),C=G(C1+C2=G2+G1)。
规律2:双链DNA中,嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,即A+G=C+T。
规律3:任意两种不互补的碱基之和占总碱基的50%,如A+G=C+T=A+C=G+T=总碱基的50%。
规律4:一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和,如A1+T1=A2+T2。
规律5:配对的碱基之和的比例在两条单链和双链中都相等。如一条链中=n。
规律6:不配对的两种碱基之和的比值在两条单链中互为倒数。如一条链中。
规律7:不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
[迁移应用]
[典例2] 已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的( )
A.32%和18% B.34%和18%
C.16%和34% D.34%和16%
任务三　制作DNA双螺旋结构模型
1.实验原理
(1)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
(2)DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。
(3)DNA分子两条链上的碱基按照碱基互补配对原则两两配对,并且以氢键连接。
2.实验步骤
(1)制作构成核苷酸的各基团。
(2)制备脱氧核苷酸模型:利用订书钉将磷酸基团、脱氧核糖、碱基连接起来。
(3)制备脱氧核苷酸长链:用订书钉把一个个脱氧核苷酸模型连接起来,形成一条多核苷酸的长链,根据碱基互补配对原则,制作一条与这条链完全互补的脱氧核苷酸长链。
(4)将两条核苷酸链互补配对:将脱氧核苷酸中的磷酸基团固定在细铁丝上,然后把两条链平放在桌子上,用订书钉把配对的碱基两两连接在一起。
(5)形成DNA分子双螺旋结构模型:将两条链的末端分别与硬纸方块连接在一起,两手分别提起硬纸方块,轻轻旋转即可得到DNA分子双螺旋结构模型。
[迁移应用]
[典例3] (浙江七彩阳光联盟开学考)在制作DNA双螺旋结构模型时,如图为两个正确摆放的核苷酸模型。其中圆、五边形、长方形分别代表磷酸、五碳糖、含氮碱基,下列叙述正确的是( )
A.图中五边形代表核糖或者脱氧核糖
B.图中两个长方形分别代表嘌呤和嘧啶
C.图中圆和五边形通过磷酸二酯键相连
D.图中两个长方形用两个别针(代表氢键)连接,形成G-C碱基对第二节　遗传信息编码在DNA分子上
学习目标
1.简述DNA分子的组成。
2.掌握DNA分子的双螺旋结构与特点。
3.理解DNA分子中的碱基互补配对原则。
4.构建DNA分子双螺旋结构模型。
一、双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构
1.DNA分子的化学组成
(1)基本组成元素:C、H、O、N、P。
(2)基本单位。
2.DNA分子的结构特点
(1)DNA分子是由两条长链组成的,这两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。脱氧核糖和磷酸基团交替连接形成主链的基本骨架,排列在主链的外侧,碱基则位于主链内侧。
(2)DNA分子一条链上的核苷酸碱基总是跟另一条链上的核苷酸碱基互补配对,由氢键连接。其中,腺嘌呤与胸腺嘧啶通过2个氢键相连,鸟嘌呤与胞嘧啶通过3个氢键相连,这就是碱基互补配对原则。
(3)在DNA分子中,A(腺嘌呤)和T(胸腺嘧啶)的数目相等,G(鸟嘌呤)和C(胞嘧啶)的数目相等,但A+T的量不一定等于G+C的量,这就是DNA中碱基含量的卡伽夫法则。
(1)每个DNA分子中都含有1个游离的磷酸基团。(　×　)
提示:一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团,而环状DNA不存在游离的磷酸基团。
(2)DNA每条链中的碱基含量都遵循卡伽夫法则。(　×　)
提示:不是每条链,而是双链中的碱基含量遵循卡伽夫法则。
(3)DNA分子的两条链之间的碱基对通过氢键连接,DNA单链上相邻碱基以磷酸二酯键相连接。(　×　)
提示:DNA单链上相邻碱基是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接。
(4)若双链DNA分子中鸟嘌呤的比例是a,则腺嘌呤的比例一定也是a。(　×　)
提示:双链DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶数量相等,与腺嘌呤的数量不一定相等。
(5)制作DNA双螺旋结构模型需要用到6种不同形状、大小和颜色的物体。(　√　)
二、碱基排列顺序编码了遗传信息
1.DNA的特性
(1)多样性。
不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同,排列方式多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对,则碱基对的排列方式最多有4n种。
(2)特异性。
每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序,代表了特定的遗传信息。
2.应用
通过对DNA中核苷酸的序列分析,科学家可以判断各种生物在进化中的亲缘关系,医生可以对两个人的血缘关系做出参考性的结论,警察可以对案件中人物的身份进行鉴定等。
(1)碱基的排列顺序编码了遗传信息,遗传信息只存在于DNA中。(　×　)
提示:碱基的排列顺序编码了遗传信息,细胞的遗传信息存在于DNA中,而病毒的遗传物质是DNA或RNA,即病毒的遗传信息存在于DNA或RNA中。
(2)DNA双螺旋结构模型可以解释DNA的遗传信息储存在碱基序列中。(　√　)
(3)基因A与基因a的本质区别在于组成两种基因的核苷酸种类不同。(　×　)
提示:基因A与基因a的本质区别在于两种基因碱基的排列顺序不同。
任务一　对DNA分子结构的理解
1.DNA分子结构模型
(1)DNA分子双螺旋结构模型。
(2)模型解读。
④变与不变:DNA分子中,基本骨架固定不变,碱基对排列顺序千变万化。
⑤嘧啶环与嘌呤环:嘌呤为双环结构,嘧啶为单环结构。
⑥碱基互补配对原则与卡伽夫法则的比较。
a.碱基互补配对原则:A与T配对,G与C配对。
b.卡伽夫法则:在DNA分子中,A和T的数目相等,G和C的数目相等,但A+T的量不一定等于G+C的量。
2.对遗传信息的理解
(1)碱基排列顺序编码了遗传信息,DNA中碱基的不同排列顺序可以存储不同的遗传信息。
(2)不同DNA分子中,两条长链上的脱氧核糖与磷酸基团交替排列的顺序是稳定不变的,长链中的碱基对的数目及排列顺序是千变万化的。遗传信息储存在碱基对排列顺序中。
[迁移应用]
[典例1-1] 如图为DNA分子的结构示意图。下列叙述错误的是(　C　)
A.双链DNA分子中的A+T的量不一定等于G+C 的量
B.6为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
C.3为碱基对,DNA中的碱基之间都以氢键相连
D.双链DNA分子中4和5的数量比为1∶1
解析:双链DNA分子中,A=T、G=C,而A+T的量不一定等于G+C的量;根据碱基互补配对原则可知,2是胸腺嘧啶(T),则6是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸;3是碱基对,两条链的碱基之间通过氢键相连形成碱基对,DNA单链中相邻的碱基之间不以氢键相连;每一个脱氧核苷酸都含有一个磷酸,一个脱氧核糖,所以双链DNA分子中4磷酸和5脱氧核糖的数量比为1∶1。
[典例1-2] DNA指纹技术可用于亲子关系的鉴定,在帮助被拐卖的儿童找寻亲生父母的过程中起到重要作用。该技术利用的生物学原理可能是(　D　)
A.不同个体DNA分子的空间结构不同
B.不同个体DNA分子中,(A+G)/(T+C)的值不同
C.不同个体DNA分子中,碱基对的配对方式不同
D.不同个体DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同
解析:不同个体DNA分子的空间结构相同,都为双螺旋结构;不同个体DNA分子中A=T、G=C,(A+G)/(T+C)的值相同,都等于1;不同个体DNA分子中,碱基对的配对方式相同,都为A与T配对,G与C配对;不同个体DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同,使得个体具有差异性,可依据此进行亲子鉴定。
任务二　DNA分子中碱基数量的计算
双链DNA分子中碱基间的数量关系规律
根据图可得出,一条链中某碱基数目等于另一条链中与其配对的碱基数目,即A1=T2,T1=A2,C1=G2,G1=C2,并可进一步推导出以下规律:
规律1:互补的两种碱基数量相等,即A=T(A1+A2=T2+T1),C=G(C1+C2=G2+G1)。
规律2:双链DNA中,嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,即A+G=C+T。
规律3:任意两种不互补的碱基之和占总碱基的50%,如A+G=C+T=A+C=G+T=总碱基的50%。
规律4:一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和,如A1+T1=A2+T2。
规律5:配对的碱基之和的比例在两条单链和双链中都相等。如一条链中=n。
规律6:不配对的两种碱基之和的比值在两条单链中互为倒数。如一条链中。
规律7:不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
[迁移应用]
[典例2] 已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的(　D　)
A.32%和18% B.34%和18%
C.16%和34% D.34%和16%
解析:已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,则C=G=17%,A=T= 50%-17%=33%。其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,即T1=32%、C1=18%,根据碱基互补配对原则,双链DNA分子中,T=(T1+T2)÷2,计算可得T2=34%,同理,C2=16%。
任务三　制作DNA双螺旋结构模型
1.实验原理
(1)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
(2)DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。
(3)DNA分子两条链上的碱基按照碱基互补配对原则两两配对,并且以氢键连接。
2.实验步骤
(1)制作构成核苷酸的各基团。
(2)制备脱氧核苷酸模型:利用订书钉将磷酸基团、脱氧核糖、碱基连接起来。
(3)制备脱氧核苷酸长链:用订书钉把一个个脱氧核苷酸模型连接起来,形成一条多核苷酸的长链,根据碱基互补配对原则,制作一条与这条链完全互补的脱氧核苷酸长链。
(4)将两条核苷酸链互补配对:将脱氧核苷酸中的磷酸基团固定在细铁丝上,然后把两条链平放在桌子上,用订书钉把配对的碱基两两连接在一起。
(5)形成DNA分子双螺旋结构模型:将两条链的末端分别与硬纸方块连接在一起,两手分别提起硬纸方块,轻轻旋转即可得到DNA分子双螺旋结构模型。
[迁移应用]
[典例3] (浙江七彩阳光联盟开学考)在制作DNA双螺旋结构模型时,如图为两个正确摆放的核苷酸模型。其中圆、五边形、长方形分别代表磷酸、五碳糖、含氮碱基,下列叙述正确的是(　B　)
A.图中五边形代表核糖或者脱氧核糖
B.图中两个长方形分别代表嘌呤和嘧啶
C.图中圆和五边形通过磷酸二酯键相连
D.图中两个长方形用两个别针(代表氢键)连接,形成G-C碱基对
解析:题图中表示脱氧核苷酸,其中的五边形代表脱氧核糖;图中两个长方形代表含氮碱基,即嘌呤和嘧啶;一条链上两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连,图中的圆(磷酸)与五边形(脱氧核糖)之间不是磷酸二酯键;图中两个长方形用两个别针(代表氢键)连接,形成A-T碱基对。(共31张PPT)
第二节　遗传信息编码
在DNA分子上
[学习目标]
1.简述DNA分子的组成。
2.掌握DNA分子的双螺旋结构与特点。
3.理解DNA分子中的碱基互补配对原则。
4.构建DNA分子双螺旋结构模型。
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一、双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构
1.DNA分子的化学组成
(1)基本组成元素: 。
(2)基本单位。
C、H、O、N、P
脱氧核糖
腺嘌呤(A)
胸腺嘧啶(T)
脱氧核苷酸
2.DNA分子的结构特点
(1)DNA分子是由两条长链组成的,这两条长链按反向平行方式盘旋成
结构。 和磷酸基团交替连接形成主链的基本骨架,排列在主链的外侧, 则位于主链内侧。
(2)DNA分子一条链上的核苷酸碱基总是跟另一条链上的核苷酸碱基互补配对,由 连接。其中,腺嘌呤与胸腺嘧啶通过2个氢键相连,鸟嘌呤与胞嘧啶通过3个氢键相连,这就是 原则。
双螺旋
脱氧核糖
碱基
氢键
碱基互补配对
(3)在DNA分子中,A(腺嘌呤)和 的数目相等,G(鸟嘌呤)和
的数目相等,但A+T的量不一定等于G+C的量,这就是DNA中碱基含量的 法则。
T(胸腺嘧啶)
C(胞嘧啶)
卡伽夫
·思维点拨·
(1)每个DNA分子中都含有1个游离的磷酸基团。(　 　)
×
提示:一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团,而环状DNA不存在游离的磷酸基团。
(2)DNA每条链中的碱基含量都遵循卡伽夫法则。(　 　)
×
提示:不是每条链,而是双链中的碱基含量遵循卡伽夫法则。
(3)DNA分子的两条链之间的碱基对通过氢键连接,DNA单链上相邻碱基以磷酸二酯键相连接。(　 　)
×
提示:DNA单链上相邻碱基是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接。
(5)制作DNA双螺旋结构模型需要用到6种不同形状、大小和颜色的物体。
(　 　)
(4)若双链DNA分子中鸟嘌呤的比例是a,则腺嘌呤的比例一定也是a。(　 　)
×
提示:双链DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶数量相等,与腺嘌呤的数量不一定
相等。
√
二、碱基排列顺序编码了遗传信息
1.DNA的特性
(1)多样性。
不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同, 多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对,则碱基对的排列方式最多有 种。
(2)特异性。
每个特定的DNA分子都具有特定的 ,代表了特定的遗传信息。
排列方式
4n
碱基排列顺序
2.应用
通过对DNA中 分析,科学家可以判断各种生物在 中的亲缘关系,医生可以对两个人的血缘关系做出参考性的结论,警察可以对案件中人物的身份进行鉴定等。
核苷酸的序列
进化
·思维点拨·
(1)碱基的排列顺序编码了遗传信息,遗传信息只存在于DNA中。(　 　)
×
提示:碱基的排列顺序编码了遗传信息,细胞的遗传信息存在于DNA中,而病毒的遗传物质是DNA或RNA,即病毒的遗传信息存在于DNA或RNA中。
(2)DNA双螺旋结构模型可以解释DNA的遗传信息储存在碱基序列中。
( 　)
(3)基因A与基因a的本质区别在于组成两种基因的核苷酸种类不同。(　　)
√
×
提示:基因A与基因a的本质区别在于两种基因碱基的排列顺序不同。
攻难点·让我更出色
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任务一　对DNA分子结构的理解
1.DNA分子结构模型
(1)DNA分子双螺旋结构模型。
(2)模型解读。
④变与不变:DNA分子中,基本骨架固定不变,碱基对排列顺序千变万化。
⑤嘧啶环与嘌呤环:嘌呤为双环结构,嘧啶为单环结构。
⑥碱基互补配对原则与卡伽夫法则的比较。
a.碱基互补配对原则:A与T配对,G与C配对。
b.卡伽夫法则:在DNA分子中,A和T的数目相等,G和C的数目相等,但A+T的量不一定等于G+C的量。
2.对遗传信息的理解
(1)碱基排列顺序编码了遗传信息,DNA中碱基的不同排列顺序可以存储不同的遗传信息。
(2)不同DNA分子中,两条长链上的脱氧核糖与磷酸基团交替排列的顺序是稳定不变的,长链中的碱基对的数目及排列顺序是千变万化的。遗传信息储存在碱基对排列顺序中。
[迁移应用]
[典例1-1] 如图为DNA分子的结构示意图。下列叙述错误的是(　 　)
A.双链DNA分子中的A+T的量不一定等于G+C 的量
B.6为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
C.3为碱基对,DNA中的碱基之间都以氢键相连
D.双链DNA分子中4和5的数量比为1∶1
C
解析:双链DNA分子中,A=T、G=C,而A+T的量不一定等于G+C的量;根据碱基互补配对原则可知,2是胸腺嘧啶(T),则6是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸;3是碱基对,两条链的碱基之间通过氢键相连形成碱基对,DNA单链中相邻的碱基之间不以氢键相连;每一个脱氧核苷酸都含有一个磷酸,一个脱氧核糖,所以双链DNA分子中4磷酸和5脱氧核糖的数量比为1∶1。
[典例1-2] DNA指纹技术可用于亲子关系的鉴定,在帮助被拐卖的儿童找寻亲生父母的过程中起到重要作用。该技术利用的生物学原理可能是(　 　)
A.不同个体DNA分子的空间结构不同
B.不同个体DNA分子中,(A+G)/(T+C)的值不同
C.不同个体DNA分子中,碱基对的配对方式不同
D.不同个体DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同
D
解析:不同个体DNA分子的空间结构相同,都为双螺旋结构;不同个体DNA分子中A=T、G=C,(A+G)/(T+C)的值相同,都等于1;不同个体DNA分子中,碱基对的配对方式相同,都为A与T配对,G与C配对;不同个体DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同,使得个体具有差异性,可依据此进行亲子鉴定。
任务二　DNA分子中碱基数量的计算
双链DNA分子中碱基间的数量关系规律
根据图可得出,一条链中某碱基数目等于另一条链中与其配对的碱基数目,即A1=T2,T1=A2,C1=G2,G1=C2,并可进一步推导出以下规律:
规律1:互补的两种碱基数量相等,即A=T(A1+A2=T2+T1),C=G(C1+C2=G2+G1)。
规律2:双链DNA中,嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,即A+G=C+T。
规律3:任意两种不互补的碱基之和占总碱基的50%,如A+G=C+T=A+C=G+ T=总碱基的50%。
规律4:一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和,如A1+T1= A2+T2。
[迁移应用]
[典例2] 已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的(　 　)
A.32%和18% B.34%和18%
C.16%和34% D.34%和16%
D
解析:已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,则C=G= 17%,A=T=50%-17%=33%。其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,即T1=32%、C1=18%,根据碱基互补配对原则,双链DNA分子中, T=(T1+T2)÷2,计算可得T2=34%,同理,C2=16%。
任务三　制作DNA双螺旋结构模型
1.实验原理
(1)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
(2)DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。
(3)DNA分子两条链上的碱基按照碱基互补配对原则两两配对,并且以氢键连接。
2.实验步骤
(1)制作构成核苷酸的各基团。
(2)制备脱氧核苷酸模型:利用订书钉将磷酸基团、脱氧核糖、碱基连接
起来。
(3)制备脱氧核苷酸长链:用订书钉把一个个脱氧核苷酸模型连接起来,形成一条多核苷酸的长链,根据碱基互补配对原则,制作一条与这条链完全互补的脱氧核苷酸长链。
(4)将两条核苷酸链互补配对:将脱氧核苷酸中的磷酸基团固定在细铁丝上,然后把两条链平放在桌子上,用订书钉把配对的碱基两两连接在一起。
(5)形成DNA分子双螺旋结构模型:将两条链的末端分别与硬纸方块连接在一起,两手分别提起硬纸方块,轻轻旋转即可得到DNA分子双螺旋结构模型。
[迁移应用]
[典例3] (浙江七彩阳光联盟开学考)在制作DNA双螺旋结构模型时,如图为两个正确摆放的核苷酸模型。其中圆、五边形、长方形分别代表磷酸、五碳糖、含氮碱基,下列叙述正确的是(　 　)
A.图中五边形代表核糖或者脱氧核糖
B.图中两个长方形分别代表嘌呤和嘧啶
C.图中圆和五边形通过磷酸二酯键相连
D.图中两个长方形用两个别针(代表氢键)连接,形成G-C碱基对
B
解析:题图中表示脱氧核苷酸,其中的五边形代表脱氧核糖;图中两个长方形代表含氮碱基,即嘌呤和嘧啶;一条链上两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连,图中的圆(磷酸)与五边形(脱氧核糖)之间不是磷酸二酯键;图中两个长方形用两个别针(代表氢键)连接,形成A-T碱基对。第二节　遗传信息编码在DNA分子上
素养测练
基础达标练
题组一　DNA分子的结构特点
1.(宁波三锋教研联盟期中)如图表示脱氧核糖、表示碱基、表示磷酸基团,其中各部分连接正确的是( )
A　　 　　B
C　　 　　D
2.(湖州期中)DNA双螺旋结构两条链反向平行,其中一条DNA单链的序列是5'—GAATTC—3',那么它的互补链序列是( )
A.5'—CTTAAG—3'
B.5'—GAAUUC—3'
C.3'—GAATTC—5'
D.3'—CTTAAG—5'
题组二　制作DNA双螺旋结构模型
3.(浙江7月学考)DNA分子独特的结构使其能够满足作为遗传物质多样性、稳定性的要求。某DNA分子结构模型中的一个片段如图所示。图中表示脱氧核糖的是( )
A.a B.b C.c D.d
4.(浙江名校协作体开学考)某同学想制作一个双链DNA模型。下列关于构建模型的说法,正确的是( )
A.一般情况下,需要准备四种脱氧核苷酸
B.DNA分子中每个脱氧核糖上都只连接一个磷酸和一个碱基
C.两条脱氧核苷酸链中的碱基对,A与T之间形成三个氢键
D.DNA双螺旋结构碱基排列在外侧,骨架排列在内侧
5.如图是某同学制作的含4个碱基对的DNA平面结构模型。下列叙述错误的是( )
A.①为3'端,⑥为5'端
B.⑨⑩分别为鸟嘌呤和胸腺嘧啶
C.①②交替排列构成DNA分子的基本骨架
D.搭建脱氧核苷酸时,每个磷酸分子连着1个脱氧核糖
题组三　碱基排列顺序编码了遗传信息
6.(嘉兴八校期中)警察在侦查案件时,有时需要在案发现场提取关键物证,然后通过DNA化验拨开案件背后的“迷雾”,这是因为不同DNA分子携带的遗传信息不同,DNA携带的遗传信息储存在( )
A.氢键中
B.碱基的排列顺序中
C.磷酸二酯键中
D.脱氧核糖和磷酸基团交替连接
7.如图表示DNA分子结构的片段,下列有关叙述错误的是( )
A.磷酸基团和脱氧核糖交替连接构成DNA的基本骨架
B.⑤代表GC碱基对,互补配对的碱基间可形成氢键
C.基因中④结构的排列顺序代表遗传信息
D.双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性
题组四　分析DNA结构和有关计算
8.(舟山月考)分析一个DNA分子时,发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤,由此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的( )
A.20% B.30%
C.40% D.70%
9.(金华月考)一条双链DNA分子,G和C占全部碱基的44%,其中一条链的碱基中,26%是A,20%是C,那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比及双链DNA分子中碱基A所占的比例是( )
A.28%和22%、28%
B.30%和24%、28%
C.26%和20%、24%
D.30%和24%、26%
10.某基因片段含有400个碱基,其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列叙述正确的是( )
A.一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间以氢键连接
B.该基因片段另一条链上的4种碱基A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4
C.该基因片段中胞嘧啶脱氧核苷酸140个
D.该基因片段中碱基A+T的量始终等于C+G的量
11.如图是DNA分子结构模式图,请据图回答下列问题(题目中[　]内填图中序号)。
(1)写出4、5、6的名称:4.　　　　,5.　　　　,6.　　　　。
(2)DNA分子两条链上的碱基通过[　]　　　　连接起来。
(3)[　]　　　　　　是DNA的基本组成单位。
(4)由于[　]　　　　具有多种不同的排列顺序,因而构成了DNA的多样性。
(5)DNA在细胞内的空间构型为　　　　　　。
综合提升练
12.如果要搭建一长度为100个碱基对的DNA片段(其中胞嘧啶为30),则该活动的准备情况不正确的是( )
A.拼接后形成的两条长链中的核苷酸的个数不一定要相同
B.模型中CG碱基对和AT碱基对长度相同
C.需要准备6种不同形状和颜色的物体
D.需要准备70个代表胸腺嘧啶的物体
13.(宁波期中)图1是用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(TGCGTATTGG),下列说法错误的是( )
A.据图1推测,此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是5个
B.根据图1脱氧核苷酸链的碱基排列顺序,分析图2显示的脱氧核苷酸链的碱基序列为CCAGTGCGCC(从上往下排序)
C.图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中(A+G)/(T+C)都为1
D.若用35S标记某噬菌体,让其在不含35S的细菌中繁殖5代,则含有35S标记的噬菌体所占比例为50%
14.分析以下资料,回答下列问题。
　　资料1:在沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型之前,人们已经证实了DNA分子是由许多脱氧核苷酸构成的长链。细胞中的DNA并不以单链形式存在,而是由两条链结合形成的。
　　资料2:1951年,科学家卡伽夫研究不同生物的DNA时发现,DNA分子中嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数,即A的总数等于T的总数,G的总数等于C的总数,但(A+T)与(G+C)的比值是不固定的。
　　资料3:富兰克林等人对DNA晶体的X射线衍射图谱分析表明,DNA分子由许多“亚单位”组成,亚单位间距相等,而且整个DNA分子长链的直径是恒定的。
以上科学研究成果为1953年沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型奠定了基础。
请分析回答下列问题。
(1)资料1表明DNA分子是由两条　　　　　　　　组成的,其基本单位是　　　　　　。
(2)嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数,说明　 。
(3)A的总数等于T的总数,G的总数等于C的总数,说明　 。
(4)A与T的总数和G与C的总数的比值不固定,说明 　。
(5)富兰克林等人提出的DNA分子中的亚单位事实上是　　　　　;亚单位的间距都相等,而且DNA分子的直径是恒定的,这些特征表明　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)基于以上分析,沃森和克里克提出了碱基之间的对应关系是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,并成功地构建了DNA分子的双螺旋结构模型。 第二节　遗传信息编码在DNA分子上
素养测练
基础达标练
题组一　DNA分子的结构特点
1.(宁波三锋教研联盟期中)如图表示脱氧核糖、表示碱基、表示磷酸基团,其中各部分连接正确的是(　D　)
A　　 　　B
C　　 　　D
解析:构成DNA分子的脱氧核苷酸中不含碱基U;构成DNA分子的脱氧核苷酸中的磷酸基团和含氮碱基都连接在脱氧核糖上。
2.(湖州期中)DNA双螺旋结构两条链反向平行,其中一条DNA单链的序列是5'—GAATTC—3',那么它的互补链序列是(　D　)
A.5'—CTTAAG—3'
B.5'—GAAUUC—3'
C.3'—GAATTC—5'
D.3'—CTTAAG—5'
解析:一条DNA单链的序列是5'—GAATTC—3',根据碱基互补配对原则,G与C配对、A与T配对,DNA的两条链应为反向平行的,其配对后应为3'—CTTAAG—5'。
题组二　制作DNA双螺旋结构模型
3.(浙江7月学考)DNA分子独特的结构使其能够满足作为遗传物质多样性、稳定性的要求。某DNA分子结构模型中的一个片段如图所示。图中表示脱氧核糖的是(　B　)
A.a B.b C.c D.d
解析:分析题图可知,a表示磷酸基团,b表示脱氧核糖,c表示胞嘧啶或鸟嘌呤,d表示胸腺嘧啶或腺嘌呤。
4.(浙江名校协作体开学考)某同学想制作一个双链DNA模型。下列关于构建模型的说法,正确的是(　A　)
A.一般情况下,需要准备四种脱氧核苷酸
B.DNA分子中每个脱氧核糖上都只连接一个磷酸和一个碱基
C.两条脱氧核苷酸链中的碱基对,A与T之间形成三个氢键
D.DNA双螺旋结构碱基排列在外侧,骨架排列在内侧
解析:组成DNA的脱氧核苷酸有四种,所以一般情况下,需要准备四种脱氧核苷酸;DNA分子中,每个脱氧核糖均连一个碱基,而除3'端的脱氧核糖只连一个磷酸外,其他部位的脱氧核糖均连两个磷酸;两条脱氧核苷酸链中的碱基对,A与T之间形成两个氢键;DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接形成主链的基本骨架,排列在外侧,碱基排列在内侧。
5.如图是某同学制作的含4个碱基对的DNA平面结构模型。下列叙述错误的是(　A　)
A.①为3'端,⑥为5'端
B.⑨⑩分别为鸟嘌呤和胸腺嘧啶
C.①②交替排列构成DNA分子的基本骨架
D.搭建脱氧核苷酸时,每个磷酸分子连着1个脱氧核糖
解析:①⑥均为5'端;根据碱基互补配对原则可知,⑨⑩分别为鸟嘌呤和胸腺嘧啶;①磷酸、②脱氧核糖交替排列在DNA分子的外侧,构成DNA分子的基本骨架;一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成,搭建脱氧核苷酸时,每个磷酸分子只连接一个脱氧核糖。
题组三　碱基排列顺序编码了遗传信息
6.(嘉兴八校期中)警察在侦查案件时,有时需要在案发现场提取关键物证,然后通过DNA化验拨开案件背后的“迷雾”,这是因为不同DNA分子携带的遗传信息不同,DNA携带的遗传信息储存在(　B　)
A.氢键中
B.碱基的排列顺序中
C.磷酸二酯键中
D.脱氧核糖和磷酸基团交替连接
解析:DNA携带的遗传信息储存在碱基的排列顺序中,每个特定的DNA分子中具有特定的碱基排列顺序。
7.如图表示DNA分子结构的片段,下列有关叙述错误的是(　D　)
A.磷酸基团和脱氧核糖交替连接构成DNA的基本骨架
B.⑤代表GC碱基对,互补配对的碱基间可形成氢键
C.基因中④结构的排列顺序代表遗传信息
D.双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性
解析:磷酸基团和脱氧核糖交替连接排列在DNA分子的外侧,构成DNA的基本骨架;根据碱基互补配对原则可知,⑤代表GC碱基对,互补配对的碱基间可形成氢键;④为脱氧核苷酸,基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息;双螺旋结构使DNA分子具有较强的稳定性,DNA分子具有特异性的原因是每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序。
题组四　分析DNA结构和有关计算
8.(舟山月考)分析一个DNA分子时,发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤,由此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的(　C　)
A.20% B.30%
C.40% D.70%
解析:在一个DNA分子中,有30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤,即A=30%。根据碱基互补配对原则可知,T=A=30%,则C=G=50%-30%=20%。该DNA分子中鸟嘌呤所占的比例为20%,则该分子中一条链上鸟嘌呤占此链碱基总数的比例为0～40%。所以该分子中一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的40%。
9.(金华月考)一条双链DNA分子,G和C占全部碱基的44%,其中一条链的碱基中,26%是A,20%是C,那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比及双链DNA分子中碱基A所占的比例是(　B　)
A.28%和22%、28%
B.30%和24%、28%
C.26%和20%、24%
D.30%和24%、26%
解析:DNA分子中,互补碱基(G+C或A+T)相加,在每条链及双链中占比相同,因此分析此类题目,首先需要找出DNA分子(或单链)中互补碱基相加的占比,然后根据DNA分子中A=T、C=G,推出各碱基在DNA分子中的占比,进而再分析一条链上碱基的占比情况。本题中,G和C占全部碱基的44%,即C+G=44%,则C=G=22%、A=T=50%-22%=28%。又已知一条链的碱基中,A占26%,C占20%,即A1=26%、C1=20%,根据碱基互补配对原则,A=(A1+A2)÷2,则A2=30%,同理C2=24%。综上,互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比为30%和24%,双链DNA分子中碱基A所占的比例是28%。
10.某基因片段含有400个碱基,其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列叙述正确的是(　C　)
A.一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间以氢键连接
B.该基因片段另一条链上的4种碱基A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4
C.该基因片段中胞嘧啶脱氧核苷酸140个
D.该基因片段中碱基A+T的量始终等于C+G的量
解析:该基因片段的碱基对之间是以氢键相连,但一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接;根据碱基互补配对原则可知,该基因片段另一条链上的4种含氮碱基A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3;该基因片段中碱基总数为400个,C占比例为7/20,可算出C的数目为140个;因为A与T配对、C与G配对,所以该基因片段中的碱基A+G的量始终等于C+T的量。
11.如图是DNA分子结构模式图,请据图回答下列问题(题目中[　]内填图中序号)。
(1)写出4、5、6的名称:4.　　　　,5.　　　　,6.　　　　。
(2)DNA分子两条链上的碱基通过[　]　　　　连接起来。
(3)[　]　　　　　　是DNA的基本组成单位。
(4)由于[　]　　　　具有多种不同的排列顺序,因而构成了DNA的多样性。
(5)DNA在细胞内的空间构型为　　　　　　。
解析:题图为DNA分子结构模式图,其中1为胞嘧啶,2为腺嘌呤,3为鸟嘌呤,4为胸腺嘧啶,5为脱氧核糖,6为磷酸基团,7为脱氧核苷酸,8为碱基对,9为氢键,10为脱氧核苷酸单链。DNA分子两条链上的碱基通过[9]氢键连接起来。[7]脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位。由于[8]碱基对具有多种不同的排列顺序,因而构成了DNA的多样性。DNA在细胞内的空间构型为双螺旋结构。
答案:(1)胸腺嘧啶　脱氧核糖　磷酸基团
(2)9　氢键　(3)7　脱氧核苷酸　(4)8　碱基对
(5)双螺旋结构
综合提升练
12.如果要搭建一长度为100个碱基对的DNA片段(其中胞嘧啶为30),则该活动的准备情况不正确的是(　A　)
A.拼接后形成的两条长链中的核苷酸的个数不一定要相同
B.模型中CG碱基对和AT碱基对长度相同
C.需要准备6种不同形状和颜色的物体
D.需要准备70个代表胸腺嘧啶的物体
解析:DNA分子的两条链中核苷酸数相等,所以拼接时两条长链中的核苷酸的个数一定要相同;DNA分子中A与T配对,G与C配对,所以一个模型中CG碱基对和AT碱基对长度相同,以确保DNA分子的两条链是平行的;DNA是由磷酸基团、脱氧核糖和4种含氮碱基(A、T、C、G)构成的,所以需要准备6种不同形状和颜色的物体;已知该DNA片段的长度为100个碱基对,则该DNA需要200个碱基,因为A与T配对,G与C配对,所以A=T,由C=G=30,则A=T=(200-30×2)÷2=70(个)。
13.(宁波期中)图1是用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(TGCGTATTGG),下列说法错误的是(　D　)
A.据图1推测,此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是5个
B.根据图1脱氧核苷酸链的碱基排列顺序,分析图2显示的脱氧核苷酸链的碱基序列为CCAGTGCGCC(从上往下排序)
C.图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中(A+G)/(T+C)都为1
D.若用35S标记某噬菌体,让其在不含35S的细菌中繁殖5代,则含有35S标记的噬菌体所占比例为50%
解析:图1的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序是TGCGTATTGG,其中鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个,此链有一个C,推出互补链中还有一个G,此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是5个;根据图1脱氧核苷酸链的碱基排列顺序,分析图中碱基序列应从上向下读,且由左至右的顺序依次是ACGT,故图2显示的脱氧核苷酸链的碱基序列为CCAGTGCGCC;双链DNA中,碱基遵循互补配对原则,A=T、C=G,嘌呤数=嘧啶数,故图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中(A+G)与(T+C)的比值都为1;噬菌体侵染细菌过程,蛋白质外壳不会进入细菌内部,35S标记噬菌体的蛋白质外壳,若用35S标记某噬菌体,让其在不含35S的细菌中繁殖5代,则含有35S标记的噬菌体所占比例为0。
14.分析以下资料,回答下列问题。
　　资料1:在沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型之前,人们已经证实了DNA分子是由许多脱氧核苷酸构成的长链。细胞中的DNA并不以单链形式存在,而是由两条链结合形成的。
　　资料2:1951年,科学家卡伽夫研究不同生物的DNA时发现,DNA分子中嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数,即A的总数等于T的总数,G的总数等于C的总数,但(A+T)与(G+C)的比值是不固定的。
　　资料3:富兰克林等人对DNA晶体的X射线衍射图谱分析表明,DNA分子由许多“亚单位”组成,亚单位间距相等,而且整个DNA分子长链的直径是恒定的。
以上科学研究成果为1953年沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型奠定了基础。
请分析回答下列问题。
(1)资料1表明DNA分子是由两条　　　　　　　　组成的,其基本单位是　　　　　　。
(2)嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数,说明　 。
(3)A的总数等于T的总数,G的总数等于C的总数,说明　 。
(4)A与T的总数和G与C的总数的比值不固定,说明 　。
(5)富兰克林等人提出的DNA分子中的亚单位事实上是　　　　　;亚单位的间距都相等,而且DNA分子的直径是恒定的,这些特征表明　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)基于以上分析,沃森和克里克提出了碱基之间的对应关系是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,并成功地构建了DNA分子的双螺旋结构模型。
解析:资料1到资料3表明了当时科学界对DNA的认识:DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构。嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数,A的总数等于T的总数,G的总数等于C的总数,说明二者可能是分别对应的关系;A与T的总数和G与C的总数的比值不固定,则说明A与T之间的对应和C与G之间的对应是互不影响的;沃森和克里克提出了各碱基之间的对应关系是A与T配对,C与G配对,从而成功构建了DNA分子的双螺旋结构模型。
答案:(1)脱氧核苷酸长链　脱氧核苷酸
(2)DNA分子中嘌呤与嘧啶之间一一对应
(3)A与T一一对应,C与G一一对应
(4)A与T之间的对应和C与G之间的对应互不影响
(5)碱基对　DNA分子的空间结构非常规则
(6)A与T配对,C与G配对

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