第1章 第二节 核酸的分子结构 课件（共65张PPT）

(共65张PPT)
第二节　核酸的分子结构
1.概述DNA分子结构的主要特点。
2.通过对DNA分子双螺旋结构模型构建过程的交流和讨论，
认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。
3.制作DNA分子双螺旋结构模型。
学习目标
1.生命观念：基于对DNA分子的结构特点的理解，形成结
构与功能相适应的观念。
2.科学思维：理解DNA分子结构中的相关计算。
3.科学探究：动手制作模型，培养观察能力、动手能力及
空间想象力。
4.社会责任：认同科学家探索求真的科学精神，以及交流
合作，多学科交叉渗透等，对于科学的发展都具有重要
作用。
素养要求
内容索引
一、DNA是由两条多核苷酸链组成的双螺旋分子
二、DNA的碱基排列顺序编码了遗传信息
梳理网络　要语必背
随堂演练　知识落实
课时对点练
三、RNA是由多核苷酸组成的单链分子
四、制作DNA分子双螺旋结构模型
DNA是由两条多核苷酸链组成的双螺旋分子
01
梳理教材知识 夯实基础
1.核酸分子结构的探索历程
科学家 主要发现
科赛尔 用化学方法水解核酸，发现组成核酸的碱基有五种：_________________________________________
利文 发现了核酸中的核糖与脱氧核糖，指出了核酸中____
的排列顺序
鲍林 构建了 的结构模型
富兰克林和威尔金斯 提供了DNA晶体____________
沃森和克里克 构建了DNA双螺旋结构模型
腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶
磷酸
－糖－碱基
蛋白质分子
X射线衍射图
2.DNA分子的结构
(1)基本组成单位——脱氧核糖核苷酸
①种类： 种。
②组成：脱氧核糖核苷酸由 、 和 组成；碱基有四种，分别为 、 、 和 。
四
磷酸基团
脱氧核糖
碱基
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
(2)DNA分子的空间结构
①DNA分子双螺旋结构示意图
碱基
氢键
脱氧核糖—磷酸骨架
②DNA双螺旋结构的特点
a.DNA由两条具有方向性的多核苷酸链组成，两条多核苷酸链 __ 。
b. 与 交替连接，形成DNA分子多核苷酸链的骨架，排列在外侧， 排列在内侧。
c.DNA分子两条链上的碱基，按 原则形成碱基对，碱基对之间通过 连接，其中 通过两个氢键配对， 通过三个氢键配对。
DNA分子是由四种脱氧核糖核苷酸构成的长链，两条多核苷酸链按____
方式盘绕成双螺旋结构。
反向平行
脱氧核糖
磷酸基团
碱基
碱基互补配对
氢键
A与T
G与C
反向
平行
辨析易错易混 练前清障
(1)DNA中A与T碱基对所占的比例越高，该DNA稳定性越强(　　)
(2)1个DNA分子中1个磷酸与2个脱氧核糖相连，1个脱氧核糖与2个磷酸相连(　　)
(3)DNA单链中相邻的两个碱基通过氢键相连(　　)
(4)每个DNA分子中，脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数(　　)
×
×
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√
易错警示
准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式
思考延伸拓展 强化素养
回答有关碱基互补配对原则应用的问题：
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据
碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
请据此完成以下推论：
(1)A1＋A2＝ ；G1＋G2＝ 。
即双链中A＝ ，G＝ ，A＋G＝ ＝ ＝ _ ＝ (A＋G＋T＋C)。
规律一：双链DNA分子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。
T1＋T2
C1＋C2
T
C
T＋C
A＋C
T＋G
(2)A1＋T1＝ ；G1＋C1＝ 。
A2＋T2
G2＋C2
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，简记为“补则等”。
(3) 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，简记为“不补则倒”。
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。
DNA的碱基排列顺序编码了遗传信息
02
梳理教材知识 夯实基础
1.遗传信息：遗传信息是由 决定的。
2.遗传信息的特异性和多样性
(1) DNA分子具有 的碱基排列顺序，构成了遗传信息的特异性。
(2) 的DNA分子具有 的碱基排列顺序，构成了遗传信息的多样性。
3.基因：通常人们把具有一定 的DNA序列称为基因。DNA分子碱基的 编码了遗传信息。
碱基排列顺序
每一个
特定
不同
不同
遗传功能
排列顺序
辨析易错易混 练前清障
(1)DNA分子碱基的排列顺序编码了遗传信息(　　)
(2)基因中碱基对的数目与其多样性有关(　　)
(3)基因A和基因B的根本区别是这两种基因所含的脱氧核糖核苷酸的种类不同(　　)
√
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思考延伸拓展 强化素养
1.为什么一个含有2n个碱基的DNA分子有4n种碱基排列顺序，而不是42n种？
提示　因为一个DNA分子有两条链，两条链上的碱基互补配对，只要其中一条链上的碱基排列顺序确定，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了，故只考虑DNA分子中一条链上碱基的种类和排列顺序即可。
2.假设长度为17个碱基对的脱氧核糖核苷酸序列组成一个基因，那么这17个碱基对可以排列出大约多少种基因？这说明了基因的什么特性？
提示　417种基因；说明了基因的多样性。
3.假设人类基因组中第1号染色体上第1个基因由17个碱基对随机排列构成，那么你与你同桌相比，这个基因的脱氧核糖核苷酸序列完全相同的可能性为多少？这说明了基因的什么特点？
提示　1/(417×417)，完全相同的概率很小；说明了基因的特异性。
RNA是由多核苷酸组成的单链分子
03
梳理教材知识 夯实基础
1.RNA分子的结构
(1)RNA是由许多核苷酸聚合而成的具有 的多聚体。
(2)RNA与DNA的不同之处
①RNA通常是 链，有些区域也会形成 链结构。
②构成RNA的糖是 。
③核成RNA的四种碱基分别为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和____
； 和A可以通过氢键配对。
方向性
单
双
核糖
尿嘧
啶(U)
U
2.基因的概述：多数生物的基因是DNA分子的 ，有些病毒的基因在 分子上，如烟草花叶病毒、人类免疫缺陷病毒、寨卡病毒等，其遗传信息由 分子的碱基排列顺序编码。
功能片段
RNA
RNA
辨析易错易混 练前清障
(1)RNA分子都是单链，所以不含氢键(　　)
(2)基因的基本单位均为脱氧核糖核苷酸(　　)
(3)寨卡病毒的基因是RNA分子的功能片段(　　)
×
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√
思考延伸拓展 强化素养
已知多数生物的DNA是双链结构，也有个别生物的DNA是单链的。有人从三种生物中提取核酸，经分析它们的碱基比例如表所示：
生物 A G U T C
甲 25 24 0 32 19
乙 23 25 27 0 25
丙 31 19 0 31 19
据表分析回答下列问题：
(1)丙是 ，它代表大多数生物种类DNA分子的结构。
(2)从 生物提取的核酸为RNA。
(3) 为单链的DNA。
双链DNA
乙
甲
比较项目 DNA RNA
组成单位 基本组成单位不同 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
五碳糖不同 脱氧核糖 核糖
碱基不同 特有的是胸腺嘧啶(T) 特有的是尿嘧啶(U)
结构不同 规则的双螺旋结构 通常是单链，有些区域也会形成双链结构
归纳总结
RNA与DNA的比较
制作DNA分子双螺旋结构模型
04
梳理教材知识 夯实基础
1.原理
DNA由四种脱氧核糖核苷酸组成， 和 组成了DNA分子的骨架，构成了 平行长链。碱基通过互补配对排列在中间，两条反向平行的长链进一步形成 结构。
脱氧核糖
磷酸
反向
双螺旋
2.制作过程
(1)在硬纸或塑料片上画出碱基、脱氧核糖和磷酸基团的图形，用彩笔涂上相应的颜色，再用剪刀将画好的图形剪下来。
(2)将剪好的磷酸基团和碱基分别与脱氧核糖连接起来，制成一个个含不同碱基的 模型。
(3)用透明胶带将一个个脱氧核糖核苷酸模型连接起来，形成一条多核苷酸长链；按 原则制作另一条与之互补的多核苷酸长链。将两条链平放在桌子上，使两条链 平行，用透明胶带将配对的碱基连接好。
(4)将两条链的末端分别与塑料方块或硬纸片连接在一起，双手分别提起两端，轻轻旋转，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。
脱氧核糖核苷酸
碱基互补配对
反向
辨析易错易混 练前清障
(1)制作的DNA模型中含有两个游离的磷酸基团(　　)
(2)DNA分子中两条链的碱基的排列顺序是相同的(　　)
√
×
思考延伸拓展 强化素养
同学们构建的DNA分子模型是否完全相同？如果不同，有什么区别？
提示　不完全相同，不同同学构建的模型中碱基的排列顺序是不同的。
梳理网络　要语必背
05
1.DNA分子是由四种脱氧核糖核苷酸构成的长链，两条多核苷酸链按反向平行方式盘绕成双螺旋结构。
2.脱氧核糖和磷酸基团交替连接，形成DNA分子多核苷酸链的骨架，排列在外侧，碱基排列在内侧。
3.DNA分子两条链上的碱基，按碱基互补配对原则形成碱基对，碱基对之间通过氢键连接，A与T配对，G与C配对。
4.DNA分子碱基的排列顺序编码了遗传信息。
5.RNA通常是单链，有些区域也会形成双链结构。
6.多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
随堂演练　知识落实
06
1.组成DNA结构的基本成分是
①核糖　②脱氧核糖　③磷酸　④腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶　⑤胸腺嘧啶　⑥尿嘧啶
A.①③④⑤ B.①②④⑥
C.②③④⑤ D.②③④⑥
√
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解析　组成DNA的基本结构单位是脱氧核糖核苷酸，每个脱氧核糖核苷酸是由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成的。组成DNA的含氮碱基有A、T、G、C四种。
解析　DNA中存在T，不存在U，可排除A选项；
DNA分子的两条链是反向平行的，而不是B选项中同向的(依据两条链中脱氧核糖分析)；
A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，可排除C选项。
√
2.下列能正确表示DNA片段示意图的是
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3.下列关于RNA的叙述，错误的是
A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应
B.RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成
C.RNA参与构成核糖体
D.RNA参与构成细胞膜
解析　有些酶的化学本质为RNA；RNA的基本单位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和含氮碱基组成；rRNA参与构成核糖体。
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解析　DNA分子的多样性是指不同的DNA分子具有不同的碱基排列顺序，A、D错误；
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础，C正确；
含有200个碱基的DNA分子中，碱基对可能的排列方式最多有4100种，B错误。
4.下列有关DNA分子的多样性的叙述，正确的是
A.DNA分子的多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化
B.含有200个碱基的DNA分子，碱基对可能的排列方式有4200种
C.DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础
D.DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因
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解析　果蝇为真核生物，其基因是有遗传功能的DNA片段，组成白眼基因片段的基本单位是脱氧核糖核苷酸，有4种碱基，4种脱氧核糖核苷酸，D项错误。
5.如图是果蝇某染色体上的白眼基因示意图，下列叙述不正确的是
A.白眼基因片段中，含有成百上千个脱氧核糖核苷酸
B.白眼基因是有遗传功能的DNA片段
C.白眼基因的碱基排列顺序编码了遗传信息
D.白眼基因片段中有5种碱基、8种核苷酸
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6.如图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图，请回答下列问题：
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(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。
6
磷酸、脱氧核糖、四种碱基
脱氧核糖
脱氧核糖核苷酸
氧
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(3)由乙连接成丙的过程，需考虑的主要有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基团，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。
(4)丙到丁过程体现了DNA分子________的特点，丁中排在外侧的物质是_____________________________。
反向
磷酸基团
反向平行
(双)螺旋
交替连接的脱氧核糖和磷酸基团
课时对点练
07
解析　DNA分子的结构特点是DNA分子是由两条反向平行的多核苷酸链盘绕而成的；在这两条多核苷酸链上脱氧核糖和磷酸交替连接，是稳定不变的，它们排列在外侧，构成基本骨架；碱基对排列在内侧，其顺序可以改变。
A组　基础对点练
题组一　DNA是由两条多核苷酸链组成的双螺旋分子
1.在DNA分子的两条多核苷酸链上排列顺序稳定不变的物质是
A.四种脱氧核糖核苷酸 B.脱氧核糖和磷酸
C.碱基对 D.脱氧核苷
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2.(2019·河北张家口高一下期末)下列表示某同学制作的脱氧核糖核苷酸结构模型( 表示脱氧核糖、 表示碱基、 表示磷酸基团)，其中正确的是
解析　DNA分子中不含碱基U，A错误；
磷酸和含氮碱基都连接在脱氧核糖上，且分别位于脱氧核糖的两侧，B、D错误。
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3.下列有关真核细胞中核DNA分子的说法，错误的是
A.每个DNA分子均含有两个游离的磷酸基团
B.DNA分子中脱氧核糖一般能与两个磷酸分子相连
C.磷酸和脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架
D.一条多核苷酸链中，相邻的A、T碱基以氢键连接
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解析　一条多核苷酸链中，相邻的A、T碱基以“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，氢键连接的是两条互补配对的多核苷酸链上的互补碱基，D错误。
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4.如图所示为DNA的结构示意图，对该图的正确描述是
A.②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
B.①②③构成一个胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
C.④所指碱基占的比例越大，DNA分子越稳定
D.DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
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解析　DNA分子的基本骨架是由脱氧核
糖和磷酸基团交替连接而成的，A错误；
②③⑨组成一个胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，
B错误；
氢键越多，DNA分子越稳定，A与T之间有2个氢键，C与G之间有三个氢键，因此C与G所占比例越大，DNA分子越稳定，C错误；
根据碱基互补配对原则，⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T，D正确。
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5.如果DNA的一条链为5′—CGCAACTAC—3′，那么其互补链为
A.5′—GUAGUUGCG—3′ B.5′—AUACCAGCA—3′
C.5′—ATACCAGCA—3′ D.5′—GTAGTTGCG—3′
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解析　基因通常是有遗传功能的DNA片段，其基本单位为脱氧核糖核苷酸，但部分RNA病毒的基因是有遗传功能的RNA片段，其基本单位是核糖核苷酸，A正确，B、D错误；
组成基因的碱基总数少于组成DNA分子的碱基总数，C错误。
题组二　DNA的碱基排列顺序编码了遗传信息
6.下列有关生物体基因的叙述，正确的是
A.基因通常是有遗传功能的脱氧核糖核苷酸序列
B.所有生物基因的基本单位都是脱氧核糖核苷酸
C.组成基因的碱基数量多于组成DNA分子的碱基数量
D.基因与DNA是同一物质在不同时期的两种名称
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7.由60个脱氧核糖核苷酸组成的DNA分子片段，可因其脱氧核糖核苷酸的排列顺序不同携带不同的遗传信息，其种类最多可达
A.430 B.460 C.604 D.304
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解析　含有60个脱氧核糖核苷酸的DNA分子片段，只有30对脱氧核糖核苷酸，所以脱氧核糖核苷酸的排列方式有430种，即最多可以编码430种不同的遗传信息，故选A。
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8.决定DNA分子特异性的因素是
A.两条长链上的脱氧核糖与磷酸基团的交替排列顺序是稳定不变的
B.构成DNA分子的脱氧核糖核苷酸只有四种
C.严格的碱基互补配对原则
D.每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序
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题组三　RNA是由多核苷酸组成的单链分子
9.与DNA分子相比，RNA分子特有的碱基是
A.鸟嘌呤(G) B.胞嘧啶(C)
C.尿嘧啶(U) D.腺嘌呤(A)
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10.下列哪项是DNA和RNA共同具有的
A.双螺旋结构 B.脱氧核糖
C.尿嘧啶 D.腺嘌呤
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解析　具有双螺旋结构的是DNA，RNA一般不具有；脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖；尿嘧啶是RNA中特有的碱基；腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的碱基。
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11.某生物的碱基组成是嘌呤碱基占碱基总数的60%，嘧啶碱基占碱基总数的40%，则它不可能是
A.棉花 B.绵羊
C.T2噬菌体 D.烟草花叶病毒
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B组　综合强化练
解析　棉花和绵羊体内有DNA和RNA，其嘌呤碱基数与嘧啶碱基数不一定相等；烟草花叶病毒只含单链RNA，嘌呤碱基数和嘧啶碱基数不一定相等；而T2噬菌体只含双链DNA，其嘌呤碱基数和嘧啶碱基数一定相等。
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12.在一个双链DNA中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键。则下列有关叙述正确的是
①脱氧核糖核苷酸数＝磷酸数＝碱基数＝m
②碱基之间的氢键数为(3m－2n)/2
③一条链中A＋T的数量为n
④G的数量为m－n
A.①②③④ B.②③④ C.③④ D.①②③
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解析　每个脱氧核糖核苷酸分子都含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基，所以脱氧核糖核苷酸数＝磷酸数＝碱基数＝m，①正确；
因为A和T之间有2个氢键、C和G之间有3个氢键，根据碱基互补配对原则，A＝T＝n，则C＝G＝(m－2n)/2，所以碱基之间的氢键数为2n＋3(m－2n)/2＝(3m－2n)/2，②正确，④错误；
双链DNA中，A＝T＝n，则根据碱基互补配对原则，一条链中A＋T的数量为n，③正确。故选D。
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13.分析一个DNA分子时，发现含有30%的腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，因此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的
A.20% B.30% C.40% D.70%
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14.分析某生物的双链DNA分子，发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64%，又知一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30%，则另一条链中腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是
A.17% B.32% C.34% D.50%
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解析　腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64%，则二者之和在一条链中的比例也是64%，又知一条链中腺嘌呤占该链全部碱基的30%，所以这一条链中胸腺嘧啶占该链全部碱基的64%－30%＝34%，另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基的34%，占整个DNA分子碱基的17%。
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解析　胞嘧啶与鸟嘌呤含量越高，DNA分子就越稳定，也越能耐高温。含腺嘌呤17%的样品，其胞嘧啶含量为33%，则胞嘧啶和鸟嘌呤含量为33%×2＝66%；含腺嘌呤22%的样品，其胞嘧啶含量为28%，则胞嘧啶和鸟嘌呤含量为28%×2＝56%；含腺嘌呤30%的样品，其胞嘧啶含量为20%，则胞嘧啶和鸟嘌呤含量为20%×2＝40%；含腺嘌呤38%的样品，其胞嘧啶含量为12%，则胞嘧啶和鸟嘌呤含量为12%×2＝24%。综上所述，A项符合题意。
15.(2020·浙江省诸暨中学高一期中)现有4种DNA样品，根据样品中碱基的含量判断，最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是
A.含腺嘌呤17%的样品 B.含腺嘌呤22%的样品
C.含腺嘌呤30%的样品 D.含腺嘌呤38%的样品
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16.(2020·荆州沙市中学月考)下列从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是
A.碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
B.碱基特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性
C.一个含2 000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式有41 000种
D.人体内控制β-珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对排列方式
有41 700种
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解析　β-珠蛋白基因的碱基对排列顺序是特定的，其碱基对排列方式应只有一种。
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17.某同学用纸片、细线等材料及剪刀、针等工具制作了一个DNA双螺旋结构模型。回答下列与模型制作有关的问题：
(1)下图是该同学剪出来的一些小纸片，若C代表碱基，则A和B分别代表什么？
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磷酸
脱氧核糖
解析　通常用圆圈表示磷酸，用五边形表示脱氧核糖，而4种碱基形状各不相同。
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解析　画图时要注意：脱氧核糖的1号碳原子上连碱基，5号碳原子上连磷酸，3号碳原子上连另一个脱氧核苷酸的磷酸。
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(2)如果用线段的条数表示碱基对之间氢键的数目，请用线条连接下列碱基对。
答案　
解析　G和C之间靠3个氢键连接，A和T之间有2个氢键。
(3)请画出含三个脱氧核苷酸的DNA单链图。
答案　
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18.如图甲是用DNA测序仪测出的某DNA片段上一条多核苷酸链中的碱基排列顺序(TGCGTATTGG)，请回答下列问题：
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(1)据图甲推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸的数量是___个。
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解析　图甲中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸的数量是4个，胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的数量是1个，根据碱基互补配对原则，其互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸。
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(2)根据图甲中多核苷酸链中的碱基排列顺序，推测图乙中显示的多核苷酸链的碱基排列顺序为______________(从上往下)。
CCAGTGCGCC
解析　看清楚图甲中各列所示的碱基种类是读出多核苷酸链碱基序列的关键。
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解析　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；不同的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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(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。
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嘌呤数等于嘧啶数
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本课结束