第2节 DNA的结构
基础巩固
1.DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是( )。
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验 ②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱 ③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等 ④艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明DNA是遗传物质
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
1.B 【解析】赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质,艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明了DNA是遗传物质,但都不能为DNA双螺旋结构模型构建提供依据,①④不符合题意;富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱为DNA双螺旋结构模型的构建提供了依据,②符合题意;查哥夫发现的DNA中嘌呤(A+G)含量与嘧啶(T+C)含量相等为DNA双螺旋结构模型的构建提供了依据,③符合题意。
2.下图为DNA单链的结构图,下列叙述错误的是( )。
A.能构成一个完整脱氧核苷酸的是图中的a和b
B.图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个
C.各脱氧核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
D.从碱基组成上看,该链缺少的碱基是T
2.A 【解析】1分子脱氧核苷酸由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成,b中磷酸与脱氧核糖不属于同一个脱氧核苷酸分子,A错误;由题图可知,每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连,B正确;脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键(图中③)相连形成脱氧核苷酸链,C正确;脱氧核糖核苷酸根据碱基不同分为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸,因此从碱基组成上看,该链缺少的是胸腺嘧啶,即缺少碱基T,D正确。
3.下面关于DNA分子结构的叙述,不正确的是( )。
A.DNA分子中脱氧核糖与磷酸的数量比为1∶1
B.DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数之比为1∶1
C.DNA两条链上的碱基以氢键相连,且A与T配对,G与C配对
D.DNA分子长链的每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基
3.D 【解析】DNA的基本组成单位为脱氧核苷酸,一分子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,所以DNA分子中脱氧核糖与磷酸的数量比为1∶1,A正确;由于嘌呤和嘧啶互补配对,所以DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数之比为1∶1,B正确;DNA分子长链结束部位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两个磷酸和一个碱基,D错误。
4.下列是脱氧核苷酸的结构图,正确的是( )。
A B C D
4.D 【解析】组成脱氧核苷酸的各种分子间正确的连接方式是磷酸—脱氧核糖—含氮碱基,并且含氮碱基应连接在脱氧核糖的1号碳原子上,磷酸连接在脱氧核糖的5号碳原子上。
5.人乳头瘤病毒(HPV)是一种很小的DNA病毒,其DNA是一个闭环双链DNA分子,下列有关HPV基因组DNA的说法,正确的是( )。
A.基本骨架由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基交替排列而成
B.彻底水解会产生四种脱氧核苷酸
C.每条链上的脱氧核糖均与两个磷酸基团相连
D.若该DNA分子一条链上A碱基占15%,则其互补链上A碱基占35%
5.C 【解析】脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成了HPV基因组DNA的基本骨架,A错误;HPV基因组DNA初步水解的产物是四种脱氧核苷酸,彻底水解的产物是脱氧核糖、磷酸和4种含氮碱基,B错误;HPV基因组DNA是闭环双链DNA分子,其首尾相连,每条链上的脱氧核糖均与两个磷酸基团相连,C正确;根据碱基互补配对原则,DNA分子两条链上的腺嘌呤与胸腺嘧啶互补配对,由于不知道这条链上胸腺嘧啶的含量,因此不能确定其互补链上的腺嘌呤的含量,D错误。
6.在DNA分子的一条单链中,相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的 ( )。
A.氢键
B.脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖
C.肽键
D.磷酸—脱氧核糖—磷酸
6.B 【解析】DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸,一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成,其连接方式如图所示,含氮碱基连接在脱氧核糖的1号碳原子上,因此DNA单链中,相邻碱基应通过两个脱氧核糖和一个磷酸连接。
7.下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图,请回答下面的问题:
(1)在制作模型前进行的设计中,甲处应考虑准备 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,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)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)丙到丁的过程体现了DNA分子 的特点,丁中排在外侧的物质是 。
7.(1)6 磷酸、脱氧核糖、4种碱基 脱氧核糖
(2)脱氧核苷酸 氧 3 (3)反向 磷酸 反向平行 (4)双链间的碱基配对不遵循碱基互补配对原则 (5)双螺旋结构 交替连接的脱氧核糖和磷酸
【解析】(1)DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸,一分子脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成的,因此制作DNA模型时应准备6种材料,它们分别是磷酸、脱氧核糖和4种碱基,其中脱氧核糖可用五边形材料来表示。(2)乙表示DNA分子的基本组成单位——脱氧核苷酸,其中a位置为氧元素。一分子脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成的,因此制作一个乙用到了3种材料。(3)DNA分子中的两条链反向平行,若一条链的下端是磷酸,则另一条链的上端应该也是磷酸,这样可以体现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分子双螺旋结构的特点,丁中排在外侧的物质是交替连接的脱氧核糖和磷酸。
拓展提升
8.在DNA的双螺旋结构中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键,胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四种长度相同的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.含胸腺嘧啶32%的样品
B.含腺嘌呤17%的样品
C.含腺嘌呤30%的样品
D.含胞嘧啶15%的样品
8.B 【解析】DNA中氢键的多少决定了其稳定性的高低。一般来说,氢键数目越多,DNA的稳定性越高,所以在高温环境中生活的生物,其DNA的双螺旋结构中一般含有更多的氢键。B选项中,腺嘌呤占17%,则鸟嘌呤占33%,鸟嘌呤和胞嘧啶就占66%;A、C、D选项中,鸟嘌呤和胞嘧啶分别占36%、40%、30%。因此含腺嘌呤17%的DNA样品中所含氢键数目最多,最可能来自嗜热菌,B符合题意。
9.某小组用下图所示卡片搭建DNA分子结构模型,其中“P”有30个,“C”有10个,以下说法正确的是( )。
A.“D”表示核糖
B.“T”表示尿嘧啶
C.若要充分利用“P”和“C”,则需60个“D”
D.若要充分利用“P”和“C”,则需5个“A”
9.D 【解析】“D”代表脱氧核糖,“T”代表胸腺嘧啶,A、B错误;已知“P”有30个,“C”有10个,若要充分利用“P”和“C”,则最多可形成一个含30个脱氧核苷酸的DNA片段,则需要“D”30个,“A”5个,C错误,D正确。
10.下图表示有关DNA分子中的部分关系,判断正确的是( )。
A.若x、y分别表示DNA两条互补链中(A+G)/(T+C)的值,则符合甲曲线变化
B.若x、y分别表示DNA两条互补链中(G+T)/(A+C)的值,则符合甲曲线变化
C.若x、y分别表示DNA两条互补链中(A+T)/(G+C)的值,则符合乙曲线变化
D.若x、y分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的值,则符合乙曲线变化
10.C 【解析】DNA两条互补链中(A+G)/(T+C)的值互为倒数,不符合甲曲线变化,A错误;DNA两条互补链中(G+T)/(A+C)的值互为倒数,不符合甲曲线变化,B错误;根据碱基互补配对原则,DNA两条互补链中(A+T)/(G+C)的值是相等的,此情况符合乙曲线变化,C正确;由于DNA中A=T,G=C,A+G=T+C,嘌呤=嘧啶,嘌呤/嘧啶的值始终等于1,但DNA一条链中嘌呤/嘧啶的值不确定,D错误
11.下图是DNA片段的结构图,请据图回答下列问题:
(1)图甲是DNA片段的 结构,图乙是DNA片段的 结构。
(2)从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由 和 交替连接形成的;排列在内侧的是 ,DNA中的这种结构决定了DNA分子结构的 性。
(3)连接碱基对的化学键是 键,碱基配对的方式是严格的,即 、 配对。
(4)从图甲可以看出组成DNA分子的两条链的方向是 的,从图乙中可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成 结构。
11.(1)平面 立体 (2)脱氧核糖 磷酸 碱基对 稳定 (3)氢 A与T G与C (4)反向平行 规则的双螺旋
【解析】DNA由两条链螺旋而成,两条链反向平行。磷酸和脱氧核糖交替连接排列在链的外侧,形成基本骨架,含氮碱基通过氢键相连,遵循碱基互补配对原则。
挑战创新
12.eccDNA是一类独立于染色体外的环状DNA分子,与染色体结构相比,呈环状,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与两个磷酸分子相连
C.脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧构成该DNA的基本骨架
D.该DNA分子5'-端有游离的磷酸基团,3'-端有羟基
12.D 【解析】eccDNA分子是双链,双链DNA分子中,碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则,且互补配对的碱基数目彼此相等,即A=T,C=G,因此双链DNA所含的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数,A正确;eccDNA分子呈环状,脱氧核苷酸首尾相连,所以该DNA分子中每个脱氧核糖都与两个磷酸分子相连,B正确;eccDNA分子是双链,双链DNA分子中都是脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,C正确;eccDNA分子呈环状,脱氧核苷酸首尾相连,每一条单链相邻的脱氧核苷酸在3'-端与5'-端形成磷酸二酯键,因此该DNA分子5'-端没有游离的磷酸基团,3'-端没有羟基,D错误。
13.DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用,可用于亲子鉴定、侦查罪犯等方面。请思考并回答下列有关DNA指纹技术的问题:
(1)DNA亲子鉴定中,DNA探针必不可少。DNA探针是一种已知碱基顺序的DNA片段。请问用DNA探针检测基因所用的原理是 。现在已知除了同卵双生双胞胎外,每个人的DNA都是独一无二的,就好像指纹一样,这说明 。
(2)DNA指纹技术可应用于尸体的辨认工作中,煤矿瓦斯爆炸事故中尸体的辨认就可借助DNA指纹技术。
①下表所示为分别从尸体和死者生前的生活用品中提取的某条染色体上同一区段DNA单链的碱基序列,根据碱基配对情况判断(不考虑基因突变),A、B、C三组DNA中不是同一人的是 组。
组别 A组 B组 C组
尸体中的DNA碱基序列 ACTGACGGTT GGCTTATCGA GCAATCGTGC
家属提供的DNA碱基序列 TGACTGCCAA CCGAATAGCA CGGTAAGACG
②为什么从尸体与死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取的DNA可以完全互补配对 。
13.(1)碱基互补配对原则和DNA分子的特异性 DNA分子具有多样性和特异性 (2)①B、C ②人体所有细胞均由一个受精卵经有丝分裂产生,细胞核中均含有相同的遗传物质(或DNA)
【解析】(1)DNA探针检测基因依据的是碱基互补配对原则和DNA分子的特异性。每个人的DNA都是独一无二的,说明DNA分子具有多样性;每个人又有特定的DNA序列,说明DNA分子具有特异性。(2)①分析表格数据可知,A组尸体中的DNA碱基序列和家属提供的DNA碱基序列能完全进行互补配对,但B组与C组的不能完全配对,说明B、C组不是同一个人的DNA。②一个人的所有细胞都来自同一个受精卵的有丝分裂,家属提供的死者生前物品上的DNA与死者尸体中的DNA相同,碱基可以完全互补配对。第2节 DNA的结构
基础巩固
1.DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是( )。
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验 ②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱 ③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等 ④艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明DNA是遗传物质
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
2.下图为DNA单链的结构图,下列叙述错误的是( )。
A.能构成一个完整脱氧核苷酸的是图中的a和b
B.图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个
C.各脱氧核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
D.从碱基组成上看,该链缺少的碱基是T
3.下面关于DNA分子结构的叙述,不正确的是( )。
A.DNA分子中脱氧核糖与磷酸的数量比为1∶1
B.DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数之比为1∶1
C.DNA两条链上的碱基以氢键相连,且A与T配对,G与C配对
D.DNA分子长链的每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基
4.下列是脱氧核苷酸的结构图,正确的是( )。
A B C D
5.人乳头瘤病毒(HPV)是一种很小的DNA病毒,其DNA是一个闭环双链DNA分子,下列有关HPV基因组DNA的说法,正确的是( )。
A.基本骨架由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基交替排列而成
B.彻底水解会产生四种脱氧核苷酸
C.每条链上的脱氧核糖均与两个磷酸基团相连
D.若该DNA分子一条链上A碱基占15%,则其互补链上A碱基占35%
6.在DNA分子的一条单链中,相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的 ( )。
A.氢键
B.脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖
C.肽键
D.磷酸—脱氧核糖—磷酸
7.下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图,请回答下面的问题:
(1)在制作模型前进行的设计中,甲处应考虑准备 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,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)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)丙到丁的过程体现了DNA分子 的特点,丁中排在外侧的物质是 。
拓展提升
8.在DNA的双螺旋结构中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键,胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四种长度相同的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.含胸腺嘧啶32%的样品
B.含腺嘌呤17%的样品
C.含腺嘌呤30%的样品
D.含胞嘧啶15%的样品
9.某小组用下图所示卡片搭建DNA分子结构模型,其中“P”有30个,“C”有10个,以下说法正确的是( )。
A.“D”表示核糖
B.“T”表示尿嘧啶
C.若要充分利用“P”和“C”,则需60个“D”
D.若要充分利用“P”和“C”,则需5个“A”
10.下图表示有关DNA分子中的部分关系,判断正确的是( )。
A.若x、y分别表示DNA两条互补链中(A+G)/(T+C)的值,则符合甲曲线变化
B.若x、y分别表示DNA两条互补链中(G+T)/(A+C)的值,则符合甲曲线变化
C.若x、y分别表示DNA两条互补链中(A+T)/(G+C)的值,则符合乙曲线变化
D.若x、y分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的值,则符合乙曲线变化
11.下图是DNA片段的结构图,请据图回答下列问题:
(1)图甲是DNA片段的 结构,图乙是DNA片段的 结构。
(2)从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由 和 交替连接形成的;排列在内侧的是 ,DNA中的这种结构决定了DNA分子结构的 性。
(3)连接碱基对的化学键是 键,碱基配对的方式是严格的,即 、 配对。
(4)从图甲可以看出组成DNA分子的两条链的方向是 的,从图乙中可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成 结构。
挑战创新
12.eccDNA是一类独立于染色体外的环状DNA分子,与染色体结构相比,呈环状,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与两个磷酸分子相连
C.脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧构成该DNA的基本骨架
D.该DNA分子5'-端有游离的磷酸基团,3'-端有羟基
13.DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用,可用于亲子鉴定、侦查罪犯等方面。请思考并回答下列有关DNA指纹技术的问题:
(1)DNA亲子鉴定中,DNA探针必不可少。DNA探针是一种已知碱基顺序的DNA片段。请问用DNA探针检测基因所用的原理是 。现在已知除了同卵双生双胞胎外,每个人的DNA都是独一无二的,就好像指纹一样,这说明 。
(2)DNA指纹技术可应用于尸体的辨认工作中,煤矿瓦斯爆炸事故中尸体的辨认就可借助DNA指纹技术。
①下表所示为分别从尸体和死者生前的生活用品中提取的某条染色体上同一区段DNA单链的碱基序列,根据碱基配对情况判断(不考虑基因突变),A、B、C三组DNA中不是同一人的是 组。
组别 A组 B组 C组
尸体中的DNA碱基序列 ACTGACGGTT GGCTTATCGA GCAATCGTGC
家属提供的DNA碱基序列 TGACTGCCAA CCGAATAGCA CGGTAAGACG
②为什么从尸体与死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取的DNA可以完全互补配对 。
