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DNA的结构
知识梳理·填准记牢
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．构建者：____________。
2．构建过程
沃森和克里克
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
DNA双螺旋结构
二、DNA的结构
1．结构图示
2．图示解读
(1)平面结构
C、H、O、N、P
碱基
脱氧核糖
磷酸
脱氧核苷酸
(2)空间结构
反向平行
3′端到5′端
磷酸
碱基
氢键
胸腺嘧啶
鸟嘌呤
三、制作DNA双螺旋结构模型
目的要求 通过制作________________模型，加深对DNA结构特点的认识和理解
实验原理 DNA的脱氧核苷酸双链反向________，磷酸与____________交替连接，排列在外侧，碱基排列在内侧，互补配对，并通过________相连
制作程序
DNA双螺旋结构
平行
脱氧核糖
氢键
双螺旋
知识应用·强化落实
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型过程中，碱基配对方式经历了相同碱基配对到嘌呤与嘧啶配对的过程。( )
(2)组成DNA分子的基本单位是4种脱氧核苷酸，其中所含的碱基是A、U、G、C。( )
√
×
解析：U(尿嘧啶)只在RNA中含有，DNA中特有的是T(胸腺嘧啶)。
(3)在DNA中一定存在如下关系：C＝T，A＝G。( )
(4)双链DNA中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。( )
(5)DNA中A与T碱基对所占的比例越高，该DNA稳定性越强。( )
×
解析：在DNA分子双链上，A和T配对，C与G配对，一定存在的关系：A＝T，G＝C。
×
解析：双链DNA中大多数磷酸与2个五碳糖连接，但位于末端的磷酸只与1个五碳糖连接。
×
(6)DNA两条链上的碱基通过氢键相连。( )
(7)每个DNA分子中，脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数。( )
(8)DNA中的氢键数目和碱基数目一定相等。( )
√
√
×
解析：A—T碱基对中有2个氢键、G—C碱基对中有3个氢键，氢键数目和碱基数目不相等。
学习主题一 DNA双螺旋结构模型的构建及DNA结构和特点
任务驱动
任务一 仔细阅读教材P48～49沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的过程，探究下列问题：
1．DNA的两条单链由位于内侧的碱基连接而成还是由“脱氧核糖—磷酸”的基本骨架连接而成？请结合资料一判断(在科学的模型下画“√”，反之画“×”)。
资料一 嘌呤和嘧啶碱基具有疏水性，脱氧核糖和磷酸具有亲水性。
×
√
2．两条链中的碱基排列在内侧，是相同的碱基两两相连吗？请结合资料二、三分析：
资料二 DNA螺旋的直径是固定的，均为2 nm。
资料三 嘌呤和嘧啶的分子结构图。
结论：不是相同的碱基两两相连，应是 。
嘌呤与嘧啶相连
3．请根据查哥夫碱基数据表猜测应是哪两种碱基配对？
结论： 。
来源 碱基的相对含量
腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T
人 30.9 19.9 19.8 29.4
牛 27.9 22.7 22.1 27.3
酵母菌 31.3 18.7 17.1 32.9
结核分枝杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6
A与T配对，G与C配对
任务二 如图是DNA片段的结构图，图甲为平面结构，图乙为双螺旋结构。
1．该DNA分子中一个磷酸与几个脱氧核糖相连？一个脱氧核糖与几个磷酸相连？一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过什么相连？
2．该DNA分子中两条链的碱基通过什么相连？该片段中有几个游离的磷酸基团？
提示：一个或两个；一个或两个；“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”。
提示：氢键；2个。
3．为什么DNA分子中G与C碱基所占的比例越高，DNA分子结构的稳定性越强？
提示：G与C之间有三个氢键，而A与T之间只有两个氢键，因此G与C所占的比例越高，DNA分子的稳定性越强。
师说解惑
1.DNA分子的结构层次
2．DNA的结构及特点
(1)DNA单链：脱氧核苷酸分子连接成脱氧核苷酸链。
(2)DNA双链：两条脱氧核苷酸单链以氢键相连形成(如图)。
3．利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
五种元素：C、H、O、N、P。
四种碱基：A、G、C、T。
三种小分子：脱氧核糖、磷酸、碱基。
二条长链：脱氧核苷酸双链。
一种空间结构：双螺旋结构。
4．准确辨析DNA结构中的数量关系、位置关系及连接方式
5．“三看法”判断DNA结构的正误
过程评价单
1．[2024·陕西西安高一期中]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，为该模型的构建提供主要依据的是( )
①查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等 ②克里克提出的DNA半保留复制机制 ③艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明DNA是遗传物质 ④富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案：D
解析：①查哥夫发现的DNA中腺嘌呤含量与胸腺嘧啶含量相等，鸟嘌呤的含量与胞嘧啶的含量相等，为DNA双螺旋结构模型构建提供依据，①正确；②克里克提出的DNA半保留复制机制是在DNA双螺旋结构建构之后，不能为DNA模型的构建提供主要依据，②错误；③艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明DNA是遗传物质，但不能为DNA模型的构建提供主要依据，③错误；④富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱为DNA双螺旋结构模型构建提供依据，④正确。
2．[2024·河北衡水高一月考]下列有关DNA的结构的叙述，正确的是( )
A．链状DNA分子中每一个脱氧核糖均与两个磷酸相连
B．环状DNA分子中嘌呤数与嘧啶数不相等
C．一般DNA的两条链按同向平行方式盘旋成螺旋结构
D．DNA的两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对
答案：D
解析：链状DNA分子中多数脱氧核糖均与两个磷酸相连，但每条链末端的一个脱氧核糖只连接一个磷酸，A错误；环状DNA分子中嘌呤数与嘧啶数相等，B错误；一般DNA的两条链按反向平行方式盘旋成螺旋结构，C错误；DNA的两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，即A—T、G—C，D正确。
3．如图为DNA分子片段的结构模式图，有关叙述不正确的是( )
A.分子的两条链呈反向平行
B．配对的碱基间以氢键连接
C．④是鸟嘌呤脱氧核苷酸
D．RNA分子中不存在②
答案：C
解析：DNA分子的两条链呈反向平行的双螺旋结构，A正确；DNA分子的两条链碱基之间通过氢键连接，碱基之间遵循碱基互补配对原则，B正确；④虽然包括磷酸、含氮碱基(鸟嘌呤)和脱氧核糖，但不是一个脱氧核苷酸单位，C错误；②是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖而非脱氧核糖，D正确。
学习主题二 制作DNA双螺旋结构模型及碱基比率的计算
任务驱动
任务一 完成下列制作DNA模型的相关问题：
1．在制作的DNA模型中，每个脱氧核糖均连接一个磷酸和一个碱基吗？
提示：DNA分子中，每个脱氧核糖均连接一个碱基；而除3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸外，其他部位的脱氧核糖均连接两个磷酸。
2．某双链DNA模型中A有20个，C有30个，推测该DNA模型中一共有多少个碱基？
提示：100个。
3．以下为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，请找出图中的错误有几处，分别是什么？
提示：2处；①核糖应是脱氧核糖；②磷酸二酯键连接位置。
任务二 如图DNA分子中一条链为1链，另一条链为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＝ 。＝ 。＝ ＝1/2(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＝ 。
(A1＋T1)/N1＝(A2＋T2)/N2＝(A＋T)/N(N为相应的碱基总数)，(C1＋G1)/N1＝(C2＋G2)/N2＝(C＋G)/N。
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”。
A2＋T2
G2＋C2
互为倒数
1/2(a＋b)
师说解惑
1.DNA双螺旋结构模型设计制作流程
(1)制作脱氧核苷酸模型
按照每个脱氧核苷酸的结构组成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸。
(2)制作脱氧核苷酸长链模型
按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次连起来，组成一条脱氧核苷酸长链。在组装另一条脱氧核苷酸长链时，方法相同，但要注意两点：一是两条长链的脱氧核苷酸数目必须相同；二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够相互配对，不能随意组装。
(3)制作DNA平面结构模型
按照碱基互补配对原则，将两条脱氧核苷酸长链连接起来。
(4)制作DNA的立体结构(双螺旋结构)模型
把DNA平面结构旋转一下，即可得到DNA双螺旋结构模型。
2．三步解决DNA中有关碱基比例的计算
第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA碱基的比例，还是占DNA一条链上碱基的比例。
第二步：画一个DNA模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
3．碱基数量计算的两个易错点
(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。
(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。
4．关于碱基含量计算的“两点两法”
(1)“两点”为两个基本点。
①A与T配对，G与C配对(A—T，G—C)。
②双链DNA中，嘌呤总数＝嘧啶总数＝1/2碱基总数(A＋G＝T＋C)。
(2)“两法”为双链法和设定系数法。
①用两条直线表示DNA的双链结构即双链法。
②设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。
5．双链DNA中碱基数量关系的归纳
(1)碱基互补配对原则的应用：在双链DNA中，四种碱基的比例和为1。
(2)A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T＝A＋C＝G＋T＝总碱基数的1/2。
(3)互补碱基之和的比值[(A＋T)/(C＋G)]在已知链、互补链和整个DNA分子中相等；非互补碱基之和的比值[如(A＋C)/(T＋G)]在已知链与互补链间互为倒数，在整个DNA分子中该比值为1。
(4)在一个双链DNA中，某种碱基的比例等于其在每条链上所占比例的平均值。
过程评价单
1．[2024·江苏镇江高一期末]活动小组为制作DNA双螺旋结构模型，选取实验材料代表相应的基团或化学键，材料的种类和数量如表所示。
材料种类 脱氧核糖 磷酸基团 代表化学键的小棒 碱基
A T C G
数量/个 45 45 足量 15 10 25 15
下列叙述正确的有( )
A.制成的双螺旋模型最多能含25个碱基对
B．制成的双螺旋模型最多能含59个氢键
C．制成的双螺旋模型最多能有422种碱基排列方式
D．单链中相邻两个碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”连接
答案：B
解析：该模型可以形成10个A—T碱基对，15个G—C碱基对，但表格只提供45个磷酸基团，因此该模型最多只能形成22个碱基对，A错误；由于该模型只能形成含22个碱基对的DNA双链，若15个G—C碱基对均参与构成模型，由于G—C碱基对形成三个氢键，因此所有的G—C碱基对形成45个氢键，剩下7个A—T碱基对形成14个氢键，最多共形成59个氢键，B正确；由于碱基对的数量是固定的，因此制成的双螺旋模型不可能有(小于)422种碱基排列方式，C错误；单链中相邻两个碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，D错误。
2．[2024·四川南充高一月考]下列有关DNA分子结构的说法，错误的是( )
A．若DNA的一条链中(A＋G)/(T＋C)＝0.5，则其互补链中(A＋G)/(T＋C)＝2
B．在一个双链DNA分子中，嘌呤数与嘧啶数相等
C.某些DNA中，每个磷酸基团上均连着两个脱氧核糖
D．在DNA中，碱基的比例总是(A＋G)/(T＋C)＝1
答案：D
解析：在DNA双链中，A总是与T配对，C总是与G配对，因此，某一条链中A＋G＝另一条链中的T＋C，该链的T＋C＝另一条链的A＋G，因此当DNA的一条链中(A＋G)/(T＋C)＝0.5，则其互补链中(T＋C)/(A＋G)＝0.5，可进一步推知，其互补链中(A＋G)/(T＋C)＝2，A正确。在一个双链DNA分子中，嘌呤碱基总是与嘧啶碱基互补配对，因此嘌呤数与嘧啶数相等，B正确。链状DNA分子中，每个磷酸基团上连着一个或两个脱氧核糖；而环状DNA中，每个磷酸基团上均连着两个脱氧核糖，C正确。在DNA双链中，由于A总是与T配对，C总是与G配对，因此A＝T，C＝G，可推知，(A＋G)/(T＋C)＝1，但是在DNA单链中，(A＋G)/(T＋C)不一定等于1，D错误。
3．下列有关DNA的一条单链与其所在DNA中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是( )
答案：C
解析：双链DNA中，(A＋C)/(T＋G)一定等于1，A正确；在DNA中，存在(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)，B、D正确；当一条链中存在(A1＋C1)/(T1＋G1)＝0.5时，其互补链中存在(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)＝2，C错误。
网络建构
主干落实
1.DNA双螺旋结构的主要特点是①两条脱氧核苷酸链反向平行；②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；③碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
2．双链DNA分子中嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。
3．互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。
1．1953年，沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于( )
①证明DNA是遗传物质
②确定DNA是染色体的组成成分
③发现DNA如何存储遗传信息
④解释A、T、G、C的数量关系
A．①③ B．②③ C．②④ D．③④
答案：D
解析：在沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型之前，就已经明确了染色体的组成成分；艾弗里等人通过大量的生物实验证明DNA是遗传物质，①②错误。
2．下列有关DNA结构的叙述，正确的是( )
A．基本组成单位是核糖核苷酸
B．磷酸和脱氧核糖排列在内侧
C．碱基对构成DNA的基本骨架
D．具有规则的双螺旋结构
答案：D
解析：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，A错误；磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，碱基对排列在内侧，B错误；DNA的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，C错误；DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，形成规则的双螺旋结构，D正确。
3．如图所示为DNA分子的某一片段，下列相关叙述正确的是( )
A．构成DNA分子的基本单位是⑦
B．DNA分子中⑤的相对含量越多结构越稳定
C．图中④的种类由③决定，共有5种
D．DNA分子彻底水解的产物是4种脱氧核苷酸
答案：B
解析：构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，即题图中的④，A错误；A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，C和G的相对含量越多，DNA分子的结构越稳定，B正确；题图中④是脱氧核苷酸，其种类由③所示的碱基决定，共有4种，C错误；DNA分子彻底水解的产物是脱氧核糖、碱基和磷酸，D错误。
4．[2024·山东枣庄期中]如图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(其中“○”代表磷酸)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是( )
A．甲说：“该图没有物质和结构上的错误”
B．乙说：“该图有一种错误，就是U应改为T”
C．丙说：“该图有三种错误，其中核糖应改为脱氧核糖”
D．丁说：“如果他画的是RNA双链那该图就是正确的”
答案：C
解析：综上分析，题图中有三种错误，若该同学画的是RNA双链，存在相邻核糖核苷酸连接错误问题。综上所述，A、B、D错误，C正确。
5．某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是( )
A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接排列在内侧
答案：C
解析：在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接碱基和磷酸，A错误；鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连，B错误；制成的模型中，A和T、C和G的分子数分别相等，所以A＋C的量等于T＋G的量，C正确；磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，D错误。
6．如图表示某DNA片段，请据图回答：
(1)DNA分子双螺旋结构的基本骨架是________和________(填序号)交替排列而成。②③④形成__________________________________。
(2)④⑤之间的键是________。
(3)该DNA片段由________条________________向平行的链组成，A＋C占全部碱基的比例是________。
②
③
胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
氢键
两
反
1/2
解析：(1)DNA分子双螺旋结构的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的；②为磷酸基团，③为脱氧核糖，④为胞嘧啶，②③④形成胞嘧啶脱氧核糖核苷酸。(2)④为胞嘧啶，⑤为鸟嘌呤，④⑤构成一个碱基对，碱基对靠氢键连接。(3)DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构，因此该DNA片段由两条反向平行的链组成，DNA片段中碱基互补配对，A＝T，G＝C，因此A＋C占全部碱基的比例是1/2。
问题探讨
提示：本节的问题探讨主要是培养收集资料、讨论交流的能力。
思考·讨论
1．提示：(1)DNA是由两条链构成的。DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。
(3)腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。它们位于DNA的内侧。
2．提示：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；对所从事的研究要有兴趣和激情等。
探究·实践
1．提示：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基千变万化的排列顺序使DNA储存了大量的遗传信息。
2．提示：(1)靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；(2)在DNA双螺旋结构中由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。
3．开放性试题，答案合理即可。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)× 提示：两条单链碱基数量相等，但每条单链不一定都含A、T、G、C四种碱基。
(2)√ 提示：一个双链DNA中，A＝T，G＝C，故(A＋G)/(T＋C)＝1。
2．①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
3．C 提示：该DNA片段所含全部碱基数＝a/b。由该DNA片段含有4种碱基可知，b肯定小于0.5；又因为双链DNA中，任意两种不互补碱基之和等于碱基总数的一半，所以胞嘧啶数＝1/2(碱基总数－腺嘌呤数－胸腺嘧啶数)＝a(1/2b－1)个。
4．C 提示：DNA的两条单链方向相反，且碱基互补配对。
二、拓展应用
提示：根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性。
1．下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA结构模型构建方面的突出贡献的说法，正确的是( )
A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微镜图像
B．沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型
C．查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系
D．富兰克林和查哥夫发现DNA分子中A的量等于T的量、C的量等于G的量
答案：B
解析：在DNA结构模型构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了DNA衍射图谱，A错误；查哥夫发现了在双链DNA中A的量总是等于T的量、C的量总是等于G的量，沃森和克里克在此基础上提出了A与T配对、C与G配对的正确关系，还构建了DNA双螺旋结构模型，B正确，C、D错误。
2．[2024·河北秦皇岛高一期末]关于DNA的双螺旋结构，下列说法错误的是( )
A．双链之间的相邻碱基通过氢键连接
B．双链DNA分子含有2个游离的磷酸基团
C．DNA一条单链中，有游离磷酸基团的这一端称为5′端
D．一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”连接
答案：D
解析：DNA双链之间的相邻碱基，通过氢键连接，构成碱基对，A正确；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。可见，双链DNA分子每条链的5′端有一个游离的磷酸基团，因此双链DNA分子含有2个游离的磷酸基团，B、C正确；一条链上的相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，D错误。
3．同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是( )
A．碱基对的排列顺序 B．脱氧核苷酸的数目
C.脱氧核苷酸的种类 D．(A＋T)/(C＋G)的比值
答案：C
解析：同源染色体上的DNA分子可能相同，也可能不同(如X、Y染色体)，所以DNA分子间碱基对的排列顺序、脱氧核苷酸的数目、(A＋T)/(C＋G)的比值可能不同，脱氧核苷酸种类最可能相同，均有4种。故选C。
4．某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A．①表示胞嘧啶
B．②表示腺嘌呤
C．③表示葡萄糖
D．④表示氢键
答案：D
解析：根据碱基互补配对原则可知，DNA结构中与A配对的是T，①表示胸腺嘧啶，A错误；与G配对的是C，②表示胞嘧啶，B错误；③表示脱氧核糖，C错误；④表示氢键，D正确。
5．某双链DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链(b)上的G占对应链碱基总数的比例是( )
A．35% B．29%
C．28% D．21%
答案：A
解析：已知DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，即A＋T＝44%，则G＋C＝56%，又已知一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，即G1＝21%。在对应的另一条互补链(b)中，G2＝C1＝56%－G1＝35%。
6．由一对氢键连接的2个脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是( )
A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
B．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶
C．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
D．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶
答案：C
解析：据碱基互补配对原则可知，另一个碱基为T，两个脱氧核苷酸含有两个磷酸和两个脱氧核糖。
7．某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时，采用了如下流程：制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化。下列叙述不正确的是( )
A．制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连
B．制作脱氧核苷酸时，将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置
C．制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对
D．各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样性
答案：A
解析：制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸之间以磷酸和脱氧核糖相连，A错误；制作脱氧核苷酸时，磷酸连在脱氧核糖的5号碳原子上，碱基连在脱氧核糖的1号碳原子上，B正确；制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对，C正确；组成DNA的脱氧核苷酸有4种，各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样性，D正确。
8．某生物双链DNA分子的一条链中腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占该链碱基总数的40%，该DNA分子在限制酶(使磷酸二酯键断开)的作用下被切成D1和D2两个DNA片段(酶切位点如图所示)，下列叙述正确的是( )
A．该DNA分子中A＋T占碱基总数的50%
B．若D1中的A/C＝m，则D2中的A/C＝1/m
C．D1和D2片段中(A＋C)/(T＋G)的值相等
D．D2片段中一条链上的碱基通过氢键相互连接
答案：C
解析：DNA分子的一条链中腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占该链碱基总数的40%，则该DNA分子中腺嘌呤和胸腺嘧啶之和也占碱基总数的40%，A错误；D1与D2是不同的DNA片段，无直接关系，故无法判断D1和D2中A/C的关系，B错误；由题图可知，在限制酶作用下将一个DNA片段切割成2个DNA片段，这两个片段仍遵循碱基互补配对原则，DNA双链中，A＝T，G＝C，故D1和D2片段中(A＋C)/(T＋G)的值均等于1，C正确；D2片段中一条链上的碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，D错误。
9．(12分)如图是DNA分子片段的结构示意图，请据图回答问题：
(1)图甲是DNA分子片段的________结构，图乙是DNA分子片段的_______________结构。
(2)写出图中部分结构的名称：[3]________________、[5]________________。
(3)从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由________________和________交替连接的。
平面
立体(或空间)
脱氧核糖
腺嘌呤脱氧核苷酸
脱氧核糖
磷酸
(4)碱基配对的方式为________与__________配对，________与_________配对。
(5)从图甲中可以看出，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分子的两条链相互盘旋成________结构。
A(腺嘌呤)
T(胸腺嘧啶)
G(鸟嘌呤)
C(胞嘧啶)
相反
双螺旋
解析：(1)从题图中可知，甲表示的是DNA分子片段的平面结构，而乙表示的是DNA分子片段的立体(或空间)结构。(2)图中3表示的是脱氧核糖，而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从图甲的平面结构可以看出，DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。(4)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律，A与T配对，G与C配对。(5)从图甲中可以看出，组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链的方向是相反的；从图乙中可以看出，组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互盘旋成双螺旋结构。
10．[2024·广东惠州高一月考]如表为几种生物体内的DNA中各种碱基的比例统计结果。
生物 猪 牛
器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃
(A＋T)/(C＋G) 1.43 1.43 1.43 1.29 1.29 1.29
下列说法错误的是( )
A.不同生物DNA中遗传信息的本质是碱基的比例不同
B．同一个体的不同细胞的DNA中嘌呤/嘧啶比例为1
C．猪肝细胞的DNA中A/C、T/G、A/G、T/C的比例均为1.43
D．牛的肾脏细胞的核酸中(A＋G)/(T＋C)的比例可能大于1
答案：A
解析：不同生物DNA中遗传信息的本质是碱基的排列顺序不同，A错误；由于DNA为双链，遵循碱基互补配对原则，所以其中嘌呤与嘧啶的比例为1，B正确；猪肝细胞的DNA中(A＋T)/(C＋G)＝1.43，由于A＝T，C＝G，所以A/C、T/G、A/G、T/C的比例均为1.43，C正确；牛的肾脏细胞的核酸包括DNA和RNA，而DNA中A＝T，C＝G，RNA为单链，含有的A、U、C、G四种碱基比例未知，所以核酸中(A＋G)/(T＋C)的比例可能大于1，D正确。
11．科研人员对五种细胞的DNA的碱基含量做定量分析，并统计五种细胞中的(A＋T)/(C＋G)的值如图所示，其中a～d是来自不同生物的细胞，d和e是同一生物体的不同组织细胞。
结合所学分析，不考虑RNA，下列叙述正确的是( )
A．五种细胞的DNA中，结构最稳定的是细胞d和细胞e的DNA
B．细胞b和细胞c的(A＋T)/(C＋G)的值相同，说明这两种生物细胞中的碱基含量相同
C．同一生物体的不同体细胞的遗传信息相同，因此细胞d和细胞e的(A＋T)/(C＋G)的值相同
D．若统计不同细胞的DNA的(A＋C)/(T＋G)的值，则其也会出现如图所示的类似结果
答案：C
解析：DNA分子中，C和G所占的比例越高，DNA分子的稳定性就越高，根据表中数据可知，结构最稳定的是细胞a的DNA，A错误；细胞b和细胞c的DNA中(A＋T)/(C＋G)的比值相等，但两者的DNA分子数不一定相同，细胞中的碱基含量也不一定相同，B错误；根据题干信息“d和e是同一生物体的不同组织细胞”，因为同一生物体的不同体细胞来自同一个受精卵的有丝分裂，细胞中的遗传信息是相同的，因此细胞d和细胞e的(A＋T)/(C＋G)的值相同，C正确；DNA分子中，A与T配对，C与G配对，即A＝T，C＝G，则不同细胞的DNA的(A＋C)/(T＋G)＝1，D错误。
12．某双链DNA分子由6 000个脱氧核苷酸构成，其中一条链中A∶T∶C∶G＝1∶2∶3∶4，下列相关说法不正确的是( )
A．该DNA分子中A∶T∶C∶G也是1∶2∶3∶4
B．嘌呤碱基在该DNA分子中共有3 000个，每条链中有1 500个
C．该DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，排列在外侧
D．如果该DNA分子中碱基A和T的比例增加，则该分子的稳定性会降低
答案：A
解析：由于在两条互补链中，A＝T、C＝G，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，该DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7，A错误；嘌呤碱基为A和G，嘧啶碱基为C和T，由于DNA分子中A＝T，G＝C，因此DNA分子中嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，双链DNA分子共有6 000个碱基，因此嘌呤碱基在该DNA分子中共有3 000个，由于在两条互补链中，A＝T、C＝G，已知一条链中A∶T∶C∶G＝1∶2∶3∶4，故互补链中嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，所以每条链中嘌呤碱基有1 500个，B正确；
DNA分子是由两条脱氧核苷酸链组成的规则的双螺旋结构，DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，排列在外侧，C正确；由于C与G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，因此DNA分子中碱基C与G的比例越大，DNA分子越稳定，如果该DNA分子中碱基A和T的比例增加，则C与G的比例减小，则该DNA分子的稳定性会降低，D正确。
13．DNA熔解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半所需要的温度，不同种类DNA的Tm不同。如图表示DNA中G＋C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系。
下列有关叙述不正确的是( )
A．若DNA中(G＋C)/(A＋T)＝1，则G与C之间的氢键总数比A与T之间多
B．一般来说，某DNA的Tm值与G＋C的比例呈正相关
C．不同生物的Tm值有可能相同
D．Tm值相同的DNA中G＋C数量也相同
答案：D
解析：G和C之间有3个氢键，A和T之间有2个氢键，若DNA分子中(G＋C)/(A＋T)＝1，说明C和G和A和T数量相同，则G与C之间的氢键总数比A与T之间多，A正确；该图表示DNA中G＋C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系，DNA分子的Tm值与(C＋G)含量呈正相关，B正确；Tm值与(G＋C)含量有关，不同生物的(G＋C)含量可能相同，所以Tm值可能相同，C正确；两个DNA分子若Tm值相同，则它们中的G＋C含量(占全部碱基的比例)相同，但(G＋C)的数量不一定相同，D错误。
14．科学家在人体快速分裂的细胞中发现了DNA的四螺旋结构，形成该结构的DNA单链中富含G，每4个G之间通过氢键等形成一个正方形的“G四平面”，继而形成立体的“G－四联体螺旋结构”(如图)。
下列叙述正确的是( )
A．该“G－四联体螺旋结构”的元素组成是C、H、O、N、P、S
B．每个“G－四联体螺旋结构”中含有两个游离的磷酸基团
C．组成该结构的基本单位为脱氧核糖核苷酸
D．该“G－四联体螺旋结构”中富含G—C碱基对，(A＋G)/(T＋C)的值等于1
答案：C
解析：DNA的组成元素是C、H、O、N、P五种元素，不含S，A错误；“G－四联体螺旋结构”由DNA单链形成，只含一个游离的磷酸基团，B错误；由图可知，DNA的四螺旋结构是由DNA单链螺旋而成，组成DNA的基本单位为脱氧核糖核苷酸，C正确；双链DNA中A与T配对，G与C配对，(A＋G)/(T＋C)的值为1，此结构的单链DNA分子中该比值不一定等于1，D错误。
15．(13分)如图所示为一段DNA空间结构和平面结构的示意图，请据图回答问题：
(1)从图甲中可以看出DNA分子具有规则的________结构，从图乙中可以看出DNA是由________条平行且方向________的长链组成的。在真核细胞中，DNA的主要载体是__________。
(2)图乙中1代表的化学键为________。与图乙中碱基2相配对的碱基是________(填中文名称)；由3、4、5组成的结构名称为________________。
双螺旋
两
相反
染色体(质)
氢键
鸟嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
(3)不同生物的双链DNA分子中嘌呤碱基总数与嘧啶碱基总数的比值________(填“相同”或“不同”)。
(4)若在一单链中(A＋T)/(G＋C)＝n，则在另一条互补链中其比例为________，在整个DNA分子中其比例为________。
(5)图中DNA分子片段中，游离的磷酸有________个。若大肠杆菌DNA分子的碱基G有x个，占其碱基总量的比例是y，则该DNA分子的碱基之间的氢键数目是________。
相同
n
n
2
x＋x/y
解析：(1)DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。在真核细胞中，DNA的主要载体是染色体(质)。(2)DNA双链的碱基对之间通过氢键相连，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)互补配对，由3、4、5组成的结构是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，两者的比值总是等于1，所以不同生物的双链DNA分子中嘌呤碱基总数与嘧啶碱基总数的比值相同。
(4)一条单链上(A1＋T1)/(G1＋C1)＝n，根据碱基互补配对原则，与该链互补的另一条链上(T2＋A2)/(C2＋G2)＝n，整个DNA分子中(A＋T)/(G＋C)＝(A1＋A2＋T1＋T2)/(G1＋G2＋C1＋C2)＝(2A1＋2T1)/(2G1＋2C1)＝n。(5)题图中DNA分子片段中，游离的磷酸有2个；该DNA分子中G(鸟嘌呤)数目为x，A(腺嘌呤)＝T(胸腺嘧啶)＝(x/y－2x)/2＝(x/y)×(1/2)－x，由于G、C碱基对之间的氢键是3个，A、T碱基对之间的氢键是2个，因此该DNA分子的碱基之间的氢键数目是3x＋2×[(x/y)×(1/2)－x]＝x＋x/y。
16．(14分)图甲是DNA双螺旋结构模型的建构过程图解(a～d)，图乙是用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(TGCGTATTGG)，请回答下列问题：
(1)图甲中物质a是构成DNA的基本单位，叫作________________________，b中游离的磷酸基团代表DNA链的________端。
(2)与DNA病毒相比，RNA病毒更容易变异，请结合图甲中的d和RNA的结构说明其原因________________________________________。
(3)若某基因具有1 000个碱基对，其中碱基G和C占40%，则腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为________。
脱氧核糖核苷酸
5′
DNA为双螺旋结构，比RNA的单链结构更加稳定
600
(4)据图乙推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是________个。
(5)根据图乙所示的脱氧核苷酸链碱基排序，图丙显示的脱氧核苷酸链碱基序列为____________________(从上往下序列)。
(6)图乙中DNA片段与图丙中的DNA片段中A/G的值分别为________、________，由此说明了DNA分子的特异性。
5
CCAGTGCGCC
1
1/4
解析：(1)分析图甲可知，a是构成DNA的基本单位，叫作脱氧核糖核苷酸；b中游离的磷酸基团代表DNA链的5′端。(2)DNA为双螺旋结构，比RNA的单链更加稳定，因此与DNA病毒相比，RNA病毒更容易变异。(3)某基因具有1 000个碱基对，其中碱基G和C占40%，故碱基A和T占60%，根据碱基互补配对原则A＝T，故该基因片段中腺嘌呤脱氧核苷酸占30%，则腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为1 000×2×30%＝600。
(4)由图乙可知，该脱氧核苷酸链上有4个鸟嘌呤脱氧核苷酸与1个胞嘧啶脱氧核苷酸，根据碱基互补配对原则，该脱氧核苷酸链的互补链上含有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸，故该DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是5个。(5)结合图乙与图丙，图丙显示的脱氧核苷酸链碱基序列为CCAGTGCGCC。(6)图乙中有1个腺嘌呤脱氧核苷酸、4个胸腺嘧啶脱氧核苷酸、4个鸟嘌呤脱氧核苷酸和1个胞嘧啶脱氧核苷酸，故DNA片段中的A/G＝(1＋4)/(4＋1)＝1；图丙中有1个腺嘌呤脱氧核苷酸、1个胸腺嘧啶脱氧核苷酸、3个鸟嘌呤脱氧核苷酸和5个胞嘧啶脱氧核苷酸，故DNA片段中的A/G＝(1＋1)/(3＋5)＝1/4，不同的分子中A/G的值不同，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．通过对DNA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双螺旋结构模型。
夯基提能·分层突破
学习主题一 DNA双螺旋结构模型的构建及DNA结构和特点
任务驱动
任务一 仔细阅读教材P48～49沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的过程，探究下列问题：
1．DNA的两条单链由位于内侧的碱基连接而成还是由“脱氧核糖—磷酸”的基本骨架连接而成？请结合资料一判断(在科学的模型下画“√”，反之画“×”)。
资料一 嘌呤和嘧啶碱基具有疏水性，脱氧核糖和磷酸具有亲水性。
2．两条链中的碱基排列在内侧，是相同的碱基两两相连吗？请结合资料二、三分析：
资料二 DNA螺旋的直径是固定的，均为2 nm。
资料三 嘌呤和嘧啶的分子结构图。
结论：不是相同的碱基两两相连，应是 。
3．请根据查哥夫碱基数据表猜测应是哪两种碱基配对？
来源 碱基的相对含量
腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T
人 30.9 19.9 19.8 29.4
牛 27.9 22.7 22.1 27.3
酵母菌 31.3 18.7 17.1 32.9
结核分枝杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6
结论： 。
任务二 如图是DNA片段的结构图，图甲为平面结构，图乙为双螺旋结构。
1．该DNA分子中一个磷酸与几个脱氧核糖相连？一个脱氧核糖与几个磷酸相连？一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过什么相连？
2．该DNA分子中两条链的碱基通过什么相连？该片段中有几个游离的磷酸基团？
3．为什么DNA分子中G与C碱基所占的比例越高，DNA分子结构的稳定性越强？
师说解惑
1.DNA分子的结构层次
2．DNA的结构及特点
(1)DNA单链：脱氧核苷酸分子连接成脱氧核苷酸链。
(2)DNA双链：两条脱氧核苷酸单链以氢键相连形成(如图)。
3．利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
五种元素：C、H、O、N、P。
四种碱基：A、G、C、T。
三种小分子：脱氧核糖、磷酸、碱基。
二条长链：脱氧核苷酸双链。
一种空间结构：双螺旋结构。
4．准确辨析DNA结构中的数量关系、位置关系及连接方式
5．“三看法”判断DNA结构的正误
过程评价单
1．[2024·陕西西安高一期中]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，为该模型的构建提供主要依据的是( )
①查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等 ②克里克提出的DNA半保留复制机制 ③艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明DNA是遗传物质 ④富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
2．[2024·河北衡水高一月考]下列有关DNA的结构的叙述，正确的是( )
A．链状DNA分子中每一个脱氧核糖均与两个磷酸相连
B．环状DNA分子中嘌呤数与嘧啶数不相等
C．一般DNA的两条链按同向平行方式盘旋成螺旋结构
D．DNA的两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对
3．如图为DNA分子片段的结构模式图，有关叙述不正确的是( )
A.分子的两条链呈反向平行
B．配对的碱基间以氢键连接
C．④是鸟嘌呤脱氧核苷酸
D．RNA分子中不存在②
学习主题二 制作DNA双螺旋结构模型及碱基比率的计算
任务驱动
任务一 完成下列制作DNA模型的相关问题：
1．在制作的DNA模型中，每个脱氧核糖均连接一个磷酸和一个碱基吗？
2．某双链DNA模型中A有20个，C有30个，推测该DNA模型中一共有多少个碱基？
3．以下为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，请找出图中的错误有几处，分别是什么？
任务二 如图DNA分子中一条链为1链，另一条链为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＝ ＝ ＝ ＝1/2(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。
2．A1＋T1＝ ；G1＋C1＝ 。
(A1＋T1)/N1＝(A2＋T2)/N2＝(A＋T)/N(N为相应的碱基总数)，(C1＋G1)/N1＝(C2＋G2)/N2＝(C＋G)/N。
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．(A1＋C1)/(T1＋G1)与(A2＋C2)/(T2＋G2)的关系是 。
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”。
4．若＝a，＝b，则＝ 。
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。
师说解惑
1.DNA双螺旋结构模型设计制作流程
(1)制作脱氧核苷酸模型
按照每个脱氧核苷酸的结构组成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸。
(2)制作脱氧核苷酸长链模型
按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次连起来，组成一条脱氧核苷酸长链。在组装另一条脱氧核苷酸长链时，方法相同，但要注意两点：一是两条长链的脱氧核苷酸数目必须相同；二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够相互配对，不能随意组装。
(3)制作DNA平面结构模型
按照碱基互补配对原则，将两条脱氧核苷酸长链连接起来。
(4)制作DNA的立体结构(双螺旋结构)模型
把DNA平面结构旋转一下，即可得到DNA双螺旋结构模型。
2．三步解决DNA中有关碱基比例的计算
第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA碱基的比例，还是占DNA一条链上碱基的比例。
第二步：画一个DNA模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
3．碱基数量计算的两个易错点
(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。
(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。
4．关于碱基含量计算的“两点两法”
(1)“两点”为两个基本点。
①A与T配对，G与C配对(A—T，G—C)。
②双链DNA中，嘌呤总数＝嘧啶总数＝1/2碱基总数(A＋G＝T＋C)。
(2)“两法”为双链法和设定系数法。
①用两条直线表示DNA的双链结构即双链法。
②设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。
5．双链DNA中碱基数量关系的归纳
(1)碱基互补配对原则的应用：在双链DNA中，四种碱基的比例和为1。
(2)A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T＝A＋C＝G＋T＝总碱基数的1/2。
(3)互补碱基之和的比值[(A＋T)/(C＋G)]在已知链、互补链和整个DNA分子中相等；非互补碱基之和的比值[如(A＋C)/(T＋G)]在已知链与互补链间互为倒数，在整个DNA分子中该比值为1。
(4)在一个双链DNA中，某种碱基的比例等于其在每条链上所占比例的平均值。
过程评价单
1．[2024·江苏镇江高一期末]活动小组为制作DNA双螺旋结构模型，选取实验材料代表相应的基团或化学键，材料的种类和数量如表所示。下列叙述正确的有( )
材料种类 脱氧核糖 磷酸基团 代表化学键的小棒 碱基
A T C G
数量/个 45 45 足量 15 10 25 15
A.制成的双螺旋模型最多能含25个碱基对
B．制成的双螺旋模型最多能含59个氢键
C．制成的双螺旋模型最多能有422种碱基排列方式
D．单链中相邻两个碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”连接
2．[2024·四川南充高一月考]下列有关DNA分子结构的说法，错误的是( )
A．若DNA的一条链中(A＋G)/(T＋C)＝0.5，则其互补链中(A＋G)/(T＋C)＝2
B．在一个双链DNA分子中，嘌呤数与嘧啶数相等
C.某些DNA中，每个磷酸基团上均连着两个脱氧核糖
D．在DNA中，碱基的比例总是(A＋G)/(T＋C)＝1
3．下列有关DNA的一条单链与其所在DNA中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是( )
强化落实·学业达标
网络建构
主干落实
1.DNA双螺旋结构的主要特点是①两条脱氧核苷酸链反向平行；②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；③碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
2．双链DNA分子中嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。
3．互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。
高效课堂·实践运用
1．1953年，沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于( )
①证明DNA是遗传物质
②确定DNA是染色体的组成成分
③发现DNA如何存储遗传信息
④解释A、T、G、C的数量关系
A．①③ B．②③ C．②④ D．③④
2．下列有关DNA结构的叙述，正确的是( )
A．基本组成单位是核糖核苷酸
B．磷酸和脱氧核糖排列在内侧
C．碱基对构成DNA的基本骨架
D．具有规则的双螺旋结构
3．如图所示为DNA分子的某一片段，下列相关叙述正确的是( )
A．构成DNA分子的基本单位是⑦
B．DNA分子中⑤的相对含量越多结构越稳定
C．图中④的种类由③决定，共有5种
D．DNA分子彻底水解的产物是4种脱氧核苷酸
4．[2024·山东枣庄期中]如图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(其中“○”代表磷酸)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是( )
A．甲说：“该图没有物质和结构上的错误”
B．乙说：“该图有一种错误，就是U应改为T”
C．丙说：“该图有三种错误，其中核糖应改为脱氧核糖”
D．丁说：“如果他画的是RNA双链那该图就是正确的”
5．某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是( )
A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接排列在内侧
6．如图表示某DNA片段，请据图回答：
(1)DNA分子双螺旋结构的基本骨架是________和________(填序号)交替排列而成。②③④形成________________________________________________________________________。
(2)④⑤之间的键是________。
(3)该DNA片段由________条________________向平行的链组成，A＋C占全部碱基的比例是________。
疑难解答·全程培优
问题探讨
提示：本节的问题探讨主要是培养收集资料、讨论交流的能力。
思考·讨论
1．提示：(1)DNA是由两条链构成的。DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。
(3)腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。它们位于DNA的内侧。
2．提示：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；对所从事的研究要有兴趣和激情等。
探究·实践
1．提示：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基千变万化的排列顺序使DNA储存了大量的遗传信息。
2．提示：(1)靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；(2)在DNA双螺旋结构中由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。
3．开放性试题，答案合理即可。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)× 提示：两条单链碱基数量相等，但每条单链不一定都含A、T、G、C四种碱基。
(2)√ 提示：一个双链DNA中，A＝T，G＝C，故(A＋G)/(T＋C)＝1。
2．①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
3．C 提示：该DNA片段所含全部碱基数＝a/b。由该DNA片段含有4种碱基可知，b肯定小于0.5；又因为双链DNA中，任意两种不互补碱基之和等于碱基总数的一半，所以胞嘧啶数＝1/2(碱基总数－腺嘌呤数－胸腺嘧啶数)＝a(1/2b－1)个。
4．C 提示：DNA的两条单链方向相反，且碱基互补配对。
二、拓展应用
提示：根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性。
第2节 DNA的结构
夯基提能·分层突破
学习主题一
【任务驱动】
任务一
1．× √
2．嘌呤与嘧啶相连
3．A与T配对，G与C配对
任务二
1．提示：一个或两个；一个或两个；“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”。
2．提示：氢键；2个。
3．提示：G与C之间有三个氢键，而A与T之间只有两个氢键，因此G与C所占的比例越高，DNA分子的稳定性越强。
【过程评价单】
1．解析：①查哥夫发现的DNA中腺嘌呤含量与胸腺嘧啶含量相等，鸟嘌呤的含量与胞嘧啶的含量相等，为DNA双螺旋结构模型构建提供依据，①正确；②克里克提出的DNA半保留复制机制是在DNA双螺旋结构建构之后，不能为DNA模型的构建提供主要依据，②错误；③艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明DNA是遗传物质，但不能为DNA模型的构建提供主要依据，③错误；④富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱为DNA双螺旋结构模型构建提供依据，④正确。
答案：D
2．解析：链状DNA分子中多数脱氧核糖均与两个磷酸相连，但每条链末端的一个脱氧核糖只连接一个磷酸，A错误；环状DNA分子中嘌呤数与嘧啶数相等，B错误；一般DNA的两条链按反向平行方式盘旋成螺旋结构，C错误；DNA的两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，即A—T、G—C，D正确。
答案：D
3．解析：DNA分子的两条链呈反向平行的双螺旋结构，A正确；DNA分子的两条链碱基之间通过氢键连接，碱基之间遵循碱基互补配对原则，B正确；④虽然包括磷酸、含氮碱基(鸟嘌呤)和脱氧核糖，但不是一个脱氧核苷酸单位，C错误；②是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖而非脱氧核糖，D正确。
答案：C
学习主题二
【任务驱动】
任务一
1．提示：DNA分子中，每个脱氧核糖均连接一个碱基；而除3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸外，其他部位的脱氧核糖均连接两个磷酸。
2．提示：100个。
3．提示：2处；①核糖应是脱氧核糖；②磷酸二酯键连接位置。
任务二
1．T1＋T2 C1＋C2 T C T＋C A＋C T＋G
2．A2＋T2 G2＋C2
3．互为倒数
4．1/2(a＋b)
【过程评价单】
1．解析：该模型可以形成10个A—T碱基对，15个G—C碱基对，但表格只提供45个磷酸基团，因此该模型最多只能形成22个碱基对，A错误；由于该模型只能形成含22个碱基对的DNA双链，若15个G—C碱基对均参与构成模型，由于G—C碱基对形成三个氢键，因此所有的G—C碱基对形成45个氢键，剩下7个A—T碱基对形成14个氢键，最多共形成59个氢键，B正确；由于碱基对的数量是固定的，因此制成的双螺旋模型不可能有(小于)422种碱基排列方式，C错误；单链中相邻两个碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，D错误。
答案：B
2．解析：在DNA双链中，A总是与T配对，C总是与G配对，因此，某一条链中A＋G＝另一条链中的T＋C，该链的T＋C＝另一条链的A＋G，因此当DNA的一条链中(A＋G)/(T＋C)＝0.5，则其互补链中(T＋C)/(A＋G)＝0.5，可进一步推知，其互补链中(A＋G)/(T＋C)＝2，A正确。在一个双链DNA分子中，嘌呤碱基总是与嘧啶碱基互补配对，因此嘌呤数与嘧啶数相等，B正确。链状DNA分子中，每个磷酸基团上连着一个或两个脱氧核糖；而环状DNA中，每个磷酸基团上均连着两个脱氧核糖，C正确。在DNA双链中，由于A总是与T配对，C总是与G配对，因此A＝T，C＝G，可推知，(A＋G)/(T＋C)＝1，但是在DNA单链中，(A＋G)/(T＋C)不一定等于1，D错误。
答案：D
3．解析：双链DNA中，(A＋C)/(T＋G)一定等于1，A正确；在DNA中，存在(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)，B、D正确；当一条链中存在(A1＋C1)/(T1＋G1)＝0.5时，其互补链中存在(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)＝2，C错误。
答案：C
高效课堂·实践运用
1．解析：在沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型之前，就已经明确了染色体的组成成分；艾弗里等人通过大量的生物实验证明DNA是遗传物质，①②错误。
答案：D
2．解析：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，A错误；磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，碱基对排列在内侧，B错误；DNA的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，C错误；DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，形成规则的双螺旋结构，D正确。
答案：D
3．解析：构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，即题图中的④，A错误；A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，C和G的相对含量越多，DNA分子的结构越稳定，B正确；题图中④是脱氧核苷酸，其种类由③所示的碱基决定，共有4种，C错误；DNA分子彻底水解的产物是脱氧核糖、碱基和磷酸，D错误。
答案：B
4．解析：
综上分析，题图中有三种错误，若该同学画的是RNA双链，存在相邻核糖核苷酸连接错误问题。综上所述，A、B、D错误，C正确。
答案：C
5．解析：在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接碱基和磷酸，A错误；鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连，B错误；制成的模型中，A和T、C和G的分子数分别相等，所以A＋C的量等于T＋G的量，C正确；磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，D错误。
答案：C
6．解析：(1)DNA分子双螺旋结构的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的；②为磷酸基团，③为脱氧核糖，④为胞嘧啶，②③④形成胞嘧啶脱氧核糖核苷酸。(2)④为胞嘧啶，⑤为鸟嘌呤，④⑤构成一个碱基对，碱基对靠氢键连接。(3)DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构，因此该DNA片段由两条反向平行的链组成，DNA片段中碱基互补配对，A＝T，G＝C，因此A＋C占全部碱基的比例是1/2。
答案：(1)② ③ 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 (2)氢键
(3)两 反 1/2
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