高中人教版生物必修2同步作业-第3章 第2节 DNA的结构（有解析）

第3章 第2节 DNA的结构
一、单选题
1．DNA分子结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义，下列关于DNA结构的探索过程，错误的是（ ）
A.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
B.双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径
C.查哥夫研究发现DNA中A和T的数量相等，G和C的数量相等
D.沃森和克里克通过构建物理模型的方法揭示了DNA的分子结构
2．图甲是大肠杆菌的质粒，质粒是独立于拟核外的一种环状DNA，图乙是其部分详细结构。下列叙述错误的是（ ）
A．③可以是腺嘌呤或胸腺嘧啶
B．①、②交替排列构成DNA分子基本骨架
C．该大肠杆菌质粒每个磷酸都连接两个脱氧核糖
D．不同核酸之间的差异只与②有关，而与③无关
3．某同学要制作一个包含4种碱基、15个碱基对的DNA双螺旋结构模型。下列叙述正确的是（ ）
A．制成的模型中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和等于腺嘌呤与胸腺嘧啶之和
B．d处的小球代表磷酸，它和脱氧核糖交替连接排列在内侧
C．不考虑连接各部件的材料，制作模型时要用到6种不同形
状的卡片，共需要90张
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
4．图中甲为生物体内的一种化合物，图乙为大肠杆菌的核酸的一部分。下列说法错误的是（　　）
A．图甲参与形成的核酸分子不能携带遗传信息
B．将图甲③中的氧原子去掉，则两图所含五碳糖相同
C．图乙的核酸分子中可能不存在游离的磷酸基团
D．图乙中编号4对应的物质不属于该核酸的单体
5．DNA 条形码技术就是一种利用一个或者多个特定的小段 DNA进行物种鉴定的分子生物学技术。下图中展示的中药材DNA条形码就是中药材的基因身份证。下列叙述正确的是（ ）
A．可以提取中药材的DNA制作DNA条形码用于市场上药材的真伪鉴别
B．中药材遗传信息的“条形码”源于DNA 分子中脱氧核苷酸的连接方式不同
C．不同种类中药材细胞的DNA分子不同，不同DNA分子水解产物种类不同
D．由于DNA具有多样性，DNA条形码无法用于鉴定物种及物种间亲缘关系
6．真核生物微卫星DNA（STR）中，A-T碱基对所占的比例均大于同一长度DNA中C-G碱基对所占的比例，不同个体的STR具有明显的差异。下列有关STR的说法正确的是（ ）
A．STR分子初步水解，可得到4种脱氧核糖核酸
B．相对于其他DNA序列，STR序列结构的稳定性可能较强
C．若某STR中（A+T）为70%，则该STR的一条链中（A+T）为35%
D．不同个体的STR具有明显的差异，体现了DNA分子的多样性
7. 甲生物的核酸中有5种碱基，其中嘌呤占60%、嘧啶占40%;乙生物的核酸中有4种碱基，其中 A+G=T+C;丙生物遗传物质的碱基比例为:嘌呤占40%、嘧啶占60%，则甲、乙、丙三种生物分别可能是（ ）
A.果蝇、T2噬菌体、烟草花叶病毒 B.大肠杆菌、T2噬菌体、酵母菌
C.蓝细菌、肺炎链球菌、烟草细胞 D.T2噬菌体、烟草花叶病毒、豌豆细胞
8．检测某双链DNA分子得知碱基腺嘌呤A的数目为x，其所占比例为y，以下推断正确的是（ ）
A．鸟嘌呤的数目为x（0.5y-1） B．嘌呤数与嘧啶数之比为y/（1-y）
C．胸腺嘧啶的比例为(1-2y)/2 D．氢键的数目为3x/2y —x
9．在搭建DNA分子模型的实验中，若有脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，4种碱基塑料片共20个（其中4个C，6个G，3个A，7个T），代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则（ ）
A．能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段 B．能搭建出20个脱氧核苷酸
C．能搭建出410种不同的DNA分子模型 D．所搭建的DNA分子片段最长为7个碱基对
10．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现的比值如下表。结合所学知识，下列说法错误的是（ ）
来源 大肠杆菌 酵母菌 鸡 猪肝 猪脾
（A+T）/（G+C） 0.93 1.79 1. 38 1.43 1.43
上表生物的DNA分子中，A/T的值与G/C的值一般相等
B．与猪相比，大肠杆菌的DNA受热后更易解旋成单链
C．不同生物中（A+T）/（G+C）值不同说明了DNA分子具有特异性
D．同种生物不同组织中（A+T）/（G+C）的值相同说明DNA分子具有稳定性
二、多选题
11．图1为加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射到小体内后，两种细菌的含量变化。图2是用DNA测序仪测出的R型细菌的一个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）。图3为S型细菌的一个DNA分子片段上被标记一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序。下列有关说法错误的是（ ）
A．图1中的实线代表R型细菌，虚线代表S型细菌
B．上图中加热使S菌DNA分子变性不能再储存遗传信息
C．R型细菌的此DNA双链片段含有1个腺嘌呤
D．S型细菌的此DNA分子片段碱基排列顺序为CCAGTGCGCC
12．脱氧核酶是人工合成的具有催化活性的单链DNA分子。下图为脱氧核酶RadDz3与靶DNA结合并进行定点切割的示意图。切割断裂位点位于底物鸟嘌呤核苷酸中的脱氧核糖4＇碳原子位置，导致脱氧核糖裂解，从而使底物DNA链断裂。下列叙述正确的是（ ）
A．RadDz3具有为化学反应提供活化能的作用
B．RadDz3脱氧核酶含有C、H、O、N、P等元素
C．RadDz3水解底物DNA后能得到4种脱氧核苷酸
D．RadDz3分子内部碱基间具有氢键
三、非选择题
13．下图1为染色体、染色质和DNA的示意图。图2是利用DNA指纹技术进行亲子鉴定时得到的部分结果图，请据图回答问题。
（1）从图中可以看出DNA分子具有 结构（空间结构），并由两条 的长链组成，DNA中的 构成其基本骨架。
（2）图中①、②、⑤代表的分别是 （填中文名称），⑦代表的是 。相对的碱基对通过 连接，排列在内侧，并且遵循 原则。
（3）应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的 将待检测的样品DNA切成片段，然后用一定方法将这些片段按大小分开，再通过一系列步骤形成DNA指纹图。如图2为某孩子和其母亲以及待测定的三位男性（A、B、C）的DNA指纹鉴定部分结果，据此推测该孩子的真正生物学父亲是 。
14．铁皮石斛具有良好的药用和保健价值，资源濒危、价格昂贵。常见的石斛属植物有十多种，市场上有人用其他近缘物种假冒铁皮石斛。质检人员从市场上抽检部分商品，对这类植物中较为稳定的“matK基因”进行序列分析，得到四种碱基含量如下表。请回答问题：
组别 matK基因中碱基含量(%)
T C A G
样品1 37．4 17．4 29．5 15．7
样品2 37．5 17．1 29．8 15．6
样品3 37．6 16．9 30．0 15．5
样品4 37．3 17．4 29．6 15．7
铁皮石斛 37．5 17．1 29．8 15．6
据表可知，被检测的 matK基因是DNA片段，判断依据是其碱基中不含 。分析四种碱基含量，推测质检人员检测的是该基因的 （两条链/一条单链），原因是 。
（2）与铁皮石斛的 matK 基因中碱基含量比较，能初步确定抽检样品中 为“假冒品”。仅依据上述信息，质检人员还无法判断样品 2 一定是铁皮石斛，理由是matK基因的碱基_________可能不同。已知铁皮石斛matK基因中第 1015个碱基为T，若样品2在多次随机抽检中该位点均为 C，则可判断样品2 （是、不是）铁皮石斛。
（3）若某双链DNA片段中，A占23%，其中一条链中的C占该单链的24%，则另一条链中的C占该单链碱基总数的比例为 。某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是_____。
15.STR是DNA分子上以2-6个核苷酸为单元重复排列而成的片段,单元的重复次数在不同个体间存在差异。现已筛选出一系列不同位点的STR用作亲子鉴定,如7号染色体有一个STR位点以“GATA”为单元,重复7-14次;X染色体有一个STR位点以“ATAG”为单元,重复11-15次。某女性7号染色体和X染色体DNA的上述STR位点如图所示。据此回答下列有关问题：
（1）据图分析，不同个体的STR之间的差异与 等有关，这导致了某一个体的DNA具有 性。
（2）提取了父母和待检测孩子的DNA后，通常需要利用 为原料来合成更多的DNA进行分析，据图分析，该女性的儿子X染色体含有图中(ATAG)13的概率是______。为保证亲子鉴定的准确率，可采取的做法是 。
（3）为了确定某基因M在7号染色体上的位置，研究人员用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸（dATP，dA-Pα-Pβ-Pγ）等材料制备了DNA片段甲（单链），与7号染色体样品混合，漂洗后检测其放射性。该过程对片段甲的要求是 ，且需要通过某种处理使样品中的染色体DNA ，使用的dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是 。
1．【答案】A
【解析】英国物理学家威尔金斯和富兰克林用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱，沃森和克里克主要以该照片的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构。1952年，奥地利生物化学家查哥夫发现，在DNA中，腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量。因此，沃森和克里克通过X衍射图谱得到了DNA呈现螺旋结构，再结合查哥夫的数据推算出DNA的碱基配对方式，A错误，C正确。沃森和克里克构建了一个将碱基排列在内测，脱氧核糖-磷酸骨架安排在螺旋外部的模型，A与T配对，C与G配对，DNA两条链的方向是相反的，结果发现;A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径，能够解释A、T、C、G的数量关系，B正确。沃森和克里克通过利用金属材料制作模型，并与拍摄的X射线衍射照片进行比较，构建模型，是采用了构建物理模型的科学方法，D正确。
2．【答案】D
【解析】A、由图可知，③所表示碱基可形成两个氢键，可以是腺嘌呤或胸腺嘧啶，A正确；
B、①磷酸、②脱氧核糖交替排列构成DNA分子基本骨架，B正确；
C、该大肠杆菌质粒为环状DNA分子，每个磷酸都连接两个脱氧核糖 ，C正确；
D、核酸分为DNA和RNA，不同核酸之间的差异，既与五碳糖有关，也与含氮碱基有关，D错误。
3．【答案】C
【解析】A、DNA两条链之间遵循碱基互补配对原则，DNA双链中碱基的数量关系为A=T、C=G，故在题述制成的模型中鸟嘌呤与胞嘧啶之和（G+C）不一定等于腺嘌呤与胸腺嘧啶之和（A+T），A错误；
B、题图模型中d处的小球代表磷酸，磷酸和脱氧核糖交替连接构成DNA分子的基本骨架，并排列在外侧，B错误；
C、该模型由磷酸、脱氧核糖和4种碱基组成，故制作时要用到6种不同形状的卡片，该模型共有15个碱基对，因此共需要90张卡片（含有30个碱基、30个磷酸、30个脱氧核糖），C正确；
D、DNA两条链上的碱基遵循互补配对原则，两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，但a链从左向右的碱基序列和b链从右向左的碱基序列不一定相同，D错误。
4．【答案】A
【解析】A、图甲为核糖，参与形成的物质是RNA可以携带遗传信息，A错误；
B、图乙含有碱基T，故乙为脱氧核苷酸链，2为脱氧核糖。将图甲所含五碳糖中③的氧原子去掉则变成脱氧核糖，与图乙所含五碳糖（脱氧核糖）相同，B正确；
C、图乙中的核酸（DNA）存在于大肠杆菌，由于大肠杆菌中的DNA为环状，所以可能不存在游离的磷酸基团，C正确；
D、图乙中的1是另一个核苷酸的磷酸，所以1、2、3不能构成一个单体（脱氧核苷酸），D正确。
5．【答案】A
【解析】A、由于不同的生物DNA具有特异性，因此，可以利用不同物种间DNA的差异，进行鉴别，如可以提取中药材的DNA制作DNA条形码用于市场上药材的真伪鉴别，A正确；
B、中药材的遗传物质是 DNA，遗传信息就储存在脱氧核苷酸的排列顺序中，故中药材遗传信息的“条形码”源于DNA 分子中脱氧核苷酸的排列顺序不同，B错误；
C、不同种类的中药材细胞中的 DNA分子不同，但不同的DNA分子彻底水解的产物是相同的，都是磷酸基团、脱氧核糖和4种含氮碱基，C错误；
D、由于DNA分子具有特异性，因此可以利用DNA条形码可以鉴定物种及物种间亲缘关系，D错误。
6．【答案】D
【解析】A、STR是DNA分子，初步水解后可以得到4种脱氧核糖核苷酸，而脱氧核糖核酸是大分子，A错误；
B、A-T碱基对含两个氢键，C-G碱基对含三个氢键，STR中A-T碱基对所占的比例较多，相对于其他同长度DNA，STR的稳定性可能较差，B错误；
C、STR中（A+T）所占比例与每条链中（A+T）的比例相同，C错误；
D、由于碱基对的排列顺序不同，导致不同生物个体的STR不同，体现了DNA具有多样性，D正确。
【答案】A
【解析】根据题意，甲生物的核酸中有5种碱基，故甲含有的核酸既有DNA，又有RNA，因此，甲是具有细胞结构的生物，D错误。乙生物的核酸中有4种碱基，说明乙只含有一种核酸，属于病毒，C错误。丙生物的遗传物质中，嘌呤含量不等于嘧啶，说明其遗传物质不是双链DNA，因此，A正确，B错误。
8．【答案】D
【解析】A、一个DNA分子中碱基A的数目为x，其占碱基总数量比例为y，则与该碱基互补配对的碱基T数目也为x，占碱基数量比例为y，因此鸟嘌呤的数目为（x/y-2x）÷2=x（0.5/y-1），A错误；
B、双链DNA分子中嘌呤与嘧啶相等，因此嘌呤与嘧啶的比例是1，B错误；
C、一个DNA分子中碱基A的数目为x，其占碱基总数量比例为y，则与该碱基互补配对的碱基T数目也为x，占碱基数量比例为y，C错误；
D、DNA分子中，C和G之间有3个氢键，A和T之间有2个氢键。该DNA分子的碱基之间的氢键数是2x+3(x/2y x)=3x/2y-x，D正确。
9．【答案】A
【解析】A、假设脱氧核苷酸为n个，则需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物为n+（n/2-1）=14，则n=8，组成该DNA分子片段的脱氧核苷酸数为８个，即能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段，A正确；
B、脱氧核糖与磷酸之间的连接物只有14个，故不能搭建出20个脱氧核苷酸，B错误；
C、碱基对只能搭建4对，不能搭建出410种不同的DNA分子模型，C错误；
D、所搭建的DNA分子片段最长为4个碱基对，D错误。
【答案】B
【解析】A、根据碱基互补配对原则，上表生物的DNA分子中，A/T的值与G/C的值一般相等，A正确；
B、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，大肠杆菌的（A+T）/（G+C）比例小于猪，则大肠杆菌的DNA结构比猪DNA结构更稳定一些，大肠杆菌的DNA受热更不容易解旋成单链，B错误；
C、不同生物的DNA分子中A+T与G+C比值不同说明DNA分子结构的特异性，C正确；
D、DNA分子具有稳定性和特异性，同种生物的不同组织来源相同，则DNA分子相同，则（A+T）/（G+C）的值相同，说明了DNA分子具有稳定性，D正确。
11．【答案】BC
【解析】A、图1中实线最开始出现的是R型细菌，虚线后出现的是S型细菌，A正确；
B、加热杀死S菌后，在高温的作用下，DNA双螺旋结构发生氢键断裂，称为变性，但当温度下降时，DNA可恢复其双螺旋结构，其DNA分子仍然能储存遗传信息，B错误；
C、根据图2测序结果可知，A有1个，T有4个，所以对应的双链DNA有5个腺嘌呤，C错误；
D、根据碱基序列可知测序图中从右到左代表的碱基依次是TGCA，且读取是从右向左，从上到下，故所以图3对应的结果是CCAGTGCGCC，D正确。
【答案】BD
【解析】A、脱氧核酶RadDz3与靶DNA结合并起催化作用，是一种酶，酶的作用本质是降低化学反应所需的活化能，而非提供活化能，A错误；
B、脱氧核酶的本质是DNA，所以含有C、H、O、N、P等元素，B正确；
C、RadDz3切割断裂位点位于底物鸟嘌呤核苷酸中的脱氧核糖4’碳原子位置，导致脱氧核糖裂解，从而使底物DNA链断裂，水解底物DNA后不能得到4种脱氧核苷酸，C错误。
D、图中RadDz3脱氧核酶分子内部碱基间是通过氢键相连，D正确；
【答案】
(1) 双螺旋 反向平行 脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧
(2) 胞嘧啶、腺嘌呤 、脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 氢键 碱基互补配对
(3) 酶 B
【解析】
（1）从图中可以看出DNA分子具有双螺旋结构（空间结构），并由两条平行且方向相反的长链组成。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。
（2）据图可知，根据碱基互补配对原则可知，①与G配对，①是胞嘧啶，②与T配对，②是腺嘌呤，⑤是脱氧核糖，⑦代表的是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，两条链相对的碱基对通过氢键连接，排列在内侧，并且遵循碱基互补配对原则。
（3）应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤形成DNA指纹图。如图2为该孩子的第一条条带来自母亲，第二条条带来自父亲，因此该小孩的真正生物学父亲是B。
14．【答案】
（1）U 一条单链 四种碱基中，A和T的含量不相同，C和G的含量不相同
（2） 1、3、4 排列顺序 不是
（3） 30% C
【解析】
（1）据表判断，组成matK基因的碱基组成中有A、G、C、T，而不含U，说明被检测的是DNA片段，由于DNA双链中A=T，C=G，而表格中A和T的含量不相同，C和G的含量不相同，说明检测的是该基因的一条单链。
（2）与铁皮石斛的matK基因中碱基含量比较，样品2与铁皮石斛碱基含量完全一样，样品1、3、4中各种碱基含量与matK基因中碱基含量不同，所以能初步确定抽检样品中1、3、4为“假冒品”。
样品2碱基含量与铁皮石斛相同并不一定是铁皮石斛，原因是可能碱基的排列顺序不同。已知铁皮石斛matK基因中第1015个碱基为T，若样品2在多次随机抽检中该位点均为C，则说明样品2的碱基排列顺序与matK基因中不同，故可判断样品2不是铁皮石斛。
（3）双链DNA中，任意不互补碱基之和占碱基总数的50%，即A%+C%=50%，即A占23%，则C占27%， 假设为C1%=24%， 则另一条链中的C占该单链碱基总数的比例C2%=（27%-24%÷2）×2=30%。根据DNA分子的结构特点可知,若DNA分子双链中(A+T)/(C+G)的值为m,则每条链中(A+T)/(C+G)的值为m,由此可判断C正确，D错误;DNA分子中(A+C)/(T+G)=1,而每条链中的(A+C)/(T+G)不能确定,但两条链中(A+C)/(T+G)的值互为倒数,故A、B错误。
15.【答案】
核苷酸的种类、数目和排列顺序 特异
4种脱氧核苷酸 1/2 选择足够数量不同位点的STR进行检测
（3）能与M基因中的一条链发生碱基互补配对（或能通过碱基互补配对与染色体样品中的M基因结合） 双链打开成为单链 合成片段甲时，dATP的β和γ位磷酸基团被水解掉，只有α位磷酸基团进入片段甲中
【解析】
根据题意可知，STR是DNA分子上以2-6个核苷酸为单元重复排列而成的片段,单元的重复次数在不同个体间存在差异，因此，不同个体之间的STR的差异，与核苷酸单元重复次数有关，表现出来与核苷酸的数目有关，且不同单元的碱基组成不同，故还与核苷酸的种类有关，进而与核苷酸的排列顺序有关。上述特点使某一个体的DNA具有特异性。
DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，因此，为了合成更多的DNA用于分析，可以利用4种脱氧核苷酸为原料来合成DNA。根据题意，儿子的X染色体肯定来自其母亲两条X染色体中的一条,儿子的X染色体含有图中(ATAG)13的概率为1/2。由于存在不同位点的STR序列，且不同个体之间的STR重复次数不同，为了保证亲子鉴定的准确率,可以选择足够数量不同位点的STR进行检测。
（3）为了确定某基因M在7号染色体上的位置，用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸（dATP，dA-Pα-Pβ-Pγ）制备的DNA片段甲（单链），需要能与7号染色体发生结合，经过漂洗后检测其放射性，以检测含有放射性同位素标记的片段甲是否与染色体某部位发生结合，因此，对片段甲的要求，是要能与7号染色体上的M基因通过碱基互补配对发生结合。同时，在处理染色体样品时，需要时期染色体DNA解开双链成为单链。使用的dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是三个磷酸基团，会随着dATP的水解而脱去2个磷酸基团，只有α位磷酸基团才能参与合成DNA从而进入片段甲中。