专题3.2DNA分子的结构-2017-2018学年高一生物人教版（必修2）

3.2 DNA分子的结构
1．DNA分子的结构层次
2．DNA分子的结构特点
（1）两条链的方向：________。
（2）基本骨架：由________和________交替连接而成。
（3）内侧：碱基之间通过________连接，且遵循________原则，即A与________配对，G与________配对。
3．DNA分子结构的平面结构和空间结构
（1）据上图分析，DNA的内、外侧的组成有何特点？
（2）根据上图，能否看出DNA的两条链呈反向平行？
（3）哪种碱基对的数量越多DNA结构越稳定？
（4）DNA分子的一条链中相邻碱基通过什么结构相连？两条链间的相邻碱基呢？
1．C、H、O、N、P 脱氧核糖 脱氧核苷酸 双螺旋
2．（1）反向平行
（2）脱氧核糖 磷酸
（3）氢键 碱基互补配对 T C
3．（1）内侧由碱基通过氢键相连组成，且碱基之间遵循碱基互补配对原则。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接而成。
（2）能看出，两条链中脱氧核糖和磷酸的方向不同。
（3）G—C（或C—G），因为G、C之间有3个氢键，氢键数量越多，DNA结构越稳定。
（4）DNA分子的一条链中连接相邻两个碱基的结构是—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—；两条链间连接相邻两个碱基的结构是氢键。
1．DNA与RNA都属于核酸，构成它们的单位是核苷酸，且各有4种。两者在组成上的区别主要是：
（1）五碳糖不同：DNA中的五碳糖为脱氧核糖，RNA中的五碳糖为核糖。
（2）碱基种类不同：DNA的碱基是A、T、C、G，RNA的碱基是A、U、C、G。
记忆小窍门：DNA分子结构可简记为“5、4、3、2、1”，即5种元素、4中碱基（脱氧核苷酸）、3种小分子、2条长链、1个双螺旋。
2．DNA分子中碱基的数量
DNA分子两链之间存在着A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2的关系，如图
由此推导出的公式：

1．如图是DNA分子中碱基配对情况的示意图，结合该图总结与碱基互补配对原则有关的规律。
（1）在双链DNA分子中，A与T、G与C之间具有什么样的关系？不配对的两个碱基之和（如A+G）在整个DNA分子中所占比例为多少？
（2）如果知道DNA—条链中的（A+C）/（T+G）的比例为m，那么其互补链中（A+C）/（T+G）的比例为多少？
（3）如果DNA一条链中的（A1+T1）/（G1+C1）=a，那么另一条链中的（A2+T2）/（G2+C2）是多少？该DNA分子中（A+T）/（G+C）是多少？
【参考答案】（1）在双链DNA分子中A的数目总等于T的数目，G的数目总等于C的数目 l/2
（2）1/m
（3）（A2 +T2）/（G2+C2）=a （A+T）/（G+C）=a
【试题解析】（1）在双链DNA分子中A的数目总等于T的数目，G的数目总等于C的数目；在整个DNA分子中由于A=T、G=C，所以（A+G）在整个DNA分子中所占的比例为（A+G）/（A+G+C+T）=（A+G）/[2（A+G）] =l/2。（2）由于一条链中A的数目等于其互补链中T的数目，C的数目等于其互补链中G的数目，所以其互补链中（A+C）/（T+G）的比例为1/m。（3）根据碱基互补配对原则，A1=T2、T1=A2、G1=C2、C1=G2，可知（A2+ T2）/（G2+C2）=（A1+T1）/（G1+C1）=a。同理可知，（A+T）/（G+C）=（A1+A2+T1+T2）/（G1+G2+C1+C2）=2（A1 + T1）/[2（G1+C1）]=a。
【解题必备】碱基互补配对原则的规律：
（1）在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A=T，C=G，A+G=C+T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
（2）DNA分子的一条单链中的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。
（3）DNA分子一条链中的比值与互补链中的该种碱基的比值互为倒数，在整个双链中该比值等于1。
（4）双链DNA分子中，A=（A1+A2）÷2，其他碱基同理。
1．下列有关DNA分子结构的叙述中，正确的是
A．基本组成单位是核糖核苷酸
B．磷酸和五碳糖排列在内侧
C．碱基对构成DNA分子的基本骨架
D．具有规则的双螺旋结构
2．下列有关DNA双螺旋结构特征的描述中错误的是
A．两条主链上的对应碱基以氢键相连
B．配对碱基的互补关系为A—G、T—C
C．两条主链呈反向平行
D．碱基对排列在双螺旋内侧
3．在1个DNA分子中，有腺嘌呤1500个，腺嘌呤与鸟嘌呤之比是3∶1，此DNA分子中含有脱氧核苷酸的对数为
A．2000 B．3000 C．4000 D．8000
4．某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链（a链）上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链（b链）上的G占该链碱基总数的比例是
A．35% B．29% C．28% D．21%
5．在DNA分子双螺旋结构中，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DNA样品，根据样品中碱基的百分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
6．如图为某生物DNA分子的平面结构图，则下列说法不正确的一项是
A．①与②交替连接构成了DNA分子的基本骨架
B．③是连接DNA单链上两个核糖核苷酸之间的化学键
C．④是鸟嘌呤与胞嘧啶构成的碱基对
D．⑤是氢键，保证了DNA分子的稳定性
7．已知在甲DNA分子的一条单链中（A+G）/（T+C）=m，乙DNA分子中一条单链中的（A+T）/（G+C）=n，分别求甲、乙两DNA分子中各自的另一条链中对应的碱基比例分别为
A．m、1/n B．1/m、n C．m、1 D．1、n
8．下列关于DNA双螺旋结构主要特点的叙述，正确的是
A．DNA分子中核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
B．两条链上的碱基通过肽键连接成碱基对
C．DNA分子是由两条同向平行的核苷酸链盘旋而成
D．若一条链中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3
9．如图是一个DNA分子的片段，回答下列问题:
（1）图中②的名称是__________________。
（2）表示DNA基本组成单位的唯一标号是__________________。
（3）构成DNA分子基本骨架的组成成分在图中的标号是__________________。
（4）图中的碱基对一共有__________对；在图示的这些碱基对中，所携带的遗传信息有________种。
10．（2017海南卷）DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中（A+T）/（G+C）与（A+C）/（G+T）两个比值的叙述，正确的是
A．碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同
B．前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高
C．当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链
D．经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1
11．（2016上海卷）在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含 10对碱基（A有6个）的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为
A．58 B．78
C．82 D．88
1．【答案】D
【解析】DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，A错误；磷酸和五碳糖交替连接排列在外侧，碱基对排列在内侧，B错误；DNA分子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分子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。
2．【答案】B
【解析】DNA中碱基互补关系是A—T、G— C。
3．【答案】A
【解析】DNA分子中，A=T，G=C，已知A为1500个，A∶G=3∶1，从而算出G为1500×1/3=500（个），则DNA分子上的碱基为2×（1500+500）=4000（个）。又由于每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含N碱基组成，碱基数就等于脱氧核苷酸数，所以脱氧核苷酸对数为2000对。
4．【答案】A
【解析】由于DNA分子中A+T占整个DNA分子总数的44%，则一条链上A+T占该链的44%，故a链中C+G占56%，又因为G占21%，则C占35%，故另一条链（b链）中G占35%。
5．【答案】B
6．【答案】B
【解析】①是脱氧核糖，②是磷酸，两者交替连接构成了DNA分子的基本骨架；③是连接DNA单链上两个脱氧核苷酸之间的化学键；④是DNA分子内部的碱基对，该碱基对是鸟嘌呤和胞嘧啶互补配对形成的；⑤是氢键，氢键使DNA分子结构更稳定。
7．【答案】B
【解析】由题意知，甲DNA分子的一条单链中（A+G）/（T+C）=m，则另一条单链中该比值是1/m；乙DNA分子的一条单链中（A+T）/（G+C）=n，则另一条单链中（A+T）/（G+C）=n。
8．【答案】D
【解析】DNA分子中的五碳糖是脱氧核糖，不是核糖，A错误；两条脱氧核苷酸链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，B错误；DNA分子的两条链是反向平行的，C错误；按照碱基互补配对原则，双链DNA分子中如果一条链中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3，D正确。
9．【答案】（1）脱氧核糖
（2）④
（3）②③
（4）4 1
10．【答案】D
【解析】由于双链DNA碱基A数目等于T数目，G数目等于C数目，故（A+C）/（G+T）为恒值1，A错。A和T碱基对含2格氢键，C和G含3个氢键，故（A+T）/（G+C）中，（G+C）数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，B错。（A+T）/（G+C）与（A+C）/（G+T）两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C错。经半保留复制得到的DNA分子，是双链DNA，（A+C）/（G+T）=1，D正确。
【考点定位】DNA分子结构
【名师点睛】明确双链DNA的碱基互补配对的数量关系是解题关键
11．【答案】C
【解析】构成一个脱氧核苷酸需要2个订书钉，20个脱氧核苷酸总共需要40个订书钉；一条DNA单链需要9个订书钉连接，两条链共需要18个；双链间的氢键数共有20总共需要订书钉40
【考点定位】DNA的结构
【名师点睛】本题考查DNA双螺旋结构模型中的化学键。解题关键是熟悉DNA的三种组成成分之间、基本单位之间、双链之间的连接方式。