第二节 DNA分子的结构和复制
第1课时 DNA分子的结构
学 习 目 标
核 心 素 养
1.概述DNA分子结构的主要特点。(重点)
2.设计并制作DNA分子双螺旋结构模型。
3.DNA分子中碱基的计算。(难点)
1.分析并领悟科学家构建DNA双螺旋结构模型的历程，并体验DNA双螺旋结构模型的制作。
2.结合图形分析DNA的结构特点，形成结构与功能观。
3.依据碱基互补配对原则进行相关计算。
一、DNA分子结构的认识和结构特点
1．对DNA分子结构的认识过程
(1)20世纪30年代后期，瑞典科学家们证明了DNA是不对称的。
(2)1951年奥地利生物化学家查哥夫在定量分析DNA分子的碱基组成后，发现腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。
(3)1952年英国化学家富兰克琳采用X射线衍射技术拍摄到DNA分子结构的照片，确认DNA分子为螺旋结构，而不是由一条链构成。
(4)1953年美国科学家沃森和英国科学家克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型。
2．DNA分子的结构
(1)DNA分子的结构层次
①基本组成元素：C、H、O、N、P
②基本组成化合物：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
③基本组成单位：脱氧核苷酸(4种)，如图：
(2)DNA分子的结构及特点
Ⅰ.结构
Ⅱ.特点
通过图示可知，DNA分子的结构特点：
a．立体结构：DNA分子是由①和②(填序号)组成的，它们按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。
b．内部结构：DNA分子中的⑤脱氧核糖和④磷酸交替连接，排列在双螺旋的外侧，构成基本骨架；(⑦和⑧)碱基排列在内侧。
c．碱基配对：两条链上的碱基通过(③和⑥)氢键连接成碱基对，并且遵循A—T、G—C配对的规律，称为碱基互补配对原则。
Ⅲ.特性
a．多样性：碱基对的排列顺序千变万化。
b．特异性：是由DNA分子中特定的碱基对排列顺序决定的。
二、设计制作DNA分子双螺旋结构模型及DNA分子的相关计算
1．制作原理：DNA分子双螺旋结构的主要特点。
2．实验目的：通过制作DNA分子双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。
3．材料用具：曲别针、泡沫塑料、纸板、牙签、橡皮泥等。
4．设计模型：绘出DNA模型的设计图；确定制作的DNA分子双螺旋结构模型的大小(如高度与直径的比例)、维系立体构型的方式；代表磷酸、脱氧核糖、碱基的材料等。
5．制作模型
选材：选择能代表磷酸、4种碱基和脱氧核糖的材料等
↓
制作：若干个磷酸、脱氧核糖、碱基
↓
整合：若干个脱氧核苷酸
↓
连接：形成脱氧核苷酸链
↓
构成平面：两条反向平行的单链
↓
旋转：DNA分子双螺旋结构
6．DNA分子的相关计算原理：碱基互补配对原则，即双链DNA分子中A＝T、G＝C。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．DNA彻底水解的产物是四种脱氧核苷酸。 ( )
2．DNA分子一条链上相邻的两个碱基通过氢键相连。 ( )
3．DNA分子中G、C碱基的比例越高，分子结构的稳定性越高。 ( )
4．DNA分子中的嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。 ( )
5．双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)存在特异性。 ( )
6．双链DNA分子中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。 ( )
提示：1.× DNA初步水解的产物是四种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是含氮碱基、磷酸和脱氧核糖。
2．× DNA分子两条链的碱基之间通过氢键相连，一条链上的两个碱基则通过脱氧核糖、磷酸和脱氧核糖相连。
3．√
4．√
5．× 双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)＝1，不存在特异性。
6．× 双链DNA分子中大多数磷酸与2个五碳糖连接，位于末端的磷酸只与1个五碳糖连接。
DNA分子的结构
[问题探究]
坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往的行人，但很少有人注意到它的旋转是顺时针方向还是逆时针方向。
1．DNA分子的基本单位是什么？
提示：脱氧核苷酸。
2．DNA是怎样携带遗传信息的？
提示：通过碱基对的排列顺序携带遗传信息。
[归纳总结]
1．DNA分子的结构
(1)平面结构
①由多个脱氧核苷酸分子聚合形成脱氧核苷酸长链。
②配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，C—G碱基对在DNA中所占的比例越大，DNA分子结构越稳定。
③在同一条脱氧核苷酸链中，相邻2个碱基之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖间接相连。
(2)DNA分子的空间结构
①DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链，按反向平行(指一条链的起点为磷酸，另一条链的起点为脱氧核糖)方式盘绕成的双螺旋结构。
②基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成。
③中间的碱基严格按碱基互补配对原则(A与T配对，G与C配对)形成碱基对。
④DNA分子中，脱氧核苷酸数∶脱氧核糖数∶磷酸数∶含氮碱基数＝1∶1∶1∶1。
2．DNA分子的结构特性
(1)稳定性：脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性：碱基对的排列顺序多种多样。
(3)特异性：每个DNA都有特定的碱基对排列顺序。
好记巧学：DNA结构的“五四三二一”
五种元素：C、H、O、N、P。
四种碱基：A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸。
三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。
两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链。
一种螺旋：规则的双螺旋结构。
1．下列关于沃森和克里克、富兰克琳、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法中，正确的是( )
A．富兰克琳提供了DNA分子的电子显微镜图像
B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型
C．查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系
D．富兰克琳和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量
B [沃森和克里克依据富兰克琳提供的DNA衍射图谱及有关数据，提出DNA分子的双螺旋结构模型，A错误、B正确；查哥夫在定量分析DNA分子的碱基组成后，发现腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量，但是没有提出A与T配对、C与G配对，C、D错误。]
2．下图为DNA分子结构示意图，对该图的描述正确的是( )
A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
B．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C．含腺嘌呤17%的DNA比含胞嘧啶15%的DNA耐热性高
D．在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基是通过氢键连接的
C [①磷酸和②脱氧核糖的交替排列构成了DNA分子的基本骨架，A项错误；图中④不能表示胞嘧啶脱氧核苷酸，②③和下一个磷酸才能构成胞嘧啶脱氧核苷酸，B项错误；DNA分子中C＋G的含量越高，DNA分子的热稳定性越高，含腺嘌呤17%的DNA分子中C＋G的含量为66%，含胞嘧啶15%的DNA分子中C＋G的含量为30%，因此前者比后者的耐热性高，C项正确；在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基是通过脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖相连的，D项错误。]
DNA分子的相关计算
DNA分子结构简图如下图所示，碱基互补配对原则：A配T，G配C。
1．以DNA双链为研究对象时碱基数量的关系
(1)A、T、G、C的关系：A＝T，G＝C。
(2)非互补碱基和之比：
(A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(T＋G)＝1。
结论：DNA分子中非互补碱基之和总相等。
(3)互补碱基和之比：
(A＋T)/(G＋C)不是定值。
2．以DNA单链为研究对象时碱基数量的关系(如上图)
(1)A1＝T2，G1＝C2，C1＝G2，T1＝A2。
(2)若1链中(A1＋G1)/(T1＋C1)＝m，则2链中(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/m。
结论：两链间非互补碱基和之比互为倒数。
3．DNA双链和单链中碱基数量的联系(如上图)
(1)若在双链中(A＋T)/(G＋C)＝n，则在1链中(A1＋T1)/(G1＋C1)＝n，2链中(A2＋T2)/(G2＋C2)＝n。
结论：在同一DNA分子中，双链和单链中互补碱基和之比相等。
(2)若1链中A1占的比例为X1，2链中A2占的比例为X2，则整个DNA分子中A占的比例为(X1＋X2)/2。
结论：某碱基占双链DNA分子碱基总数的百分比等于相应碱基占相应单链比值和的一半。
特别提醒：碱基配对原则应用应注意的问题
(1)大部分DNA是双链的，但有的DNA是单链的，单链DNA分子中不存在A＝T，C＝G的关系。
(2)DNA分子中碱基配对只能是A和T、C和G之间。
(3)计算碱基含量时，应注意题干中提供的是碱基对还是碱基数目，所求的碱基比例，是占整个DNA分子的比例还是占其中一条链的比例。
1．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%，其中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分子碱基总数的比例是( )
A．17% B．32%
C．34% D．50%
A [假设DNA中共有2N个碱基，根据题干可知：(A＋T)%＝64%，即(A＋T)/2N＝0.64，则(A1＋A2＋T1＋T2)/2N＝0.64，可推出(A1＋T1)/N＝0.64。题干还告诉我们：A1/N＝0.30，则可知T1/N＝0.34，而T1＝A2，所以A2/N＝0.34(另一条链中的A占该条链碱基总数的34%)，则A2/2N＝0.17，即另一条链中的A占整个DNA分子碱基总数的17%。]
2．经检测得知，一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x，其占碱基总量的比例是y，以下推断正确的是( )
A．与鸟嘌呤互补的碱基所占的比例是(1－y)
B．该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是x/y
C．该DNA分子的碱基之间的氢键数是x(1＋2/y)
D．与鸟嘌呤不互补的碱基数目是x(1－2y)/y
D [与鸟嘌呤互补的碱基的比例和鸟嘌呤的碱基比例相等均为y，A错误；DNA分子中嘌呤碱基和嘧啶碱基互补配对，二者比值为1，B错误；该DNA分子中鸟嘌呤数目为x，因此G—C碱基对的数目为x，腺嘌呤＝胸腺嘧啶＝(x/y－2x)÷2，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是3x＋[(x/y－2x)÷2]×2＝x(1＋1/y)，C错误；与鸟嘌呤不互补的碱基是腺嘌呤和胸腺嘧啶，它们的数目为x/y－2x＝x(1－2y)/y，D正确。]
误区警示：进行碱基计算时要注意以下几点
(1)单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。
(2)注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 归 纳
1.DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，DNA双链是反向平行的关系。
2．DNA分子外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，内侧由氢键相连的碱基对组成。
3．双链DNA分子中，嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。
4．DNA具有多样性和特异性，DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。
1．下面关于DNA分子结构的叙述中，错误的是( )
A．每个双链DNA分子中嘌呤数＝嘧啶数
B．每个碱基分子上均直接连接着一个磷酸和一个脱氧核糖
C．每个DNA分子中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数
D．双链DNA分子中的一段含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤
B [DNA分子是双螺旋结构，碱基间遵循碱基互补配对原则，即A＝T、G＝C，所以A＋G＝T＋C，即嘌呤数＝嘧啶数。DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子碱基组成。脱氧核苷酸分子的连接方式为，碱基是通过五碳糖与磷酸相连的。]
2．如图表示某同学在制作DNA双螺旋结构模型时，制作的一条脱氧核苷酸链，下列表述不正确的是 ( )
A．能表示一个完整脱氧核苷酸的是图中的a或b
B．图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个
C．相邻脱氧核苷酸之间通过化学键③连接起来
D．从碱基上看，缺少的碱基是T
A [图中a表示的是一个完整的脱氧核苷酸，b中连接的磷酸属于碱基C所在的脱氧核苷酸，且b中不是完整的五碳糖；图中与五碳糖直接相连的碱基只有一个；相邻的脱氧核苷酸之间通过化学键③相连接；脱氧核苷酸中的碱基共有4种，即A、G、C、T。]
3．某同学制作一DNA片段模型，现准备了10个碱基T塑料片，8个碱基A塑料片，30组脱氧核糖和磷酸的塑料片，那么还需准备碱基C塑料片的数目是( )
A．14 B．8
C．7 D．16
C [因为30组脱氧核糖和磷酸塑料片可制成含15个碱基对的DNA分子模型，而该同学已准备了10个碱基T塑料片，8个碱基A塑料片，这样仅能构成8个A＝T碱基对，剩下的7个碱基对若全为G≡C碱基对，则还需要准备G、C碱基塑料片各7片。]
4．假设一个DNA分子片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占百分比和数目分别是 ( )
A．26%，312个 B．24%，288个
C．24%，298个 D．12%，144个
B [DNA分子的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则，即DNA分子中有一个A，必须有一个和其互补的T；有一个C，必有一个G。根据这个原理可知碱基G所占比例为＝24%；又知T共312个，占26%，则可知该DNA分子片段中共有碱基312÷26%＝1 200(个)；前面已计算出G占24%，则G的数目是1 200×24%＝288(个)。]
5．如图是某生物DNA分子结构图(片段)。请据图回答：
(1)3有________种，若3为碱基A，则4为碱基__________；若3为碱基C，则4为碱基________。DNA分子中3与4是通过________连接起来的。
(2)在菠菜的叶肉细胞中，含有DNA的细胞结构有________________，其中________________中的基因控制的遗传病只能由母本传给后代。
(3)若该DNA分子一条单链中(A＋G)/(T＋C)＝m，则其互补链中该比例是________，在整个DNA分子中该比例为________。
(4)若该DNA分子一条单链中(A＋T)/(G＋C)＝n，则其互补链中该比例为________，在整个DNA分子中该比例为________。
[解析] (1)构成DNA的核苷酸有4种，含氮碱基也有4种，分别是A、G、C、T，若3为A，根据碱基互补配对原则，4应为T，若3为C，则4为G，3与4之间通过氢键连接。(2)在菠菜的叶肉细胞中，含有DNA的细胞结构有细胞核、线粒体、叶绿体，其中线粒体、叶绿体中的基因属于细胞质基因，具有母系遗传的特点。(3)一条链上(A＋G)/(T＋C)与另一条链上(A＋G)/(T＋C)互为倒数，整个DNA分子中(A＋G)/(T＋C)＝1。(4)一条链上(A＋T)/(G＋C)与另一条链上(A＋T)/(G＋C)相等，且与整个DNA分子中(A＋T)/(G＋C)相等。
[答案] (1)4 T G 氢键 (2)叶绿体、线粒体、细胞核 叶绿体、线粒体 (3)1/m 1 (4)n n
[教材课上思考答案](教师用书独具)
边做边学(P69)
1．提示：书写时，碱基对的排列顺序可按排列组合原理书写，但一定要保证A与T配对，G与C配对。
2．构成DNA的脱氧核苷酸的种类虽然只有四种，但它们的数量多，排列顺序是千变万化的，故它能储存足够的遗传信息。
课件56张PPT。第四章 遗传的分子基础第二节 DNA分子的结构和复制
第1课时 DNA分子的结构胞嘧啶(C)不对称的胸腺嘧啶(T)双螺旋结构螺旋结构脱氧核苷酸C、H、O、N、P脱氧核糖
①和②双螺旋脱氧核糖磷酸碱基氢键碱基互补配对碱基对的排列顺序碱基对排列顺序双螺旋 脱氧核糖 双螺旋脱氧核苷酸链反向平行
碱基互补配对TCDNA分子的结构 DNA分子的相关计算 点击右图进入…Thank you for watching !第2课时 DNA分子的复制
学 习 目 标
核 心 素 养
1.阐明DNA分子的复制过程、特点。(重点)
2.通过探究DNA复制活动，培养抽象思维能力。(难点)
3.探讨DNA复制的生物学意义。
1.结合示意图归纳DNA复制的过程、特点和意义。
2.通过DNA分子半保留复制实验的探究、分析，学会分析实验的方法，并尝试画出示意图化抽象为形象，培养抽象思维能力。
一、DNA分子的复制过程及特点
1．DNA分子复制的含义
以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
2．DNA分子复制的过程
(1)时期：细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。
(2)场所：主要是细胞核。
(3)条件
①模板：DNA分子的两条链。
②原料：游离的4种脱氧核苷酸。
③能量：ATP。
④酶：解旋酶、DNA聚合酶等。
(4)过程
(5)特点：①边解旋边复制；②半保留复制。
(6)准确复制的原因和意义
①原因：
a．DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；
b．通过碱基互补配对原则，保证了复制能够精确地进行。
②意义：使遗传信息从亲代传给子代，从而确保了遗传信息传递的连续性。
二、DNA分子复制方式的证明及相关计算
1．DNA分子复制方式的证明方法
同位素示踪法。
2．DNA复制方式证明原理
含15N的双链DNA分子密度大，含14N的双链DNA分子密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。
3．证明过程
(1)用放射性同位素15N标记大肠杆菌的DNA。
(2)将被标记的大肠杆菌转入以含14N物质为唯一氮源的培养液中培养。
(3)分别取完成一次细胞分裂和两次细胞分裂的大肠杆菌，并将其中的DNA分子分离出来，进行密度梯度超速离心和分析。
4．实验结果预测：如果DNA分子的两条链中都含有15N，那么这样的DNA分子质量大，离心时应该在试管的底部；两条链中都含有14N，那么这样的DNA分子质量小，离心时应该在试管的上部；两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA分子质量居中，离心时应该在试管的中部。
5．实验结果
(1)提取亲代DNA→离心→全部重带。
(2)繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
(3)繁殖两代后取出，提取DNA→离心→轻带、中带。
6．结论：DNA复制时总是保留一条母链，新合成一条子链，这样的复制方式叫做DNA半保留复制。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．DNA分子的复制只能发生在细胞核中。 ( )
2．DNA分子复制时，两条脱氧核苷酸链均作为模板。 ( )
3．DNA分子完全解旋为两条单链，才开始进行DNA分子的复制。 ( )
4．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链。 ( )
5．通过DNA分子的复制，保持了遗传信息传递的连续性。 ( )
提示：1.× DNA分子的复制主要发生在细胞核中，也可发生在线粒体、叶绿体中。
2．√
3．× DNA分子复制是边解旋边复制。
4．× 脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能形成子链。
5．√
DNA分子的复制过程
[问题探究]
如图是DNA分子的复制过程。
1．图中A、B、C分别表示什么过程？
提示：A：解旋；B：合成子链；C：形成子代DNA。
2．碱基互补配对原则是怎样的？
提示：A与T、T与A、C与G、G与C配对。
3．子代DNA分子中是否含有亲代DNA?
提示：子代DNA分子是由亲代DNA的一条单链和新合成的子代DNA单链共同组成的。
[归纳总结]
1．不同生物的DNA分子复制的场所
2．DNA分子复制所需的酶：是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶，还包括DNA连接酶等。
(1)解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。
(2) DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。
(3)DNA连接酶的作用是连接DNA片段。
3．DNA分子复制的基本条件
(1)模板：解旋的DNA分子的两条单链；
(2)原料：细胞中游离的4种脱氧核苷酸；
(3)能量：主要通过水解ATP提供；
(4)酶：DNA聚合酶(形成磷酸二酯键)、解旋酶(打开氢键)等。
4．两个子代DNA的位置及分开时间：复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝点连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时分开，分别进入两个子细胞中。
5．DNA分子复制对DNA作为遗传物质的意义
(1)边解旋、边复制，多个起点同时进行，节省时间、效率高。
(2)新DNA分子双链为“一母一子”，因此复制更为精确，使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。
巧学好记：巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”
1．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是( )
A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制
B．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP
C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D．DNA在复制过程中先进行解旋，后半保留复制
D [DNA分子复制时都保留了原DNA分子中的一条链，这种方式叫做半保留复制，A正确；解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解开，需要消耗ATP，B正确；DNA分子的两条链是反向平行的，而复制时只能从5′端向3′端延伸，所以两条子链的合成方向相反，C正确；由图可知，DNA在复制过程中，边解旋边进行半保留复制，在较短的时间内形成DNA分子，D错误。]
2．如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是( )
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率
A [图中DNA分子的复制是从多个起点开始的，但并不是同时开始的。图中DNA分子的复制是边解旋(需解旋酶)边双向复制的。]
题后反思：真核生物的DNA复制是多起点双向进行的，复制时两条子链方向相反。DNA分子精确复制的原因：一是独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，二是严格遵循碱基互补配对原则。
DNA复制方式的证明及相关计算
1.DNA半保留复制的实验证据分析
(1)实验方法：放射性同位素标记法和密度梯度离心法。
(2)实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。
(3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(4)实验预期：离心后应出现3条DNA带。
①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
②中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(5)实验过程
(6)过程分析
①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。
②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
(7)实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
2．DNA复制的相关计算
DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
(1)DNA分子数
①子代DNA分子＝2n个。
②含有亲代DNA链的子代DNA分子＝2个。
③不含亲代链的子代DNA分子＝(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链＝2n＋1条。
②亲代脱氧核苷酸链＝2条。
③新合成的脱氧核苷酸链＝(2n＋1－2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：
①经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸＝m·(2n－1)个。
②第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸＝m·2n－1个。
3．与染色体、细胞数目相关的计算
研究DNA分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意：
(1)一个DNA分子含两条DNA链，只要有一条DNA链带标记，该DNA分子便带标记。
(2)每条染色体含一个或两个DNA分子，只要有一条DNA链带标记，该染色体便带标记。
(3)每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，只需分析一条染色体(减数分裂时只需分析一对同源染色体)即可。
1．某基因(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图①；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图②。则下列有关分析正确的是( )
A．X层中的基因只用14N标记，Y层中的基因只用15N标记
B．W层中含15N标记的胞嘧啶3 150个
C．W层与Z层的核苷酸数之比为1∶4
D．X层中含有的氢键数是Y层的3倍
B [DNA分子的复制是半保留复制，复制3次后，共有8个DNA分子，其中有2个DNA分子的一条链含有14N，另一条链含15N，另外6个DNA分子只含有15N，离心后，含14N的位于X层(也含有15N)，只含15N的位于Y层，A错误；一个DNA分子中含有A(腺嘌呤)＝T＝3 000×35%＝1 050(个)，G＝C＝(3 000－1 050×2)/2＝450(个)，解旋酶解旋再离心后，含14N的2条链位于Z层，含15N的14条链位于W层，相当于7个完整DNA分子的量，故W层中含15N标记的胞嘧啶是450×7＝3 150(个)，B正确；W层与Z层的核苷酸数之比为7∶1，C错误；X层中含有的氢键数与Y层的氢键数比为2∶6，即Y层中含有的氢键数是X层的3倍，D错误。]
(1)图1中X层与Y层的基因片段数比值是多少？
提示：1∶3。
(2)若某基因以15N标记，以14N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料，复制3次后，X与Y、Z与W的比值分别是多少？
提示：X与Y的比值是3∶1，Z与W的比值为7∶1。
2．若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是( )
A．每条染色体中的两条染色单体均含3H
B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H
C．每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H
D．每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H
A [DNA的复制方式是半保留复制，将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，第二次分裂DNA复制后，会出现有一条链被3H标记的双链DNA和双链都被3H标记的双链DNA，这种情况下，一条双链DNA构成一条染色单体，故每条染色单体都含有3H标记，A项正确；第二次分裂中期，既会出现两条脱氧核苷酸链均含3H的DNA分子，也会出现只有一条脱氧核苷酸链含3H的DNA分子，B、C、D均错误。]
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 归 纳
1.DNA复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂间期。
2．新合成的每一个DNA分子都保留了亲代DNA分子的一条链。
3．DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对保证了复制能够精确地进行。
4．DNA分子复制时是边解旋边复制。
5．DNA分子通过复制，将遗传信息传递给子代。
1．下列关于DNA分子复制过程顺序的叙述，正确的是( )
①互补碱基对之间的氢键断裂 ②在DNA聚合酶作用下把脱氧核苷酸连接成链 ③DNA分子在解旋酶作用下解旋 ④以母链为模板进行碱基互补配对并形成氢键 ⑤子链与母链盘绕形成双螺旋结构
A．③①②④⑤ B．③④②⑤①
C．③①④②⑤ D．①③④②⑤
C [DNA分子首先在解旋酶的作用下解旋，双链之间的氢键断裂，以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对，并在DNA聚合酶的作用下将脱氧核苷酸连接成链，子链与母链盘绕形成双螺旋结构。]
2．某DNA分子共有a个碱基对，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为( )
A．7(2a－m) B．8(a－m)
C．7(a－m) D．8(2a－m)
C [在DNA分子中，遵循碱基互补配对原则，其中A＝T，G＝C，题中所给C＝m(个)，则T＝(2a－2m)/2＝a－m(个)。该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数＝23×(a－m)－(a－m)＝7(a－m)。]
3．将15N标记的一个DNA分子放在含14N的培养基中复制n次，则子代中含15N的单链占全部DNA单链的比例和含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是( )
A．1/2n，1/2n B．1/2n，1/2n－1
C．1/2n，1/2n＋1 D．1/2n－1，1/2n
B [DNA分子的复制是半保留复制，将15N标记的一个DNA分子放在含14N的培养基中复制n次，共产生2n个DNA分子，15N标记的单链有2条，含15N的DNA分子有2个。所以子代中含15N的单链占全部DNA单链的比例是2/(2×2n)＝1/2n，含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是2/2n＝1/2n－1。]
4．细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是( )
A．第一次分裂的子代DNA应为⑤
B．第二次分裂的子代DNA应为①
C．第三次分裂的子代DNA应为③
D．亲代的DNA应为⑤
A [亲代DNA的两条链都是15N，应对应⑤；第一次分裂产生的DNA都是一条链为15N，一条链为14N，应对应②；第二次分裂产生的DNA分子，两个一条链为15N，一条链为14N，另两个两条链都为14N，应对应①；第三次分裂产生的DNA，两个一条链为15N，一条链为14N，另六个两条链都为14N，应对应③。]
5．如图是DNA分子复制的图解，请据图回答：
(1)图中的[1]表示________过程，需要________酶的作用。
(2)图中的[2]过程表示以母链为模板进行的碱基的互补配对，参与配对的物质是游离在周围的________。
(3)图中的[3]过程表示形成两个新的________分子，参与此过程的酶有________等。
(4)DNA复制一般是严格的________复制，DNA复制的遗传学意义是为________在亲子代之间的________准备了物质基础。
[解析] 本题考查DNA分子复制的条件、过程及意义。(1) DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制时首先在解旋酶的作用下，双链解开。(2) DNA复制的模板是原DNA分子的两条链，原料是四种脱氧核苷酸。(3)新链合成时需要DNA聚合酶等的催化，并且消耗能量。(4)DNA复制产生的子代DNA与亲代DNA完全相同，保证了遗传信息准确地传给后代，保持了亲子代间遗传信息的连续性。
[答案] (1)解旋 解旋 (2)脱氧核苷酸
(3)DNA DNA聚合酶
(4)半保留 遗传信息 传递
[教材课上思考答案](教师用书独具)
积极思维(P71)
1．因为复制时DNA的两条链均作模板，每一条母链与新合成的子链盘旋成双螺旋结构。由于母链中的氮元素均为15N，而子链中的氮元素均为14N，所以子一代DNA只有杂合链。
2．离心处理后，子二代DNA出现了两种情况：轻链带和杂合链带。说明DNA复制时两条链均作模板。每一个
DNA分子中都有一条母链和一条新合成的子链，即半保留复制。
评价指南(P73)
一、1.A 2.C 3.D 4.B
5．A [组成DNA分子的两条脱氧核苷酸长链是反向平行的。]
6．C
二、全保留复制假说认为：在DNA复制时，DNA并不需要解链，只是在复制点解开几个碱基，亲代分子保持完整，两条合成的子链形成一个新的DNA分子。DNA分散复制假说认为：在复制过程中亲代DNA双链被切割成小片段，分散在新合成的两个DNA双链分子中。DNA半保留复制假说认为：在DNA复制时，以亲代DNA的两条链为模板，每一条母链和新合成的子链组成一个新的DNA分子。
课件58张PPT。第四章 遗传的分子基础第二节 DNA分子的结构和复制
第2课时 DNA分子的复制细胞核亲代DNA分子子代DNA分子有丝分裂间期减数第一次分裂的间期DNA聚合酶两条链4种脱氧核苷酸ATP解旋酶双螺旋结构遗传信息解旋半保留双螺旋结构碱基互补配对遗传信息同位素示踪法 居中小大 两次一次
底上中
全部重全部中母子半保留DNA分子的复制过程 DNA复制方式的证明及相关计算 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十)
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是 ( )
A．在细胞有丝分裂间期，发生DNA的复制
B．DNA通过一次复制后产生四个DNA分子
C．DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制
D．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
A [DNA的复制过程是在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。DNA复制是一个边解旋边复制的过程，以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，以细胞内游离的四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。]
2．用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，下图中这三种DNA分子的比例正确的是( )
A B C D
D [1个含15N的DNA分子在含14N培养基上复制四次，共产生16个DNA分子，其中有2个是15N—14N DNA分子，14个为14N—14N DNA分子，没有15N—15N DNA分子。]
3．在DNA复制过程中，保证复制准确无误进行的关键步骤是( )
A．解旋酶破坏氢键并使DNA双链分开
B．游离的脱氧核苷酸与母链碱基互补配对
C．与模板链配对的游离脱氧核苷酸连接成子链
D．子链与模板链盘绕成双螺旋结构
B [DNA精确复制的原因一方面是DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，二是通过碱基互补配对，保证了复制能够精确地进行。]
4．某个DNA片段由500对碱基组成，(G＋C)占碱基总数的34%。若该DNA片段连续复制3次，第三次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为( )
A．1 155 B．1 320
C．2 310 D．2 640
B [由于(G＋C)占碱基总数的34%，所以(A＋T)占66%，A与T各占33%，整个DNA片段中含有500对碱基，该DNA片段中腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为33%×1 000＝330(个)，在第三次复制时需新合成8条DNA单链，相当于4个DNA分子，因此需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为330×4＝1 320(个)。]
5．蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是( )
A．每条染色体的两条染色单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条染色单体被标记
C．只有半数的染色体中一条染色单体被标记
D．每条染色体的两条染色单体都不被标记
B [DNA分子复制遵循半保留复制原则。蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3H-T)培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H-T，然后在不含放射性标记的培养基中培养至中期，每个DNA分子复制形成的两个DNA分子存在于同一条染色体的两条姐妹染色单体上，其中一个DNA分子的一条链含3H-T，如图所示。]
6．假设将有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给14N的原料，该细胞进行减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的DNA的精子所占比例为 ( )
A．0 B．25%
C．50% D．100%
D [精原细胞中一条染色体上含1个15N标记的DNA分子，一对同源染色体含两个DNA分子，经过间期的复制，2个15N标记的DNA分子变成4个DNA分子，每个DNA分子中一条链是15N标记的，另一条链含14N。减数第一次分裂结束，形成两个次级精母细胞，每个次级精母细胞含2个DNA分子，减数第二次分裂结束后，形成4个精细胞，每个精细胞中含1个DNA分子，这个分子中一条链含15N，另一条链含14N。因此，4个精子中都含15N标记的DNA，因此选D。]
7．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制5次。下列有关判断错误的是( )
A．含有15N的DNA分子有两个
B．只含有14N的DNA分子占15/16
C．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸1 280个
D．复制结果共产生32个DNA分子
C [该DNA分子共复制5次，DNA的总数应为25＝32个。因为亲代DNA分子中两条脱氧核苷酸链都含有15N，复制后两条含有15N的脱氧核苷酸链不会消失，所以仍有2个DNA分子有15N，所占比率是1/16，其余都不含有15N，即只含有14N的DNA分子占(32－2)/32＝15/16。因为C＝60，所以G＝60，那么A＋T＝100×2－60×2＝80，则A＝80/2＝40。复制5次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(25－1)＝1 240个。]
8．某DNA分子中含有1 000个碱基对(P元素只是32P)。若将该DNA分子放在只含31P的脱氧核糖核苷酸的培养液中让其复制2次，则子代DNA分子的相对分子质量平均比原来 ( )
A．减少1 500 B．增加1 500
C．增加1 000 D．减少1 000
A [复制2次后形成4个DNA分子，8条单链中有6条含31P，2条含32P，相对分子质量平均减少＝1 500。]
[等级过关练]
9．现将一个含有两对同源染色体且核DNA分子都已用32P标记的细胞，放在不含32P的培养基中培养，若该细胞连续进行4次有丝分裂，则含32P的子细胞数量最少和最多分别是( )
A．2、16 B．2、8
C．4、8 D．4、16
B [细胞内共有4条染色体，核DNA分子双链被标记(共8条单链)，这8条单链将分布在8个子染色体中。细胞连续分裂4次，将出现16个子细胞，第一次分裂时产生的两个子细胞的所有染色体均含32P，而以后的分裂中，如果含32P的染色体全部进入一个子细胞，则最少有2个细胞含有32P；如果8条含有32P的链分别分配到8个子细胞中，则最多有8个细胞含32P。]
10．如图是大肠杆菌的DNA复制示意图。如果是单起点单向复制，按正常的子链延伸速度，此DNA分子复制约需30 s，而实际上复制从开始到结束只需约16 s。据图分析，下列说法不正确的是( )
A．“甲→乙”的场所与真核生物的DNA分子复制场所不同
B．实际复制的时间之所以减半，是因为该DNA分子是从一个起点开始向两个方向复制的
C．把甲放在含15N的培养液中复制三代，子代中含15N的DNA占75%
D．如果甲中碱基A占20%，那么其子代DNA中碱基G的比例为30%
C [大肠杆菌属于原核生物，其DNA的复制发生于拟核区，而真核生物DNA的复制场所主要在细胞核，在线粒体和叶绿体中也可发生。由图可知，该环状DNA分子从一个起点开始向两个方向复制，导致复制速度加倍。后代DNA分子中，至少含有1条新合成的单链，因此子代DNA分子均含有15N，即子代中含15N的DNA占100%。双链DNA分子中，A＋G＝50%，A为20%，则G为30%。]
11．在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N－DNA(相对分子质量为a)和15N－DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。下列对此实验的叙述不正确的是( )
A．Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N
B．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4
C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a＋b)/8
D．上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制
B [由图可知亲代是15N－DNA，在14N的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA分子均含有一条15N的链和一条14N的链；Ⅰ代的两个DNA分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代DNA分别为含14N、14N－DNA分子和14N、15N－DNA分子，含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/2；Ⅲ代细菌DNA分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为(7a＋b)，则DNA分子的平均相对分子质量为(7a＋b)/8；图中因复制一次后试管中离心结果是全中带，复制两次后试管中是一半轻带、一半中带，故判断DNA分子的复制是半保留复制。]
12.某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是( )
A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N－14N－DNA
D．实验结果说明DNA分子的复制方式是半保留复制
B [本活动中使用了14N和15N，即采用了同位素示踪技术，3个离心管中的条带是经密度梯度离心产生的，A正确；a管中只有重带，即15N－15N－DNA，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误；b管中只有中带，即DNA都是15N－14N－DNA，C正确；c管中有1/2中带(15N－14N－DNA)、1/2轻带(14N－14N－DNA)，综合a、b、c三支管可推测，a管中为亲代DNA(15N－15N－DNA)，b管中为在含14N的培养基上复制一代后的子代DNA(15N－14N－DNA)，c管中为在含14N的培养基上复制两代后的子代DNA(1/215N－14N－DNA、1/214N－14N－DNA)，实验结果可说明DNA分子的复制方式是半保留复制，D正确。]
课时分层作业(九)
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是( )
A．DNA与RNA在核苷酸上的不同点只在②方面
B．如果要构成ATP，只要在①位置上加上两个磷酸基团
C．③在超级细菌的遗传物质中只有4种
D．DNA分子中每个②均与一个①相连
C [①～③分别是磷酸、五碳糖和碱基，DNA和RNA的区别不仅②种类不同，③的种类也有所不同。如果②为核糖，③是腺嘌呤，在①的位置加两个磷酸基团，形成ADP，再加一个磷酸基团则形成ATP，但如果②为脱氧核糖则不能形成ADP或ATP。③为含氮碱基，细菌的遗传物质是DNA，DNA中只有4种碱基：A、G、T、C。]
2．某双链DNA分子中共有含氮碱基1 400个，其中一条单链上(A＋T)/(C＋G)＝2/5，则该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是( )
A．150个 B．200个
C．300个 D．400个
B [双链DNA的一条链中，(A＋T)/(G＋C)与另一条互补链中(A＋T)/(G＋C)以及整个DNA分子中(A＋T)/(G＋C)相等。DNA分子的一条单链上(A＋T)/(C＋G)＝2/5，那么整个DNA分子中(A＋T)/(C＋G)＝2/5，因此可以推导出(A＋T)占DNA分子碱基总数的2/7。双链DNA分子共有含氮碱基1 400个，且A＝T，则DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是1/2×(1 400×2/7)＝200(个)。]
3．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4种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断下列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
B [DNA分子中氢键的数量越多，结构越稳定，A—T含2个氢键，G—C含3个氢键，因此G—C碱基对越多的DNA分子结构越稳定。四个选项中含腺嘌呤17%的样品中碱基G、C的含量最多，其结构最稳定。]
4.在制作DNA双螺旋结构模型时，如图为两个脱氧核苷酸的模型，圆代表磷酸。下列叙述正确的是( )
A．方形可能代表A、T、C、U四种含氮碱基
B．两个圆可用别针(代表共价键)连接，以形成DNA的侧链
C．别针(代表共价键)应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上
D．如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，两个模型方向相同
C [方形表示的是含氮碱基，有A、T、G、C四种，没有U；圆表示的是磷酸，五边形表示的是脱氧核糖，在DNA单链中，脱氧核苷酸之间通过3，5－磷酸二酯键相连，即别针应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上，而不是两个圆之间；两条DNA单链模型的位置关系应为反向平行。]
5．下列关于如图所示DNA片段的说法，不正确的是( )
A．①所指的碱基代表鸟嘌呤
B．②所指的碱基是DNA分子中特有的
C．③代表碱基互补配对形成的氢键
D．图中显示的片段共有16个氢键
D [图中①所指碱基为鸟嘌呤(G)；②所指碱基为胸腺嘧啶(T)，是DNA分子特有的；③代表氢键；在DNA分子的碱基对中，G和C之间形成3个氢键，A和T之间形成2个氢键，图中显示的片段共有4×2＋2×3＝14(个)氢键。]
6．在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的42%。若其中一条链上的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的( )
A．21%、12% B．30%、24%
C．34%、12% D．58%、30%
C [在一条链上(A＋T)占该链所有碱基的比例与另一条链上(A＋T)占另一条链上所有碱基的比例相等，并且等于整个DNA分子中A＋T占所有碱基的比例。因为整个DNA分子中(A＋T)占42%，在其中一条链中(A＋T)也占42%，T占30%，则A占12%，G占34%，则另一条链中C占34%，T占12%。]
7．如图为DNA分子结构示意图，对该图的叙述正确的是( )
a．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
b．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
c．⑨是氢键，其可将DNA分子两条链上的碱基连接成碱基对
d．DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息
A．b、c、d B．c、d
C．a、b、c D．b、c
B [DNA分子是双螺旋结构，①(磷酸)与②(脱氧核糖)交替连接，排列在双螺旋的外侧，构成了DNA分子的基本骨架；③②与②下方的磷酸组成胞嘧啶脱氧核苷酸；DNA分子两条链上的碱基，通过氢键连接成碱基对，排列在双螺旋的内侧；DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息。]
8．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．碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
B．碱基对特定的排列顺序，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，其碱基对可能的排列方式有41 700种
D [碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，A正确；碱基对特定的排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性，B正确；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，C正确；β-珠蛋白基因碱基对的排列顺序是β-珠蛋白基因所特有的，任意改变碱基的排列顺序后，合成的就不一定是β-珠蛋白，D错误。]
[等级过关练]
9．在含有4种碱基的DNA片段中，有腺嘌呤a个，占该片段全部碱基的比例为b，则( )
A．b≤0.5 B．b≥0.5
C．胞嘧啶为a(－1)个 D．胞嘧啶为b(－1)个
C [由题意可知，该DNA分子含有4种碱基，腺嘌呤为a个，且占该片段全部碱基的比例为b。设胞嘧啶为x个，鸟嘌呤也为x个，则b＝，b＜0.5，但b≠0.5，故A、B项错误；根据上述关系式，可知胞嘧啶的数量x＝a(－1)，故C项正确、D项错误。]
10．某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b，则互补链中鸟嘌呤占整个DNA分子碱基的比例为( )
A．a/2－b/2 B．a－b
C．(a－b)/(1－a) D．b－a/2
A [根据题意可知，该双链DNA分子中(G＋C)所占比例为a，根据碱基互补配对原则，该双链DNA分子中，G和C所占比例均为a/2，即两条链中含有的鸟嘌呤占全部碱基的比例为a/2；一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b，则该链上的鸟嘌呤占整个DNA分子碱基的比例为b/2；互补链中鸟嘌呤占整个DNA分子碱基的比例为a/2－b/2。]
11．若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子碱基总数的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这条链碱基总数的18%，则另一条链上的A的比例是( )
A．9% B．27%
C．28% D．46%
C [G占整个DNA分子的27%，依碱基互补配对原则：G＝C＝27%，G＋C＝54%，那么A＋T＝1－54%＝46%。那么任何一条链中(A＋T)＝46%，其中一条链中A＝18%，则此链中T＝46%－18%＝28%，另一条链中A＝28%。]
12．在制作DNA分子结构模型的实验中，若4种碱基塑料片共30个，其中6个C、10个G、6个A、8个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个，脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足，则( )
A．能制作出含30个脱氧核苷酸的DNA分子片段
B．所制作的DNA分子片段最多含12个碱基对
C．能制作出415种不同的DNA分子模型
D．能制作出一个含5个碱基对的DNA分子片段
D [在双链DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，设制作的DNA分子片段含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为(2n－1)，制作的DNA分子片段需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为(2n－1)×2，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有18个，则n≤5，又4种碱基数目均大于5，其他材料充足，所以题干提供的材料最多能制作出一个含5个碱基对的DNA分子片段，B错误、D正确。含5个碱基对的DNA分子片段，含10个脱氧核苷酸，最多能制作出45种不同的DNA分子模型，A、C错误。]
