第2节 DNA的结构
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列关于碱基互补配对的含义的叙述,不正确的是 ( )
A.DNA中有一个嘌呤就会有一个与之相配对的嘧啶
B.DNA中一条链的嘌呤数或嘧啶数一定等于另一条链的嘌呤数或嘧啶数
C.DNA中嘌呤总数一定等于嘧啶总数且各占50%
D.DNA中任何一种碱基所占的比例是两条单链上该碱基所占比例的平均数
解析在DNA的双链中嘌呤和嘧啶互补配对,DNA中一条链的嘌呤数或嘧啶数一定等于另一条链的嘧啶数或嘌呤数。
答案B
2.现有一待测核酸样品,经检测后,对碱基个数统计和计
算得到下列结果:(A+T)/(G+C)=1,(A+G)/(T+C)=1,根据此结果,该样品( )
A.无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸
B.可被确定为双链DNA
C.无法被确定是单链DNA还是双链DNA
D.可被确定为单链DNA
解析双链DNA中,A=T,G=C,所以(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1,而(A+T)/(G+C)的值在特殊情况下等于1,在绝大多数情况下不等于1;在单链DNA中,A和T,G和C之间无对应关系,不符合碱基互补配对原则,(A+G)/(T+C)的值在绝大多数情况下不等于1,特殊情况下等于1。所以,由题干给出的信息不足以判断该核酸是单链DNA还是双链DNA。
答案C
3.组成DNA的碱基只有4种,4种碱基的配对方式只有2种,但DNA具有多样性和特异性,主要原因是( )
A.DNA是高分子化合物
B.脱氧核糖结构不同
C.磷酸的排列方式不同
D.碱基的排列顺序不同,碱基数目很多
解析DNA中的碱基种类只有4种,但其排列顺序变化多端,不同的DNA所含的碱基数目不同。DNA中的碱基数目与排列顺序决定了DNA分子的多样性和特异性。
答案D
4.已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒,要确定其核酸属于上述哪一种类型,应该( )
A.分析碱基类型,确定碱基比率
B.分析碱基类型,分析核糖类型
C.分析蛋白质的氨基酸组成,分析碱基类型
D.分析蛋白质的氨基酸组成,分析核糖类型
解析本题考查DNA和RNA的种类、结构和特点。DNA和RNA的组成中五碳糖不同,碱基种类不同,双链结构都符合碱基互补配对原则,数量特点应为A=T(U),C=G,所以A项正确。
答案A
5.1953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发现DNA如何存储遗传信息 ②确定DNA是主要的遗传物质 ③发现DNA分子中碱基含量的规律性 ④为DNA复制机制的阐明奠定基础
A.①③ B.②③
C.①④ D.③④
解析双螺旋结构模型的确定解释了DNA为什么能存储大量遗传信息,为DNA半保留复制机制的阐明奠定了基础,因此①④正确。
答案C
6.用卡片构建DNA平面结构模型,所提供的卡片类型和数量如下表所示。下列说法正确的是( )
卡片类型
脱氧核糖
磷酸
碱基
A
T
G
C
卡片数量
10
10
2
3
3
2
A.最多可构建4种脱氧核苷酸,5个脱氧核苷酸对
B.构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA
解析根据表格数据可知,代表脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的卡片数都是10,所以最多可构建10个脱氧核苷酸,根据碱基种类和互补配对原则可推知最多构建4种脱氧核苷酸,4个脱氧核苷酸对;构成的双链DNA片段中可含2个A—T碱基对和2个G—C碱基对,所以最多可含有氢键数=2×2+2×3=10(个);DNA结构中,与脱氧核糖直接相连的一般是2个磷酸基团,但是两端各有一个最末端的脱氧核糖只连接1个磷酸;碱基序列要达到44种,每种碱基对的数量至少要有4对。
答案B
7.有一对氢键连接的脱氧核苷酸,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
解析根据碱基互补配对原则可知,另一个碱基为胸腺嘧啶,两个脱氧核苷酸含有两个磷酸和两个脱氧核糖。
答案C
8.下列关于双链DNA的叙述,不正确的是( )
A.若一条链上A和T的数目相等,则另一条链上的A和T数目也相等
B.若一条链上A的数目大于T,则另一条链上A的数目小于T
C.若一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则另一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4
D.若一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则另一条链上A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3
解析根据DNA双螺旋结构中的碱基互补配对原则可知,两条链上互补碱基的数量关系是A=T,G=C。若一条链上A和T的数目相等,则另一条链上的A和T数目也相等,A项正确;若一条链上A的数目大于T,则另一条链上A的数目小于T,B项正确;若一条链A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,对应另一条链T∶A∶C∶G=1∶2∶3∶4,调整为A∶T∶G∶C的顺序,应为2∶1∶4∶3,C项错误,D项正确。
答案C
9.下图是一个DNA分子的区段,从图中不能得到的信息是( )
A.DNA是双螺旋结构
B.碱基严格互补配对
C.嘌呤数等于嘧啶数
D.两条脱氧核苷酸链反向平行
解析由图示可以看出,DNA是双螺旋结构,且两条链之间的碱基严格互补配对,即嘌呤数等于嘧啶数;从题中不能看出两条链的方向。
答案D
10.下图为大肠杆菌DNA分子结构图示(区段)。请根据图示回答问题。
(1)图中①表示 ,②表示 ,①②③结合在一起的结构叫作 。?
(2)③有 种,中文名称分别是 。?
(3)DNA中③与④是通过 连接起来的。?
(4)DNA被彻底氧化分解后,能产生含氮废物的是 与 (用序号表示)。?
(5)图中DNA分子区段中,游离的磷酸基团有 个。?
解析(1)据图可知,图中①表示磷酸,②表示脱氧核糖,③表示含氮碱基,①②③形成脱氧核苷酸。
(2)③表示含氮碱基,由于③与④之间的氢键是3个,因此③④是C、G碱基对,③可能是鸟嘌呤(G)或胞嘧啶(C)。
(3)DNA中③和④通过氢键连接形成碱基对。
(4)DNA被彻底氧化分解后的产物有磷酸、脱氧核糖和含氮碱基,其中只有含氮碱基内含有氮元素,能产生含氮废物。
(5)图中DNA区段中,游离的磷酸基团有2个。
答案(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸
(2)2 鸟嘌呤、胞嘧啶
(3)氢键
(4)③ ④
(5)2
能力提升
1.若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子碱基总数的27%,并测得该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占该链碱基总数的 ( )
A.9%
B.27%
C.28%
D.46%
解析由题意可知,G占整个DNA碱基数的27%,由碱基互补配对原则可知,G=C=27%,G+C=54%,则A+T=1-54%=46%,那么DNA分子的任何一条链中A+T=46%。其中一条链上A=18%,则此链中T=46%-18%=28%,另一条链中A=28%。
答案C
2.(多选)下列有关DNA结构的叙述,正确的是( )
A.双链DNA中含有两个游离的磷酸基团
B.DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接
C.嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA空间结构的相对稳定
D.DNA两条链反向平行
解析DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。
答案ACD
3.在一个双链DNA分子中,碱基总数为m,腺嘌呤碱基数为n。在碱基A与T之间形成2个氢键,G与C之间形成3个氢键。则下列叙述正确的是( )
①脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m
②碱基之间的氢键数为 (3m/2)-n
③两条链中A+T的数量为2n
④G的数量为(m-n)
A.①②③④
B.②③④
C.③④
D.①②③
解析每个脱氧核苷酸均由一个磷酸、一个碱基和一个脱氧核糖组成,因此,脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m;腺嘌呤碱基数为n,则T碱基数也为n个,说明有n个A—T碱基对,含有2n个氢键,G—C碱基对之间含有的氢键总数为3(m-2n)/2,因此,该DNA含有的氢键总数为3(m-2n)/2+2n=3m/2-n;两条链中A+T的数量为2n;G的数量为(m-2n)/2=m/2-n。
答案D
4.下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②连接起来
D.从碱基上看,缺少的碱基是T
解析图中所示只有a表示的是一个完整的脱氧核苷酸;图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个;②表示的是磷酸二酯键,相邻的脱氧核苷酸通过此键相连接;脱氧核苷酸中的碱基共有4种,即A、G、C、T。
答案A
5.不同生物或生物体不同器官(细胞)的DNA中有关碱基的比率如下表。
生物或
细胞
酵母菌
小麦
人
猪
牛
肝
胰
脾
肾
精子
肺
A+TG+C
1.08
1.21
1.52
1.43
1.43
1.43
1.30
1.29
1.30
(1)表中可见,不同种生物的DNA中A+TG+C的比值显著不同,这一事实表明,DNA结构具有 。?
(2)牛的肾和肺的DNA碱基比率相同,原因是 ;但精子与肾或肺的DNA碱基比率稍有差异,原因是 。?
(3)表中所列生物的DNA中,A+CT+G或A+GT+C的比值差异显著吗? 。因为 。?
(4)比较表中不同生物DNA的碱基比例, 中DNA热稳定性最高。原因是 。?
解析(1)不同种生物的DNA中(A+T)/(G+C)的比值不同,表明了DNA具有特异性。(2)牛的体细胞是由一个受精卵经有丝分裂、分化形成的,而精子是经减数分裂形成的。(3)表中所有生物的双链DNA中非互补碱基之和的比值都相等,都等于1。(4)G与C之间含有3个氢键,G、C的比例高的DNA热稳定性大。
答案(1)特异性
(2)它们是由同一受精卵经有丝分裂产生的体细胞构成的 精子是减数分裂的产物,虽然X、Y染色体是一对同源染色体,但X、Y染色体上的DNA分子有差异
(3)不显著,比值相等,且均为1 双链DNA中,A=T,G=C
(4)酵母菌 酵母菌DNA中,G—C碱基对比例最高,热稳定性最大
课件31张PPT。第2节 DNA的结构一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.构建DNA双螺旋模型的科学家是沃森和克里克。
2.构建过程:预习反馈
判断正误。
(1)因为DNA双螺旋结构的发现,沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。( √ )
(2)A—T碱基对和G—C碱基对具有相同的形状和直径,使DNA具有稳定的直径。( √ )
(3)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也做出了巨大的贡献。( √ )
(4)在DNA中,由于碱基A一定与碱基T配对、碱基G一定与碱基C配对,所以碱基A的数量一定等于碱基T的数量,碱基G的数量一定等于碱基C的数量。( √ )
(5)沃森和克里克构建了一个磷酸—脱氧核糖骨架排在螺旋外部,碱基排在螺旋内部的双链螺旋。( √ )二、DNA的结构
1.DNA的结构层次
基本组成元素:C、H、O、N、P等
↓
基本组成物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
↓
基本组成单位:脱氧核苷酸(4种)
↓
DNA单链:脱氧核苷酸链
↓
两条
DNA双链:DNA双螺旋结构2.DNA双螺旋结构的主要特点
(1)DNA由两条链组成,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)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;碱基排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:A一定与T配对,C一定与G配对,这种规律称为碱基互补配对原则。预习反馈
1.判断正误。
(1)DNA中碱基数=磷酸数=核糖数。( × )
(2)含有G、C碱基对比较多的DNA热稳定性较差。 ( × )
(3)双链DNA中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。( × )
(4)磷酸与脱氧核糖交替连接,构成DNA的基本骨架。( √ )
(5)DNA一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”相连。( √ )2.识图。
下图为DNA结构模式图,据图写出①~⑩及a所代表结构的名称。① ;② ;③ ;④ ;⑤ ;⑥ ;⑦ ;⑧ ;⑨ ;⑩ ;a. 。?答案:磷酸(基团) 脱氧核糖 胞嘧啶 胞嘧啶脱氧核苷酸 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 氢键 碱基对 一条脱氧核苷酸链的片段三、制作DNA双螺旋结构模型 1.制作脱 氧核苷 酸模型2.制作脱氧 核苷酸链 模型3.制作DNA 的平面结
构模型4.制作DNA 的空间模 型预习反馈
在制作DNA双螺旋结构模型时,各“部件”之间需要连接起来。下列连接中错误的是( )答案:B 探究点一探究点二 DNA的结构
问题情景
分析DNA的结构层次图解,回答下列问题。1.尝试通过DNA的基本单位推测构成DNA的化学元素有哪些?
提示:C、H、O、N、P五种元素。探究点一探究点二2.DNA是由两条单链按照反向平行方式盘旋成的双螺旋结构,如何理解“反向”的含义?
提示:DNA的每一条链都有两个末端,有游离的磷酸基团的一端称作5'-端,另一端有一个羟基(—OH),称作3'-端。DNA的这两条单链走向是相反的,从双链的一端起始,一条链是5'-端到3'-端的,另一条链是从3'-端到5'-端的。
3.什么是碱基互补配对原则?哪种碱基对的数量对DNA分子结构的稳定性影响更大?
提示:在DNA的内部,A总是与T配对,C总是与G配对,碱基之间这种一一对应的关系,叫作碱基互补配对原则。由于A与T之间是两个氢键,G与C之间是三个氢键,DNA中G—C碱基对越多,结构越稳定。
4.DNA若进行初步水解和彻底水解,则产物分别是什么?
提示:初步水解产物为4种脱氧核苷酸;彻底水解产物为磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基(A、T、G、C)。探究点一探究点二归纳提升
1.DNA的结构特点
(1)稳定性
①DNA的两条脱氧核苷酸长链盘绕成规则的双螺旋结构,其双螺旋结构就是稳定性的原因之一。
②DNA的基本骨架稳定不变,都是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的结构。
③DNA双螺旋结构的内侧是碱基对,碱基之间通过氢键互补配对,这也是DNA的结构具有稳定性的原因之一。
(2)多样性
DNA中虽然碱基互补配对的方式不变,但长链中碱基对的排列顺序是千变万化的,这就构成了DNA的多样性。探究点一探究点二(3)特异性
每个特定的DNA都具有特定的碱基排列顺序,这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA的特异性。DNA的多样性和特异性正是世界上各种生物之间、同种生物不同个体之间性状表现千差万别的根本原因。因此,DNA可以起到鉴别生物个体的作用。探究点一探究点二2.解读DNA结构模型的三个关键 探究点一探究点二方法技巧利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA结构 探究点一探究点二典例剖析
下图为DNA结构示意图,请回答问题。 探究点一探究点二(1)①②③ (填“能”或“不能”)构成胞嘧啶脱氧核苷酸, (填序号)中含有N元素。?
(2)在DNA的一条单链中,相邻的碱基是通过 连接的,有 个游离的磷酸基团。?
(3)含17%腺嘌呤的DNA比含15%胞嘧啶的DNA耐热性 。?
(4) (填序号)相间排列,构成了DNA的基本骨架,并且碱基对之间通过氢键相连,说明了DNA具有 。?
答案:(1)不能 ③ (2)脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖 1 (3)高 (4)①和② 稳定性探究点一探究点二活学活练
1.下列关于DNA结构的叙述,正确的是( )
A.DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构
B.DNA中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基
C.DNA两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对
D.DNA一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
解析:DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构,A项错误;DNA中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖,且磷酸不与碱基直接相连,B项错误;DNA一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连,D项错误。
答案:C探究点一探究点二2.如图为DNA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的基本骨架
B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C.DNA聚合酶用于⑨的形成
D.DNA中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息探究点一探究点二解析:由图示可知,①表示磷酸,②表示脱氧核糖,③表示胞嘧啶(碱基),②和①相间排列构成了DNA的基本骨架;④中的①应属于上面那个脱氧核苷酸的磷酸基团;⑨的形成依靠碱基互补配对原则,不需要DNA聚合酶,DNA聚合酶的作用是将游离的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。
答案:D探究点一探究点二DNA中的碱基数量关系
问题情景
结合教材中DNA平面结构图,分析解决下列问题。
1.双链DNA中,嘌呤碱基数与嘧啶碱基数有什么关系?其中A与T,C与G数量关系呢?
提示:嘌呤碱基数=嘧啶碱基数。A=T;C=G。
2.如果DNA一条链H1中的(A+C)/(T+G)为m,那么互补链H2中(A+C)/(T+G)为多少?在整个DNA中,该比值是多少?
提示:1/m;1。
3.在双链DNA中,若某一条链中(A+T)/(G+C)=n,则在另一条链中(A+T)/(G+C)的比值是多少?在整个DNA中(A+T)/(G+C)的比值是多少?
提示:n;n。探究点一探究点二归纳提升
DNA中的碱基数量的计算规律
(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同,即A+G=T+C。
(2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA中都相同,探究点一探究点二知识总结双链DNA分子之间碱基比例的共性及特异性
(1)共性:A/T=T/A=1,G/C=C/G=1,(A+C)/(T+G)=(A+G)/(T+C)=1。不因生物种类不同而不同。
(2)特异性:(A+T)/(C+G)的比值在不同DNA中是不同的,是DNA多样性和特异性的表现。探究点一探究点二典例剖析
一个DNA分子的一条链上,腺嘌呤比鸟嘌呤多40%,两者之和占DNA碱基总数的24%,则该DNA分子的另一条链上,胸腺嘧啶占该链碱基数目的( )
A.44% B.24%
C.14% D.28%探究点一探究点二解析:(1)画出草图。(如下图) 联合①②得A1=28%
(3)依“等量代换”有T2=A1=28%,即胸腺嘧啶占该链碱基数目的28%。答案:D 探究点一探究点二方法技巧“三步法”解决DNA中有关碱基比例计算
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分子模式图,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。探究点一探究点二活学活练
已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的( )
A.34%和16% B.34%和18%
C.16%和34% D.32%和18%
解析:设该DNA分子的两条链分别为1链和2链,双链DNA中,G与C之和占全部碱基总数的34%,则A+T占66%,又因为双链DNA中,互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子的比例与每条链中这两种碱基之和所占的比例相同,因此A1+T1=66%,G1+C1=34%,又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32%和18%,则A1=66%-32%=34%;G1=34%-18%=16%,根据DNA的碱基互补配对关系,所以T2=A1=34%,C2=G1=16%。
答案:A
