高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第2节 DNA的结构课后练习题

第2节　DNA的结构

基础过关练

题组一　DNA的双螺旋结构模型

1.下列关于威尔金斯、富兰克林、沃森和克里克、查哥夫等人在DNA分子结构模型构建方面的突出贡献的说法中,正确的是(　　)

A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像

B.沃森和克里克构建了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.富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量

2.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,代表磷酸,下列叙述正确的是(　　)

A.可能代表A、T、C、U四种含氮碱基

B.两个可用别针(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和另一个核苷酸的上

D.如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧,则两个模型方向相同

3.制作DNA双螺旋结构模型时,下列“部件”之间连接正确的是(　　)

4.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。下列叙述错误的是(　　)

A.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

B.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

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分子的多样化

题组二　分析DNA的结构

5.(2020江苏高二学业水平考试)DNA片段的示意图中正确的是(　　)

6.(2019广东高二学业水平考试)下列关于DNA分子结构的叙述,正确的是(　　)

A.1个双链DNA分子中含有4个游离的磷酸基团

B.DNA的1条单链上相邻的碱基通过氢键连接

C.嘌呤碱基间的相互结合保证了DNA分子结构的稳定

D.DNA分子的两条链反向平行

7.(2020山西运城高一月考)根据DNA分子结构模式图回答下列问题:

(1)写出图中数字代表的结构的名称:①　　　　　;④　　　　;⑤　　　　　;④⑤⑥共同组成的结构为　　　　　　　　　。 

(2)分析这种结构的主要特点:

①构成DNA分子的两条链按　　　　　方式盘旋成双螺旋结构。 

②DNA分子的基本骨架由　　　　　　　　　交替连接构成。 

③DNA分子两条链上的碱基通过　　　　连接成碱基对,并且遵循　　　　　　　　原则。 

题组三　DNA分子中碱基的相关计算

8.(2020甘肃会宁一中高二期末)某双链DNA分子共有1 000个碱基,若碱基A的个数为200,则该DNA分子中碱基G的个数为(　　)

A.100 B.200

C.300 D.400

9.(2020山东滕州一中新校高一月考)若双链DNA分子中一条链的碱基A∶C∶T∶G=1∶2∶3∶4,则另一条链上A∶C∶T∶G的值为(　　)

A.1∶2∶3∶4   B.3∶4∶1∶2

C.4∶3∶2∶1    D.1∶3∶2∶4

能力提升练

题组　DNA分子的结构特点和计算

1.(2019河北易县中学高二下期末,)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(代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物若干),则所搭建的DNA分子片段最长有多少碱基对(　　)

A.4个     B.5个   C.6个    D.7个

2.(2020山东济宁实验中学高一期中,)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54%。若其中一条链的鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%、28%,则另一条链上,胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的(　　)

A.24%,22% B.22%,28% C.22%,26% D.23%,27%

3.(2020四川成都高三期末,)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(　易错　)

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

4.()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-b)/2 B.a-b

C.(a-b)/(1-a) D.(b-a)/2

5.(不定项)(2020山东滕州一中新校高一月考,)DNA熔解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度,不同种类DNA的Tm值不同。如图表示一双链DNA分子中(G+C)占全部碱基的比例与Tm的关系。下列有关叙述正确的是(　　)

A.若DNA分子中(G+C)/(A+T)=1,则G与C之间的氢键总数比A与T之间多

B.一定范围内,DNA分子的Tm值与(G+C)含量呈正相关

C.不同生物的Tm值有可能相同

D.Tm值相同的DNA分子中(G+C)数量也相同

6.()如图为不同生物或同种生物不同器官(细胞)的DNA分子中(A+T)/(G+C)的情况,据图回答问题:

(1)猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例相同,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)上述三种生物中的DNA分子,热稳定性最强的是　　　　。 

(3)假设小麦DNA分子中(A+T)/(G+C)=1.2,那么(A+G)/(T+C)=　　　　。 

(4)假如猪的某一DNA分子中,腺嘌呤占全部碱基的30%,则该DNA分子的一条链上,鸟嘌呤最多可占此链碱基总数的　　　　。 

(5)小麦的DNA分子中,(G+C)占全部碱基的35.8%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,则它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的　　　　　　　。 

7.()分析以下材料,回答有关问题。

材料一　在沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型之前,人们已经证实了DNA分子是由许多脱氧核苷酸构成的长链。

材料二　科学家查哥夫研究不同生物的DNA时发现,DNA分子中的嘧啶总数始终等于嘌呤总数,即A的总数等于T的总数,G的总数等于C的总数,但(A+T)与(G+C)的比值是不固定的。

材料三　富兰克林等人对DNA的X射线衍射图谱分析表明,DNA分子由许多“亚单位”组成,每一层的间距为0.34 nm,而且整个DNA分子长链的直径是恒定的。

(1)DNA分子是由两条　　　　　　　组成的,其基本单位是　　　　　　。 

(2)嘧啶的总数始终等于嘌呤的总数,说明　　　　　　　　　　　。 

(3)A的总数等于T的总数,G的总数等于C的总数,说明　　　　　

　　　　　　　　　　　　　。 

(4)A与T的总数和G与C的总数的比值不固定,说明　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)富兰克林等人提出的DNA分子中的“亚单位”事实上是　　　　;亚单位的间距都为0.34 nm,而且DNA分子的直径是恒定的,这些特征表明　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(6)基于以上分析,沃森和克里克提出了各对应碱基之间的关系是　　　　　　　　　　　　　　　　,并成功地构建了DNA分子的双螺旋结构模型。 

答案全解全析

基础过关练

1.B　在DNA分子结构模型构建方面,威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱;查哥夫发现了碱基A的量总是等于T的量、C的量总是等于G的量,但没有提出A与T配对、C与G配对;沃森和克里克构建了DNA分子的双螺旋结构模型。

2.C　表示的是含氮碱基,DNA中的碱基有A、T、G、C四种,没有U。表示的是磷酸;表示的是脱氧核糖。在DNA单链中,脱氧核苷酸之间通过一个核苷酸的脱氧核糖和另一个核苷酸的磷酸相连,故别针不是连接在两个(磷酸)之间,而是连接在一个和另一个上。DNA分子的两条链是反向平行的,两个模型的方向应相反。

3.B　DNA一条链上连接两个核苷酸的化学键是磷酸二酯键,磷酸基团与磷酸基团不相连,故A错误,B正确;核苷酸中间是脱氧核糖,磷酸基团和碱基在脱氧核糖的两侧,故C、D错误。

4.B　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,A正确;制作脱氧核苷酸链时,相邻脱氧核苷酸之间一个核苷酸的磷酸和另一个核苷酸的脱氧核糖相连,B错误;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,但各组DNA模型的碱基序列往往不同,反映了DNA分子的多样化,D正确。

5.D　DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行,两条链之间A和T通过两个氢键进行碱基互补配对,G和C之间通过三个氢键进行碱基互补配对,D符合题意。

6.D　1个双链DNA分子含有2条单链,每条单链上含有1个游离的磷酸基团,所以1个双链DNA分子上含有2个游离的磷酸基团,A错误;DNA单链上相邻的碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接,B错误;DNA分子内部碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则,即腺嘌呤与胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤与胞嘧啶配对,保证了DNA分子空间结构的稳定,C错误;DNA的两条脱氧核苷酸长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构,D正确。

7.答案　(1)胸腺嘧啶　鸟嘌呤　脱氧核糖　鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸　(2)①反向平行　②脱氧核糖与磷酸　③氢键　碱基互补配对

解析　题图为DNA分子结构模式图,其中①为胸腺嘧啶、②为胞嘧啶、③为腺嘌呤、④为鸟嘌呤、⑤为脱氧核糖、⑥为磷酸基团,据此答题。(1)由以上分析可知,图中①为胸腺嘧啶、④为鸟嘌呤、⑤为脱氧核糖、⑥为磷酸基团。④⑤⑥共同组成鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸。(2)①DNA的两条脱氧核苷酸长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。②磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在DNA分子的外侧,构成DNA分子的基本骨架。③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且遵循碱基互补配对原则。

8.C　在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,A+G=C+T=50%(A+C+G+T)=50%×1 000=500个,若碱基A的个数为200,则G有300个。

9.B　按照碱基互补配对原则,若双链DNA分子中一条链的碱基A∶C∶T∶G=1∶2∶3∶4,则另一条链中的A与该链中的T相等,另一条链中的C与该链中的G相等,另一条链中的T与该链中的A相等,另一条链中的G与该链中的C相等,因此另一条链上A∶C∶T∶G的值为3∶4∶1∶2。

能力提升练

1.A　设能搭建含有n个碱基对的DNA分子,则每条单链需要脱氧核糖和磷酸连接物(2n-1)个,即搭建的DNA分子共需脱氧核糖和磷酸连接物(2n-1)×2个,已知脱氧核糖和磷酸连接物有14个,则(2n-1)×2≤14,n≤4,所以最多能搭建出一个有4个碱基对的DNA分子片段,此时,搭建DNA分子平面结构模型所需的脱氧核糖、磷酸和碱基的数量均足够。

2.C　在双链DNA分子中,当A+T=54%时,在其中一条单链中,A+T占这条单链碱基总数的54%,已知一条链(设为a链)上T占28%,则a链上A=54%-28%=26%,根据碱基互补配对原则可知,另一条链(设为b链)上T占26%;已知a链上G占22%,则b链上C占22%。如图:。综上所述,C符合题意。

3.C　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。

易错提醒

(1)在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,即A=T,C=G,A+G=C+T,即嘌呤总数等于嘧啶总数;

(2)双链DNA分子中,某种碱基所占的比例等于每条单链中该碱基所占比例的平均值,其他碱基同理。

4.A　按照碱基互补配对原则,双链DNA分子中,A=T、G=C,由题意知,该双链DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为a,则G占该双链DNA分子碱基的比例是a/2,一条链上鸟嘌呤(G)占该链全部碱基的比例为b,则其占双链碱基的比例是b/2,则互补链中G占整个DNA分子碱基的比例为a/2-b/2=(a-b)/2。

5.ABC　G—C碱基对之间有3个氢键,A—T碱基对之间有2个氢键,若DNA分子中(G+C)/(A+T)=1,说明G—C碱基对和A—T碱基对数量相同,则G与C之间的氢键总数比A与T之间多,A正确;由图可知,在70~110 ℃范围内,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)含量可能不同,则Tm值有可能相同,C正确;若两DNA分子Tm值相同,则它们所含(G+C)比例相同,但(G+C)的数量不一定相同,D错误。

6.答案　(1)不同的组织细胞来源于同一个受精卵　(2)小麦　(3)1　(4)40%　(5)31.3%和18.7%

解析　(1)猪的不同组织细胞中DNA分子碱基比例相同,是因为这些细胞都来源于同一个受精卵,含有的DNA分子相同。(2)在A与T之间有两个氢键,G与C之间有三个氢键,氢键越多,DNA热稳定性越高。根据图中数值可判断小麦中(G+C)所占比例最大,所以小麦DNA分子的热稳定性最强。(3)根据碱基互补配对原则,A=T,C=G,因此只要是双链DNA分子,(A+T)/(G+C)的值均为1。(4)一双链DNA中,A+G=T+C=50%,已知腺嘌呤占全部碱基的30%,则鸟嘌呤占全部碱基的20%。若所有鸟嘌呤分布在一条链上,则鸟嘌呤可占此链碱基总数的40%。(5)DNA分子中,(G+C)占全部碱基的比例与其在单链DNA中的比例相等,则一条链中G+C=35.8%,因该链中T与C分别占32.9%与17.1%,则可推知该链中的A为1-(G+C+T)=31.3%,G=35.8%-17.1%=18.7%,即互补链中T占31.3%,C占18.7%。

7.答案　(1)脱氧核苷酸长链　脱氧核苷酸　(2)DNA分子中嘌呤与嘧啶之间一一对应　(3)A与T一一对应,C与G一一对应　(4)A与T之间的对应和C与G之间的对应互不影响　(5)碱基对　DNA分子的空间结构非常规则　(6)A与T配对,C与G配对

解析　DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构。嘧啶的总数始终等于嘌呤的总数,即A的总数等于T的总数,G的总数等于C的总数,说明A与T之间、C与G之间可能是一种对应关系,而A与T的总数和G与C的总数的比值不固定则说明A与T之间的对应和C与G之间的对应是互不影响的,所以沃森和克里克提出了各对应碱基之间的关系是A与T配对,C与G配对,结果发现与各种事实相符,从而获得了成功。