高中人教版 (2019)第2节 DNA的结构课后复习题

3.2  DNA的结构

1.通过分析DNA衍射图谱，概述DNA的主要结构特点，理解碱基互补配对原则，建立生命的结构和功能观。2.通过讨论DNA双螺旋结构模型的构建过程，认同严谨务实的求知态度和探索求真的科学精神，认同多学科交叉和生物学发展的关系。

3.通过动手制作DNA双螺旋结构模型，进一步理解DNA基本骨架构成方式及碱基连接方式，深入理解碱基互补配对原则及碱基比例的相关计算。

知识点01  DNA双螺旋结构的构建

DNA双螺旋结构模型的构建

1.DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。

2.研究DNA结构常用的方法是X射线晶体衍射法。沃森和克里克主要以英国生物物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得的高质量的DNA衍射图谱的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构。鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。”构建了一个将碱基安排在双螺旋内部，脱氧核糖—磷酸骨架安排在螺旋外部的模型。在这个模型中，A与T配对，G与C配对，DNA两条链的方向是相反的。

知识点02  DNA的结构

1.双螺旋结构特点

（1）DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端，两条单链走向相反，一条单链从5′－端到3′－端，另一条单链从3′－端到5′－端。

（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，并且碱基配对具有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。

2.DNA双链分子中磷酸、脱氧核糖和碱基之间的数量比为 1∶1∶1。

知识点03  制作DNA双螺旋结构模型

1.组装“脱氧核苷酸模型”：利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。

2.制作“多核苷酸长链模型”：将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相同，碱基之间能够互补配对。

3.制作DNA分子平面结构模型：按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。

4.制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)模型：把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。

考法01 DNA的基本组成单位-脱氧核苷酸及DNA的方向性

①脱氧核苷酸的结构如下图所示：

碱基与脱氧核糖的1’-C相连，磷酸基团与脱氧核糖的5’-C相连。

②DNA由两条脱氧核苷酸链盘旋成的双螺旋结构。DNA的一条链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称为5’-端，另一端有一个羟基（—OH），称为3’-端。两条单链的方向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5’一端到3’一端，另一条单链则是从3’一端到5’一端。

③外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。

④内侧：两链上碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：A=T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。

特别提醒：DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。

【典例1】关于DNA分子的方向性的叙述正确的是

A.DNA的两条链是反向平行的

B.通常将DNA的羟基（－OH）末端称为5′端

C.通常将DNA磷酸基团的末端称为3′端

D.DNA的双螺旋结构没有方向性

【答案】A

【解析】组成DNA的两条链是反向平行的，为了明确表示DNA的方向，通常将DNA的羟基（—OH）末端称为3′端，而磷酸基团的末端是5′端。

考法02 DNA的结构特点及应用

①DNA分子的多样性取决于DNA分子碱基对的排列方式，理论上具n个碱基对的DNA可以具有4n种碱基对排列顺序。

②DNA分子的特异性是指每一个DNA都有特定的脱氧核苷酸排列顺序。

③DNA分子的稳定性由DNA分子规则的双螺旋结构和严格的互补配对决定，此外，G≡C占比越高的DNA稳定性越高。

规律总结：若一个DNA碱基对数为n，则氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。

【典例2】如图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是(　　)

A.④代表的物质中储存着遗传信息

B.不同生物的DNA分子中④的种类无特异性

C.决定DNA分子多样性的是磷酸和脱氧核糖排列顺序

D.DNA分子中A与T碱基对含量越高，其结构越稳定

【答案】B

【解析】遗传信息蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中，单个核苷酸则不能储存遗传信息，A错误；不同生物的DNA均由4种脱氧核苷酸(④)组成，B正确；决定DNA分子多样性的是碱基对的排列顺序而不是磷酸和脱氧核糖排列顺序，C错误；由于C—G碱基对含3个氢键，所以C—G碱基对含量越高，DNA越稳定，D错误。

【典例3】下列关于DNA分子结构的叙述正确的是(　　)

A.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构

B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基

C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对

D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连

【答案】C

【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，A错误；DNA分子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错误；DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对，C正确；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。

考法03 制作DNA双螺旋结构模型

1.制作DNA双螺旋结构模型的步骤

①制作脱氧核苷酸；

②制作多聚多脱氧核苷酸长链

③制作DNA双链平面结构

④制作DNA分子双螺旋结构模型

【典例4】某同学要制作一个DNA片段模型，现准备了15个碱基A塑料片、8个碱基T塑料片、40个脱氧核糖塑料片和40个磷酸塑料片，已有碱基数不再增加，为了充分利用现有材料，还需准备碱基C塑料片(　　)

A．8个  B．24个  C．16个  D．12个

【答案】　D

【解析】　DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，1分子脱氧核苷酸由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成，所以40个脱氧核糖和40个磷酸的塑料片能形成20个脱氧核苷酸对，即20个碱基对。在双链DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A＝T、G＝C，所以15个碱基A塑料片、8个碱基T塑料片能形成8个A—T碱基对，且已有碱基数量不再增加。因此，为了充分利用现有材料，还需准备12个碱基C塑料片，以形成12个C—G碱基对。

考法04  DNA分子的碱基数量及比例计算

①在双链DNA中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G等于T＋C。

②互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中（A+T）/（G+C）＝m，在互补链及整个DNA分子中（A+T）/（G+C）＝m。

③非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA分子的一条链中（A+G）/（T+C）＝a，则在其互补链中（A+G）/（T+C）＝1/a，而在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）＝1。

【典例5】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(　　)

【答案】C

【解析】双链DNA分子中，(A＋C)/(T＋G)一定等于1，A错误；当一条链中存在(A1＋C1)/(T1＋G1)＝1时，其互补链中存在(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)＝1，B错误；在DNA分子中，存在(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)，C正确、D错误。

题组A  基础过关练

1.下列关于细胞中的“骨架”叙述，不正确的是（   ）

A.细胞中的生物大分子以碳链为骨架 B.生物膜的基本骨架是磷脂双分子层

C.细胞骨架能维持细胞结构的有序性 D.DNA分子中的基本骨架是碱基对

2.下列关于DNA双螺旋结构的叙述，正确的是（    ）

A.DNA分子中的碱基之间都只能通过氢键连接

B.在DNA分子中，A+T的量一定等于C+G的量

C.DNA分子中脱氧核糖只与一个磷酸基团相连

D.DNA双螺旋结构模型中两条链的碱基数相等

3.下列有关DNA双螺旋结构的主要特点的叙述中，错误的是(    )

A.两条链是按反向平行方式盘旋成双螺旋结构的

B.脱氧核糖和磷酸是交替连接，排列在外侧的

C.腺嘌呤和尿嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶配对排列在内侧

D.两条链的碱基和碱基之间靠氢键相连

4.DNA分子具有多样性的主要原因是（   ）

A.磷酸和脱氧核糖的排列顺序千变万化 B.空间结构千变万化

C.碱基种类有许多种 D.碱基对的排列顺序千变万化

5.在刑侦领域，DNA分子能像指纹一样用来鉴定个人身份。其生物学依据是（    ）

A.遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中

B.DNA分子具有多样性

C.碱基的特定排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性

D.DNA能够储存足够量的遗传信息

6.下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是（   ）

A.脱氧核苷酸链中相邻碱基以氢键相连

B.每个DNA分子中碱基数=磷酸数=核糖数

C.T2噬菌体的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸

D.在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数

7.某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是（   ）

A. B.

C. D.

8.同学们分组个搭建一个DNA分子模型（提供材料数量不限），最终10个小组正确搭建出不同的DNA分子模型，这些模型的差异可能在于（   ）

①碱基序列不同   ②碱基数量不同    ③多核苷酸连条数不同   ④碱基配对方式不同

A.①② B.①③ C.②④ D.③④

9.某双链DNA分子中共有含氮碱基700对，其中一条单链上(A＋T)/(C＋G)＝2/5，问该DNA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸的数目是（   ）

A．500个 B．200个 C．300个 D．400个

10.在制作DNA分子模型的一条链时。

（1）将每个脱氧核苷酸的_____________和_________相间排列依次连接起来。

（2）在制作另一条单链时，一是两条长链的脱氧核苷酸_________必须相同，二是两条长链并排时必须保证________间互相配对。

（3）三是两条长链的方向是_______。若制作含100个碱基的一段DNA分子模型，现已有20个碱基A部件，还需准备T部件_______个，C部件_______个，G部件_______个。

题组B  能力提升练

11.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分子具有多样性和特异性，主要原因是（    ）

A.DNA分子是高分子化合物 B.脱氧核糖结不同

C.磷酸的排列方式不同 D.碱基数目很多，碱基的排列顺序不同

12.一个 DNA 分子中腺嘌呤占全部碱基的比例为 23%，其中一条链中腺嘌呤占该链碱基的比例为 18%，那么另一条链中腺嘌呤占该链碱基的比例是（    ）

A.28% B.18% C.9% D.5%

13.在DNA分子模型的搭建实验中，若仅用订书钉将脱氧核糖、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.78 B.82 C.86 D.88

14.某研究小组用下图所示的6种卡片、脱氧核糖和磷酸之间的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物、代表氢键的连接物若干，成功搭建了一个完整的DNA分子模型，模型中有4个T 和6个G。下列有关说法正确的是（   ）

A.代表氢键的连接物有24个

B.代表胞嘧啶的卡片有4个

C.脱氧核糖和磷酸之间的连接物有38个

D.理论上能搭建出410种不同的DNA分子模型

15.分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的(   )

A.20％ B.30％ C.40％ D.70％

16.从某一生物的组织中提取DNA进行分析，其中C+G=46%，又知该DNA分子的一条链中A为28%，问另一条链中A占该链全部碱基的（      ）

A.14% B.24% C.26% D.11%

17.如图是DNA片段的结构图，请据图回答问题：

（1）图甲表示DNA片段的________结构，图乙表示DNA片段的________结构。

（2）填出图中部分结构的名称：[2]________________、[5]________________。

（3）从图中可以看出DNA分子的两条链是由__________和____________交替连接形成的。

（4）连接碱基对的化学键是________。

（5）从图甲中可以看出组成DNA分子的两条链的方向是________的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成规则的________结构。

题组C  培优拔尖练

18.（2011·上海卷，27）（不定项选择）某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A：T：G：C＝1：2：3：4。下列表述错误的是（   ）

A.该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变

B.该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个

C.该DNA分子中4种碱基的比例为A：T：G：C＝3：3：7：7

D.该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种

19.（2010·江苏卷，1）下列关于核酸的叙述中，正确的是

A.DNA和RNA中的五碳糖相同 B.组成DNA与ATP的元素种类不同

C.T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中 D.双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数

20.（2010·上海卷，4）细胞内某一DNA片段中有30％的碱基为A，则该片段中（ ）

A.G的含量为30％ B.U的含量为30％

C.嘌呤含量为50％ D.嘧啶含量为40％

21.（2009·广东卷，24）（不定项）有关DNA分子结构的叙述，正确的是（   ）

A.DNA分子由4种脱氧核苷酸组成

B.DNA单链上相邻碱基以氢键连接

C.碱基与磷基相连接

D.磷酸与脱核糖交替连接构成DNA链的基本骨架