高中生物第2节 DNA的结构同步达标检测题

这是一份高中生物第2节 DNA的结构同步达标检测题，共19页。


课程标准
概述DNA是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息
搜集DNA结构模型建立过程的资料并进行讨论和交流
制作DNA双螺旋结构模型
素养达成
1．了解科学家构建模型的研究历程，领悟模型建构在研究中的应用，体会持之以恒的科学精神。(社会责任)
2．通过动手制作模型，培养观察能力，动手能力及空间想象能力等，形成结构与功能观。(科学探究)
3．理解并掌握DNA的结构特点，并掌握有关的计算规律。(科学思维)
你知道冷泉港实验室吗？美国冷泉港实验室被誉为世界生命科学的圣地与分子生物学的摇篮，如今约有300位研究人员在冷泉港实验室从事科研工作。曾任冷泉港实验室负责人的沃森是DNA双螺旋结构的发现者之一，诺贝尔奖得主。请思考：沃森发现的DNA双螺旋结构与图中的结构一样吗？
探究点一 DNA的结构
【师问导学】
一、DNA双螺旋结构模型的构建
仔细阅读教材P48～49沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的故事，探究下列问题：
(1)沃森和克里克在构建模型的过程中，借鉴利用了他人的哪些经验和成果？
(2)沃森和克里克在构建模型过程中，出现了哪些错误？
二、如图是DNA片段的结构图，请据图思考下列问题：
(1)DNA的基本单位是什么？四种基本单位的主要区别是什么？
(2)写出图中数字的名称。
(3)为什么“G—C”含量越多的DNA越耐高温？
(4)乙比甲结构更稳定，为什么？
(5)不同的DNA分子哪些方面会有所不同？(供选：脱氧核苷酸的数量、碱基种类、基本骨架、碱基对的排列顺序)
(6)DNA中，每个脱氧核糖均连接一个磷酸和一个碱基吗？
(7)DNA中，互补链之间相邻两个脱氧核苷酸靠什么连接？
【智涂笔记】
利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
“三看法”判断DNA结构
【师说核心】
1．DNA的结构
(1)DNA单链：脱氧核苷酸分子连接成脱氧核苷酸链(如图)。
(2)DNA双链：两条脱氧核苷酸单链以氢键相连形成(如图)。
①每个DNA片段中○、、▭之间的数量比为1:1:1，游离的磷酸基团有2个；
②一条核苷酸链中相邻两个核苷酸通过磷酸二酯键相连；连接双链之间的化学键为碱基对之间的氢键；
③每个脱氧核糖(除两端外)连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接；
④在DNA的一条单链中相邻的碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接；
⑤若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
2．DNA的结构特性
(1)稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性：DNA分子中碱基对(脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样，构成了DNA的多样性→遗传信息的多样性→生物多样性。
(3)特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
【针对检测】
1．在DNA的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的( )
A．氢键
B．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
C．肽键
D．—磷酸—脱氧核糖—磷酸—
2．如图为核苷酸的模式图，下列相关说法，正确的是( )
A．DNA与RNA的不同点只体现在②处
B．若②为核糖，则③可以是胸腺嘧啶
C．在T2噬菌体中核苷酸共有8种
D．人体内的③有5种，②有2种
3．(等级考选做)下面关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是( )
A．每个DNA分子中通常都含有四种脱氧核苷酸
B．DNA分子的两条链反向平行
C．DNA两条链上的碱基以氢键相连，且A与T配对，G与C配对
D．DNA分子长链的每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基
4．(等级考选做，多选)下面为含有四种碱基的DNA的结构示意图，对该图的正确描述是( )
A．③有可能是碱基A
B．②和①相间排列，构成DNA分子的基本骨架
C．①②③中特有的元素分别是P、C和N
D．与⑤有关的碱基对一定是A—T
探究点二 制作DNA双螺旋结构模型及碱基比率的计算
【师问导学】
一、以下为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，请找出图中的错误有几处？分别是什么？
二、结合DNA双螺旋结构模型的特点思考下列问题：
1．为什么DNA中嘌呤和嘧啶数量相等？
2．为什么“A＋T”或“G＋C”在整个双链上所占的比例与在每一条单链上所占的比例相等？
3．如果一条链上eq \f(A1＋G1,T1＋C1)＝m，则其互补链上eq \f(A2＋G2,T2＋C2)比值是多少？
4．DNA中共有4种类型的碱基对，若某个DNA具有n个碱基对，则该DNA可能有多少种排列方式？
5．运用碱基互补配对原则分析，在所有的双链DNA中，(A＋G)/(C＋T)的值相同吗？在DNA的一条链中是否存在同样的规律？
6．DNA的两条链之间，哪些比例是相等的？哪些比例互为倒数？
【智涂笔记】
三步解决DNA中有关碱基比率的计算
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。
易错提醒：碱基数量计算的两个易错点
(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。
(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。
方法规律：关于碱基含量计算的“两点两法”
(1)“两点”为两个基本点。
①A与T配对，G与C配对(A＝T，G＝C)。
②双链DNA中，嘌呤总数＝嘧啶总数＝1/2碱基总数(A＋G＝T＋C)。
(2)“两法”为双链法和设定系数法。
①用两条直线表示DNA的双链结构即双链法。
②设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。
【师说核心】
1．DNA双螺旋结构模型设计制作流程
2．碱基互补配对原则
A－T，G－C，如图所示。
3．有关推论
(1)规律一：一个双链DNA中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即“嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”。
注意：一个双链DNA中，A＋T与C＋G不一定相等，而且一般都不相等。
(2)规律二：在双链DNA中，A＋T或C＋G在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中A＋T或C＋G所占的比例。
由图知：A1＋T1＋G1＋C1＝m，A2＋T2＋G2＋C2＝m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。
因为A1＝T2、T1＝A2，则A1＋T1＝A2＋T2
A＋T＝(A1＋T1)＋(A2＋T2)
eq \f(A1＋T1,m)＝eq \f(A2＋T2,m)＝eq \f(A1＋T1＋A2＋T2,2m)。
(3)规律三：在DNA双链中，一条单链的eq \f(A1＋G1,T1＋C1)的值与另一条互补单链的eq \f(A2＋G2,T2＋C2)的值互为倒数关系。简记为“不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒数”。
注意：在整个DNA中该比值等于1。
(4)规律四：DNA双链中，一条单链的eq \f(A1＋T1,G1＋C1)的值，与另一条互补链的eq \f(A2＋T2,G2＋C2)的值是相等的，也与整个DNA中的eq \f(A＋T,G＋C)的值是相等的。
注意：综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。
(5)规律五：不同生物的DNA中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA的特异性。
(6)规律六：若eq \f(A1,单链)＝b%，则eq \f(A1,双链)＝eq \f(b,2)%。
(7)规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。
4．双链DNA中碱基数量关系的归纳
(1)碱基互补配对原则的应用：在双链DNA中，四种碱基的比例和为1。
(2)A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T＝A＋C＝G＋T＝总碱基数的1/2。
(3)互补碱基之和的比值[(A＋T):(C＋G)]在已知链、互补链和整个DNA分子中相等；非互补碱基之和的比值[如(A＋C):(T＋G)]在已知链与互补链间互为倒数，在整个DNA分子中该比值为1。
(4)在一个双链DNA中，某种碱基的比例等于其在每条链上所占比例的平均值。
【针对检测】
1．某研究小组用如图所示的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、碱基对之间(代表氢键)的连接物若干，成功搭建了一个完整的DNA模型，模型中有4个T和6个G。下列有关说法正确的是( )
A．碱基对之间(代表氢键)的链接物有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模型
2．某双链DNA一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则在整个DNA中A:T:G:C为( )
A．1:1:1:1 B．2:2:3:3
C．3:3:10:10 D．10:10:3:3
3．甲生物核酸的碱基组成为嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基组成为嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是( )
A．发菜、变形虫
B．玉米、T2噬菌体
C．硝化细菌、绵羊
D．乳酸菌、SARS病毒
4．(等级考选做，多选)下列有关DNA的一条单链与其所在DNA中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，正确的是( )
【网络建构】
【主干落实】
1．DNA的双螺旋结构
(1)两条链反向平行。
(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列于外侧，构成基本骨架。
(3)碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
2．双链DNA中，嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。
3．互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA中都相等。
4．在DNA中，含G—C碱基对越多的DNA相对越稳定。
5．非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，而在整个DNA中比值为1。
1．在双链DNA中，与腺嘌呤配对的碱基是( )
A．胸腺嘧啶 B．胞嘧啶
C．尿嘧啶 D．鸟嘌呤
2．下列有关DNA结构的叙述，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的基本骨架
D．具有规则的双螺旋结构
3．1953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证明DNA是遗传物质 ②确定DNA是染色体的组成成分
③发现DNA如何存储遗传信息 ④解释A、T、G、C的数量关系
A．①③ B．②③
C．②④ D．③④
4．如图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(“○”代表磷酸)，下列为几位同学对此图的评价，叙述正确的是( )
A．甲说：“物质组成和结构上没有错误”
B．乙说：“只有一处错误，就是U应改为T”
C．丙说：“至少有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖”
D．丁说：“如果他画的是RNA双链，则该图应是正确的”
5．假设一个DNA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
教材第48页►【问题探讨】
提示：本节的问题探讨主要是培养收集资料、讨论交流的能力。
教材第48～49页►【思考·讨论】
1．(1)两条链。DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架。
(3)腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。碱基排列在内侧。
2．提示：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；对所从事的研究要有兴趣和激情等。
教材第51页►【探究·实践】
1．提示：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基千变万化的排列顺序使DNA储存了大量的遗传信息。
2．答案合理即可。
3．开放性试题，答案合理即可。
教材第52页►【练习与应用】
一、概念检测
1．(1)× DNA链不一定都含A、T、G、C四种碱基。
(2)√ 一个双链DNA中，A＝T，G＝C，故(A＋G)/(T＋C)＝1。
2．①胞嘧啶 ②腺嘌呤 ③鸟嘌呤 ④胸腺嘧啶 ⑤脱氧核糖 ⑥磷酸 ⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸 ⑧碱基对 ⑨氢键 ⑩一条脱氧核苷酸链的片段
3．C 该DNA片段所含全部碱基数＝eq \f(a,b)(即eq \f(腺嘌呤数,腺嘌呤所占比例))。由该DNA片段含有4种碱基可知，b肯定小于0.5；又因为双链DNA中，任意两种不互补碱基之和等于碱基总数的一半，所以胞嘧啶数＝1/2(碱基总数－腺嘌呤数－胸腺嘧啶数)＝a(1/2b－1)个。
4．C DNA的两条单链方向相反，且碱基互补配对。
二、拓展应用
提示：碱基互补配对是DNA的结构基础，同时能够保证遗传信息传递的准确性。
eq \x(温馨提示：请完成课后分层检测案10)
第2节 DNA的结构
互动·探究·智涂
探究点一
【师问导学】
一、
(1)提示：①当时科学界已发现的证据；②英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的X射线衍射图谱；③奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果，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。
(2)提示：①将碱基置于螺旋外部。
②以相同碱基进行配对连接双链。
二、
(1)提示：脱氧核苷酸；碱基种类不同。
(2)提示：1：碱基对；2：脱氧核苷酸链；3：脱氧核糖；4：磷酸；5：腺嘌呤脱氧核苷酸；6：腺嘌呤；7：氢键。
(3)提示：G—C之间的氢键数量是3个，而A—T之间的氢键数量是2个，所以含“G—C”越多则结构越稳定，越不容易被高温破坏。
(4)提示：甲所示的是平面结构，乙是双螺旋结构，螺旋化使DNA分子的结构更稳定。
(5)提示：脱氧核苷酸的数量和碱基对的排列顺序。
(6)提示：DNA中，每个脱氧核糖均连一个碱基；而除3′端的脱氧核糖只连一个磷酸外，其他部位的脱氧核糖均连两个磷酸。
(7)提示：互补链配对的两脱氧核苷酸之间靠氢键相连。
【针对检测】
1．解析：在DNA的一条单链中，相邻碱基之间的连接是脱氧核苷酸之间的连接，故相邻的碱基A与T之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”彼此连接起来的。
答案：B
2．解析：图中①②③分别是磷酸、五碳糖、含氮碱基。DNA与RNA的不同点体现在②③两处，A错误；若②为核糖，则③可以是A、U、C、G，不可能是T(胸腺嘧啶)，B错误；T2噬菌体是DNA病毒，只含有一种核酸，4种核苷酸，C错误；人体内有2种核酸，故有2种五碳糖，5种碱基，D正确。
答案：D
3．解析：DNA分子长链结束部位的脱氧核糖上连接着一个磷酸和一个碱基，其他脱氧核糖上连接两个磷酸和一个碱基，D错误。
答案：D
4．解析：该DNA含有四种碱基，且A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，因此与⑤有关的碱基对一定是A—T，与③有关的碱基对一定是G—C，但无法确定③⑤具体是哪一种碱基。DNA的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的，应为图中的①②。①中特有的元素是P，③中特有的元素是N，而C并不是②所特有的，③中也含有C。
答案：BD
探究点二
【师问导学】
一、
提示：4处；核糖应是脱氧核糖、碱基U应为T、磷酸二酯键连接位置及C、G间氢键数错误。
二、
1．提示：碱基互补配对原则中，A总是和T配对，G总是和C配对，所以A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。
2．提示：设在双链DNA中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，T1＝A2，所以另一条链上：T2＋A2＝n%，整个DNA中：A＋T＝n%。
3．提示：双链DNA的一条链上：eq \f(A1＋G1,T1＋C1)＝m，因为eq \f(A1＋G1,T1＋C1)＝eq \f(T2＋C2,A2＋G2)＝m，所以互补链上eq \f(A2＋G2,T2＋C2)＝eq \f(1,m)。
4．提示：4n。
5．提示：①相同。在双链DNA中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤数等于嘧啶数，即A＋G＝T＋C，可得(A＋G)/(T＋C)＝1，因此双链DNA中(A＋G)/(T＋C)的值相同。
②在单链DNA中不存在同样的规律，因为A与T，G与C不一定相等。
6．提示：能配对的两个碱基之和所占的比例，即(A＋T)或(G＋C)在每条链上占的比例。
eq \f(A＋G,T＋C)或eq \f(A＋C,T＋G)在互补链上的比值互为倒数。
【针对检测】
1．解析：DNA中A与T配对，它们之间有2个氢键；G与C配对，它们之间有3个氢键，则碱基对之间(代表氢键)的连接物有4×2＋6×3＝26个，A错误。由于DNA中G＝C，模型中有6个G，因此代表胞嘧啶(C)的卡片有6个，B错误。该DNA片段中，脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数＝磷酸数＝碱基数＝20，除每条链3′­端的脱氧核糖需要1个该连接物外，其他的脱氧核糖需要2个该连接物，故该DNA片段需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物有20×2－2＝38个，C正确。该DNA片段在各种碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n＝410种(n为碱基对数)，而该DNA碱基比例已确定，因此理论上能搭建出的DNA模型种类数少于410种，D错误。
答案：C
2．解析：某双链DNA一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则另一条链上(A＋T)/(G＋C)的值也为0.3。又因A＝T、C＝G，故在整个DNA中A:T:G:C＝3:3:10:10，C正确。
答案：C
3．解析：甲生物核酸的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，可能是含有DNA和RNA，也可能是只含有RNA一种核酸；乙生物遗传物质的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，说明只含有RNA，而上述答案中，只有D中SARS病毒的遗传物质是RNA。
答案：D
4．解析：双链DNA中，(A＋C)/(T＋G)一定等于1，故A正确；在DNA中，存在(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)，故B、D正确；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，C错误。
答案：ABD
归纳·提升·素养
【网络建构】
①双螺旋 ②反向平行 ③交替连接 ④互补配对
当堂·即时·反馈
1．解析：腺嘌呤是碱基A，与之配对的是胸腺嘧啶T。
答案：A
2．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。
答案：D
3．解析：在沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型之前，就已经明确了染色体的组成成分；艾弗里等人通过大量的生物实验证明DNA是遗传物质，①②错误。
答案：D
4．解析：DNA中含有的五碳糖应为脱氧核糖，而不是核糖；DNA中不含碱基U，含碱基T；C和G间的氢键应为3个；一条单链上两个相邻脱氧核苷酸之间的连接方式不正确，应是一个脱氧核苷酸的脱氧核糖与另一个脱氧核苷酸的磷酸连接。
答案：C
5．解析：DNA中，G＋T＝C＋A各占50%，所以T＝26%，G＝24%，G的数目设x，eq \f(x,312)＝eq \f(G,T)＝eq \f(24%,26%)，x＝288，B正确。
答案：B