2024届苏教版高考生物一轮复习DNA分子的结构学案

第2课时　DNA分子的结构

课标要求　1.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成。2.阐明DNA分子的特点，碱基的排列顺序编码了遗传信息。

1．DNA双螺旋结构模型的构建者：沃森和克里克。

2．DNA的结构

3．遗传信息与DNA的特性

(1)遗传信息：储存在碱基对的排列顺序中。

(2)DNA的特性

①多样性：具有n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。

②特异性：每种DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。

③稳定性：两条主链中磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基配对方式不变等。

判一判

①DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基(　×　)

②每个DNA分子中，都是碱基数＝磷酸数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数(　√　)

③G—C碱基对的比例越大，DNA分子的稳定性越高(　√　)

④在环状DNA和链状DNA结构中，均有两个游离磷酸(　×　)

⑤两条链上互补的碱基通过氢键连接成碱基对(　√　)

⑥DNA分子中一条链上的相邻碱基通过氢链连接(　×　)

⑦每个DNA分子中一般都会含有四种脱氧核苷酸(　√　)

⑧DNA分子的两条链是反向平行的，并且游离的磷酸基团位于同一侧(　×　)

⑨维持基因结构稳定的键主要是磷酸二酯键和氢键(　√　)

①源于必修2 P50图2－2－4：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，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链是从3′－端到5′－端的。

②源于必修2 P51“边做边学”：DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别。

归纳总结　DNA双螺旋结构的热考点

4．DNA中的碱基数量的计算规律

设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。

(1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。

即：双链中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝(A＋G＋T＋C)。

规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。

(2)A1＋T1＝A2＋T2；G1＋C1＝G2＋C2。

＝＝(N为相应的碱基总数)，＝＝。

规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。

(3)与的关系是互为倒数。

规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。

(4)若＝a，＝b，则＝(a＋b)。

规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。

考向一　DNA的结构及特点

1．(2023·江苏阜宁县高三模拟)在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过(　　)

A．肽键

B．磷酸—脱氧核糖—磷酸

C．氢键

D．脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖

答案　D

解析　双链DNA分子之间的碱基通过氢键连接，一条单链中相邻的碱基A与T是通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接的，D正确。

2．(多选)(2023·江苏连云港高三期中)如图为某DNA分子的部分平面结构图，则下列说法不正确的是(　　)

A．⑤是氢键，除使用解旋酶外，还有其他方法使⑤断裂

B．③是连接DNA单链上2个核糖核苷酸的磷酸二酯键

C．解旋后的DNA分子不具有规则的双螺旋结构，并失去复制功能

D．不同的双链DNA分子中(A＋C)/(G＋T)的值不同

答案　BCD

解析　⑤是氢键，除使用解旋酶外，加热或RNA聚合酶也能使其断裂，A正确；③是连接DNA单链上2个脱氧核糖核苷酸的磷酸二酯键，B错误；解旋后的DNA分子不具有规则的双螺旋结构，仍具有复制功能，C错误；由于双链DNA分子中的A＝T、G＝C，不同的双链DNA分子中(A＋C)/(G＋T)的值都是1，D错误。

考向二　DNA结构的相关计算

3．(2023·河北唐山高三检测)某DNA部分片段结构如图所示，下列叙述正确的是(　　)

A．③为磷酸二酯键，③的形成需要RNA聚合酶催化

B．①代表氢键，①的形成与断裂需要ATP提供能量

C．片段中碱基②与五碳糖构成的脱氧核苷与ATP中的腺苷相同

D．若该DNA一条链中碱基A与T之和占48%，则整个DNA中碱基C占26%

答案　D

解析　③为磷酸二酯键，③的形成需要DNA聚合酶催化，A错误；①代表氢键，氢键的形成不需要消耗能量，B错误；构成脱氧核苷酸的五碳糖是脱氧核糖，而构成腺苷的五碳糖是核糖，C错误；由于DNA分子中碱基互补配对，A＝T，G＝C，所以若该DNA一条链中碱基A与T之和占48%，则整个DNA分子中碱基A与T之和占48%，G和C之和占1－48%＝52%，所以DNA中碱基C占26%，D正确。

4. 如图表示有关DNA分子中的部分关系，下列判断正确的是(　　)

A．若x、y分别表示DNA两条互补链中(A＋G)/(T＋C)的值，则符合甲曲线变化

B．若x、y分别表示DNA两条互补链中(G＋T)/(A＋C)的值，则符合甲曲线变化

C．若x、y分别表示DNA两条互补链中(A＋T)/(G＋C)的值，则符合乙曲线变化

D．若x、y分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的值，则符合乙曲线变化

答案　C

解析　DNA两条互补链中(A＋G)/(T＋C)的值是互为倒数的关系，此情况不符合甲曲线变化，A错误；DNA两条互补链中(G＋T)/(A＋C)的值互为倒数，此情况不符合甲曲线变化，B错误；根据碱基互补配对原则，DNA两条互补链中(A＋T)/(G＋C)的值是相等的，此情况符合乙曲线变化，C正确；由于DNA中A＝T、G＝C，A＋G＝T＋C，嘌呤数＝嘧啶数，整个DNA中两者的比值始终等于1，但DNA一条链中嘌呤/嘧啶的值不确定，D错误。

5．(2023·南京励志中学高三检测)假设某真核细胞的核DNA中有2 000个碱基对，已知该DNA一条链上的G有400个，另一条链上的G有500个。下列有关分析错误的是(　　)

A．该DNA的每条链均有2个游离的磷酸基团

B．该DNA两条链上的/的值相等

C．该DNA中碱基对之间的氢键数为4 900个

D．该DNA中碱基排列顺序只有1种

答案　A

解析　若该DNA为链状结构，则该DNA的每条链均有1个游离的磷酸基团，该DNA有2个游离的磷酸基团，A错误；该DNA分子遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对，所以该DNA两条链上的(A＋T)/(G＋C)的值相等，B正确；该DNA一条链上的G1有400个，那么另一条链上的C2有400个，同理G2有500个，则C1有500个，因此整个DNA中C＝G＝900，由于核DNA中有2 000个碱基对，所以A＝T＝1 100，C和G之间有三个氢键，A和T之间有两个氢键，所以该DNA中碱基对之间的氢键数为：900×3＋1 100×2＝4 900(个)，C正确；由于DNA分子具有特异性，所以该DNA中碱基排列顺序只有1种，D正确。

1．(2021·广东，5)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是(　　)

①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验

②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱

③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等

④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制

A．①②  B．②③  C．③④  D．①④

答案　B

解析　赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关，①错误；沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱，推算出DNA分子呈螺旋结构，②正确；查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式，③正确；沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制，是在DNA双螺旋结构模型之后提出的，④错误。

2．(2020·浙江，3)某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A．①表示胞嘧啶   B．②表示腺嘌呤

C．③表示葡萄糖   D．④表示氢键

答案　D

解析　图中①表示胸腺嘧啶，②表示胞嘧啶，③表示脱氧核糖，④表示氢键，D项正确。

3．(2017·海南，24)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值的叙述，正确的是(　　)

A．碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同

B．前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高

C．当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链

D．经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1

答案　D

解析　双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T，C＝G，A＋C与G＋T的比值为1。因此，碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值相同，A项错误；DNA分子中，C与G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，C与G的含量越高，DNA稳定性越高，则前一个比值越小，B项错误；当两个比值相同时，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C项错误。

4．(2022·广东，12)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图)，该线性分子两端能够相连的主要原因是(　　)

A．单链序列脱氧核苷酸数量相等

B．分子骨架同为脱氧核糖与磷酸

C．单链序列的碱基能够互补配对

D．自连环化后两条单链方向相同

答案　C

解析　单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定线性DNA分子两端能够相连，A、B错误；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性DNA分子两端能够相连，C正确；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D错误。

5．(2022·浙江6月选考，13)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是(　　)

A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基

B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连

C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和

D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧

答案　C

解析　在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；鸟嘌呤和胞嘧啶之间由3个氢键连接，B错误；DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则，即A＝T、C＝G，故在制作的模型中A＋C＝G＋T，C正确；DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧，D错误。

一、易错辨析

1．DNA分子一条链上的相邻碱基通过“磷酸—脱氧核糖—磷酸”相连(　×　)

2．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基(　×　)

3．双链DNA分子同时含有2个游离的磷酸基团，其中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数(　√　)

4．某双链DNA分子中一条链上A∶T＝1∶2，则该DNA分子中A∶T＝2∶1(　×　)

5．DNA中有氢键，RNA中没有氢键(　×　)

6．DNA分子中嘌呤数一定等于嘧啶数(　×　)

7．某DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数，该DNA分子一定是双链DNA(　×　)

8．对于真核生物来说，染色体是基因的唯一载体(　×　)

二、填空默写

1．(必修2 P50)DNA分子是由两条脱氧核苷酸链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

2．(必修2 P50)DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接。

3．(必修2 P50)DNA分子内侧由两条链上的碱基通过氢键形成碱基对，即A和T配对(氢键有2个)，G和C配对(氢键有3个)。碱基之间的这种一一对应的关系，叫碱基互补配对原则。双链DNA中A(腺嘌呤)的量总是和T(胸腺嘧啶)的量相等，C(胞嘧啶)的量总是和G(鸟嘌呤)的量相等。

4．DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千变万化。