2016_2017版高中生物第3单元遗传与变异的分子基础第1章遗传的物质基础第2节DNA的分子结构学案.docx

第二节DNA的分子结构1总结组成DNA分子四种脱氧核糖核苷酸的异同。(重点)2掌握DNA分子的结构特点并会进行相应的碱基计算。(重难点)3制作DNA分子双螺旋结构模型。DNA 的 分 子 结 构一、DNA的基本组成单位脱氧核糖核苷酸1元素组成：C、H、O、N、P。2基本单位：脱氧核糖核苷酸。它是由一分子的磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基结合而成，如下图所示。3脱氧核糖核苷酸种类脱氧核糖核苷酸的含氮碱基有四种，分别是：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。因此脱氧核糖核苷酸也有四种。二、DNA双螺旋结构1提出者：沃森和克里克。2结构特点(1)由两条脱氧核糖核苷酸长链，按反向平行方式向右盘绕成双螺旋结构。(2)结构3DNA分子的特点(1)稳定性：DNA分子呈现右手双螺旋结构。(2)多样性：碱基对的排列方法在理论上几乎是无限的。(3)特异性：碱基对的特定排列顺序构成了DNA分子的特异性。合作探讨探讨1：一分子DNA中，脱氧核糖核苷酸的数量与含氮碱基的数量是否相等？提示：相等，因一分子脱氧核糖核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成。探讨2：DNA彻底水解会得到几种物质？提示：6种，即磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。探讨3：由1 000个碱基最多可形成几种DNA分子？提示：可形成4500种DNA分子。探讨4：双链DNA分子中碱基配对规律是什么？配对的碱基间有什么关系？提示：碱基互补配对原则。即A只与T配对，G只与C配对，所以AT，GC，且嘌呤等于嘧啶。思维升华1DNA分子的结构巧记DNA的分子结构：五(种元素)、四(种碱基或脱氧核糖核苷酸)、三(种物质或小分子)、二(条长链)、一(种双螺旋结构)2DNA分子的特性(1)多样性：若一段DNA分子由n个碱基对组成，每一位置都有A、T、C、G四种可能性，则共有4n种碱基排列顺序。(2)特异性：每个DNA分子都有其特定的碱基排列顺序，蕴藏着特定的遗传信息。(3)稳定性(1)每个DNA片段中有2个游离的磷酸基团，各在两条链的其中一端。(2)氢键数目计算：A与T间可构成2个氢键，G与C间可形成3个氢键，故GC对比例越大的DNA分子，其氢键数目越多，DNA分子越稳定。(3)氢键：可用解旋酶和加热法将其断裂。3DNA分子中碱基计算常用规律规律1：互补的两个碱基数量相等，即AT，CG。规律2：任意两个不互补的碱基数量之和占总碱基数的50%，即嘌呤之和嘧啶之和总碱基数50%，AGTCACTG(ATCG)50%，1。规律3：一条链中互补的两种碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和，即A1T1A2T2，G1C1G2C2(1、2分别代表DNA分子的两条链，下同)。规律4：一条链中互补的两种碱基数量之和占该单链碱基数的比例等于DNA分子两条链中这两种碱基数量之和占总碱基数的比例，即，。规律5：一条链中两种不互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值互为倒数，即若一条链中(或)K，则另一条链中(或)。1如图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是()A能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bB各核苷酸之间是通过化学键连接起来的C该链中的A可与互补链中的T形成2个氢键D若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T【解析】核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成；DNA中有A、T、C、G四种碱基，RNA中有A、U、C、G四种碱基；核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。【答案】A2细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中() 【导学号：73730050】AG的含量为30%BU的含量为30%C嘌呤含量为50%D嘧啶含量为40%【解析】在DNA分子中，AT，GC，故嘌呤的含量嘧啶的含量50%。A占30%，则G占50%30%20%。DNA分子中不含U。【答案】CDNA 双 螺 旋 结 构1构建者美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。3制作模型(1)制作原理：DNA的脱氧核糖核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧。碱基排列在内侧，碱基对通过氢键连接，碱基互补配对。(2)制作程序制作若干个磷酸、脱氧核糖和碱基整合若干个脱氧核糖核苷酸连接脱氧核糖核苷酸链两条DNA分子的平面结构旋转DNA分子立体结构合作探讨探讨1：写出脱氧核糖核苷酸的化学元素组成、结构和种类。提示：脱氧核苷酸的基本组成元素是C、H、O、N、P，每一分子脱氧核糖核苷酸又是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖构成的，由于碱基的不同，脱氧核苷酸有4种。探讨2：模型中AT与GC碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有什么样的特点？提示：具有稳定直径的特点。探讨3：两条长度相同的双链DNA分子，其结构上的差异体现在哪里？提示：主要体现在双链内侧碱基的排列顺序中。思维升华1DNA分子结构层次基本组成元素：C、H、O、N、P基本组成物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基基本组成单位：脱氧核糖核苷酸(4种)DNA单链：脱氧核糖核苷酸链DNA双链空间结构：DNA分子双螺旋结构2制作DNA双螺旋结构模型(1)使用各种材料分别“制作”若干个磷酸、脱氧核糖、碱基；将各种配件整合在一起，并连接成脱氧核糖核苷酸链；连接两条脱氧核糖核苷酸链，拼成DNA分子平面结构图；再“旋转”成双螺旋结构。(2)根据设计计划，对制作的DNA分子双螺旋结构模型进行检查，对模型的不足加以修正。3注意事项(1)熟悉制作模型用的各种零件代表的物质，写出4种碱基的字母名称。(2)两条链的长度、碱基总数一致，碱基互补、方向相反。(3)磷酸、脱氧核糖、碱基三者之间的连接部位要正确。(4)制作中各零件连接应牢固，避免旋转时脱落。(5)各组模型制作以不同数量和顺序的AT、CG、TA、GC，四种碱基对排列，领悟DNA分子的多样性。1在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型()A粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补B粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶的空间尺寸相似C粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补D粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶的空间尺寸不同【解析】DNA分子由两条反向平行的长链盘旋成规则的双螺旋结构，两条单链之间由嘌呤和嘧啶组成的碱基对相连，遵循碱基互补配对原则。由此可知：DNA分子双螺旋模型粗细相同，且由嘌呤环和嘧啶环构成的碱基对的空间尺寸相似。A项符合题意。【答案】A2在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C,6个G,3个A,7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则()A能搭建出20个脱氧核糖核苷酸B所搭建的DNA分子片段最长为7个碱基对C能搭建出410种不同的DNA分子模型D能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段【解析】每个脱氧核糖核苷酸中，脱氧核糖数磷酸数碱基数，因脱氧核糖和磷酸之间连接物是14个，故最多只能搭建出14个脱氧核糖核苷酸，A项错误。DNA分子的碱基中AT、CG，故提供的4种碱基最多只能构成4个CG对和3个AT对，但由于脱氧核糖核苷酸之间结合形成磷酸二酯键时还需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物，故7个碱基对需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物是141226(个)，B项错误。设可搭建的DNA片段有n个碱基对，按提供的脱氧核糖和磷酸之间连接物是14个计算，则有14n2(n1)2，得n4，故能搭建出44种不同的DNA分子片段，C项错误、D项正确。【答案】D11953年，沃森和克里克建立了DNA分子的结构模型，两位科学家于1962年获得诺贝尔生理学或医学奖。关于DNA分子双螺旋结构的特点，叙述错误的是()ADNA分子由两条反向平行的链组成B脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧C碱基对构成DNA分子的基本骨架D两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对【解析】脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架。【答案】C2下列能正确表示DNA片段的示意图是()【解析】DNA通常为双链结构，由含有A、T、C、G四种碱基的脱氧核苷酸组成。A与T配对，之间有两个氢键；G与C配对，之间有三个氢键。DNA分子的两条链反向平行。【答案】D3一条双链DNA分子，G和C占全部碱基的44%，其中一条链的碱基中，26%是A,20%是C，那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比是()【导学号：73730051】A28%和22% B30%和24%C26%和20% D24%和30%【解析】该DNA分子中GC占全部碱基的44%，则其中一条链中GC也占此链的44%，又知此链26%A、20%C，则此链中T30%，G24%，故其互补链中A、C分别占30%、24%。【答案】B4下图为大肠杆菌的DNA分子结构示意图(片段)。请据图回答问题。(1)图中1表示_，2表示_，1、2、3结合在一起的结构叫_，其排列顺序中蕴藏着_。(2)图中3有_种，中文名字分别是_。(3)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。则该DNA片段中共有腺嘌呤_个，C和G共_对。在DNA分子稳定性的比较中，_碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。【解析】(1)DNA、脱氧核苷酸、碱基之间的关系可表示为：(2)图中3应为碱基，由于有3个氢键存在，因此应为C(胞嘧啶)或G(鸟嘌呤)。(3)A、T碱基对间的氢键个数为2个，G、C碱基对间的氢键个数为3个，若200个碱基均由A、T构成应有200个氢键，多出来的60个氢键应是G、C碱基对的，因此共有腺嘌呤40个，C与G共60对。由于G、C碱基对间的氢键数为3个，比A、T碱基对之间的氢键多，因此，G、C碱基对的比例高时，DNA分子稳定性高。【答案】(1)磷酸脱氧核糖脱氧核糖核苷酸遗传信息(2)2鸟嘌呤、胞嘧啶(3)4060C和G学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)学业达标1下列关于DNA结构的描述错误的是()A每一个DNA分子由一条脱氧核苷酸链盘旋而成螺旋结构B外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的骨架，内部是碱基CDNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对，C与G配对DDNA的两条链等长，但是反向平行【解析】DNA双螺旋结构具有以下特点：一个DNA分子是由两条脱氧核苷酸链构成的双螺旋结构，两条链等长且是反向平行的；DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架，碱基排列在内侧；DNA分子两条链上的碱基通过氢键连结成碱基对，且有一定规律：A与T配对、C与G配对。【答案】A2下列各项对DNA分子的叙述中，不正确的是()A若一条链上A和T数目相等，则另一条链上A和T数目也相等B若一条链上G的数目为C的2倍，则另一条链上G的数目为C的0.5倍C若一条链上ATCG1234，则另一条链上相应碱基比为4321D若一条链上的GT12，则另一条链上CA12【解析】已知一条链上ATCG1234，依据碱基互补配对原则，其互补链上ATCG2143。【答案】C3在DNA分子的一条脱氧核糖核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构是()A氢键B磷酸脱氧核糖磷酸C肽键D脱氧核糖磷酸脱氧核糖【解析】审题时应扣住“一条脱氧核糖核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构”，相邻的脱氧核糖核苷酸相连接，依靠磷酸基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，因此两个碱基之间的连接结构是：脱氧核糖磷酸脱氧核糖。【答案】D4(2016江苏淮安二模)以下是某同学制作的脱氧核苷酸对模型，其中正确的是()【解析】脱氧核苷酸对之间应反向平行，且A与T之间有2个氢键，G与C之间含3个氢键。【答案】D5下面为DNA分子的结构示意图，对该图的正确描述是()A和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架B构成胞嘧啶脱氧核苷酸C占的比例越大，DNA分子越稳定DDNA分子中依次代表A、G、C、T【解析】DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的，选项A错误；胞嘧啶脱氧核苷酸由组成，B项错误；表示AT碱基对，G、C对含量越多，DNA分子越稳定，选项C错误；根据碱基互补配对原则，、依次代表A、G、C、T，D项正确。【答案】D6在DNA分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有4种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是()【导学号：73730052】A含胸腺嘧啶32%的样品B含腺嘌呤17%的样品C含腺嘌呤30%的样品D含胞嘧啶15%的样品【解析】DNA分子双螺旋结构中，A与T之间可以形成2个氢键，而G与C之间可以形成3个氢键，3个氢键稳定性强，因此G与C含量多的生物，它的稳定性大于G与C含量少的生物。【答案】B7某DNA分子中AT占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链(b)上的G占该链碱基总数的比例是()A35%B29%C28% D21%【解析】整个DNA中的AT占整个DNA碱基总数的44%，则GC占整个DNA碱基总数的56%，又因整个DNA分子中GC所占比例与每一条链上GC所占该链碱基总数的比例相等。可知b链上GC56%，其中G(a链)21%，可知C(b链)21%，推出G(b链)35%，故选A。【答案】A8决定DNA分子有特异性的因素是()A两条长链上的脱氧核苷酸与磷酸的交替排列顺序是稳定不变的B构成DNA分子的脱氧核苷酸只有四种C严格的碱基互补配对原则D每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序【解析】不同DNA分子其脱氧核苷酸序列各不相同，因此构成DNA分子的特异性。【答案】D9某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54%。其中链上的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，则链中腺嘌呤占该链上所有碱基的比例和链中的胞嘧啶占整个DNA分子中所有碱基的比例分别为()A24%、13%B23%、27%C48%、26% D22%、28%【解析】假设该DNA分子中碱基总数为200个，则GC108(个)，又因GC，所以GC54(个)；已知A10022%22(个)，C28个，又因CCC，所以C542826(个)，则链中C占整个DNA分子中所有碱基的比例为2620013%。关于腺嘌呤的计算，因为TA46(个)，A462224(个)，则在链中腺嘌呤占该链上所有碱基的比例为24%。【答案】A10下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图，请回答下面的问题。(1)在制作模型前进行的设计中，甲处应考虑具备_种材料，它们分别是_；其中五边形材料表示_。(2)乙表示的物质是_，a位置的原子是_。制作一个乙用到了_种材料。(3)由乙连接成丙的过程，需考虑的主要有：两条链中五边形材料的顶角应呈_(填“同向”或“反向”)关系；若一条链的下端是磷酸，则另一条链的上端应该是_，这样制作的目的是体现DNA双链_的特点。(4)随机将班里某两位同学制作的单链连接成双链，不合理的地方最可能是_。(5)丙到丁过程体现了DNA分子_的特点，丁中排在外侧的物质是_。【答案】(1)6磷酸、脱氧核糖、四种碱基脱氧核糖(2)脱氧核苷酸氧原子3(3)反向磷酸反向平行(4)双链间的碱基配对不遵循碱基互补原则(5)双螺旋交替连接的脱氧核糖和磷酸能力提升11某生物核酸的碱基组成是嘌呤碱基占58%，嘧啶碱基占42%，此生物不可能是()A噬菌体 B大肠杆菌C人或酵母菌 D烟草【解析】噬菌体由DNA和蛋白质构成，DNA为双链，嘌呤数与嘧啶数应相等，在人、酵母菌、大肠杆菌、烟草中既有DNA，也有RNA，且RNA为单链，因此嘌呤数与嘧啶数可能不相等。【答案】A12在含有4种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例是b，则()【导学号：73730053】Ab0.5B胞嘧啶为a(1/2b1)Cb0.5D胞嘧啶为b(1/2a1)【解析】若该DNA中只含A、T两种碱基，则A0.5，但该DNA由4种碱基构成，所以b不可能等于0.5，因此A、C项错误。通过题干可知，这段DNA所含全部碱基数为a/b，则胞嘧啶(a/b2a)/2，经计算可以得出胞嘧啶的个数为a(1/2b1)，故选B。【答案】B13某双链DNA分子含有200个碱基，其中一条链上ATGC1234，则该DNA分子()A含有4个游离的磷酸基团B含有腺嘌呤脱氧核苷酸20个C四种含氮碱基ATGC3377D碱基排列方式共有4100种【解析】A错误：一个双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基团。由一条链上ATGC1234，计算得一条链上100个碱基中含A、T、G、C依次是10、20、30、40，另一条链上含A、T、G、C则依次是20、10、40、30。故该DNA中含腺嘌呤脱氧核苷酸数为102030个，故B项错误。C项正确：四种含氮碱基的比例是ATGC(1020)(2010)(3040)(4030)3377。D项错误：含200个碱基的DNA不考虑每种碱基比例关系的情况下，可能的碱基排列方式共有4100种。但因碱基数量比例已确定，故碱基排列方式肯定少于4100种，且一个DNA分子只有一种特定的碱基排列顺序。【答案】C14下图是DNA片段的结构图，请据图完成问题。(1)图甲是DNA片段的_结构，图乙是DNA片段的_结构。(2)填出图中各部分的名称：1_，2_，3_，4_，5_，6_，7_。(3)从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由_和_交替连接的，DNA分子中的横档是_，DNA中的这两种结构决定了DNA分子结构的_性。(4)连接碱基对的化学键是_，碱基配对的方式是严格的，即_、_配对，且DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化，决定了DNA分子结构的_性。(5)就某一确定的DNA分子而言，其碱基的排列顺序一般是固定