高考生物考点精析精练12DNA分子结构

考点12DNA分子结构●基础知识自主疏理1．DNA的化学组成：DNA分子属于eq\o\ac(○,1)（相对分子质量为100万至数千万），它们是由一个个eq\o\ac(○,2)连接起来的长链大分子。每个脱氧核苷酸是由三个“一分子”组成，即一分子eq\o\ac(○,3)、一分子eq\o\ac(○,4)、一分子eq\o\ac(○,5)。2．DNA的空间结构：由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋成规则的eq\o\ac(○,6)结构。DNA分子双螺旋结构特点如下：（1）DNA分子是由eq\o\ac(○,7)链组成的。这两条链按eq\o\ac(○,8)方式盘旋成双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸eq\o\ac(○,9)连接，排列在外侧，构成eq\o\ac(○,10)；碱基排列在内侧。（3）两条链上的碱基通过eq\o\ac(○,11)连接成碱基对，A（腺嘌呤）与T（eq\o\ac(○,12)）配对，G（鸟嘌呤）与C（eq\o\ac(○,13)）配对。碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。3．DNA的特性：（1）DNA分子结构的稳定性是指其eq\o\ac(○,14)相对稳定。原因是在DNA分子外侧，eq\o\ac(○,15)和eq\o\ac(○,16)交替连接的方式稳定不变，在其内侧，通过氢键形成的eq\o\ac(○,17)，使2条脱氧核苷酸长链稳固地并联在一起；DNA分子中eq\o\ac(○,18)是严格的一一对应关系。（2）DNA分子的多样性：DNA分子由于碱基对的数量不同，碱基对的eq\o\ac(○,19)千变万化，因而构成了DNA分子的多样性。（3）DNA分子的特异性：DNA分子的特异性是指控制特定性状的特定DNA分子的碱基排列顺序是eq\o\ac(○,20)的。这种特定的顺序包含着特定的eq\o\ac(○,21)，从而使DNA分子具有特异性。版本差异的内容 4．基因的现代含义(中国地图版) 在认识基因功能的同时。人们还在不断地探索基因的化学本质和结构特点。 传统观点认为每一个结构基因是一段连续的DNA序列，一定的DNA序列对应着一定的氨基酸序列。后来人们发现大多数真核生物的基因的编码序列在DNA分子上不是连续排列的，而是被不编码的序列隔开，称为断裂基因。其中的编码序列称为外显子，非编码序列称为内含子。断裂基因往往有一些交替存在的内含子和外显子结构。传统的基因概念认为基因是互不沾染、单个分离的实体。但是，在许多原核生物和一些真核生物中却发现有两个基因共用一段重叠的核苷酸序列的现象，这就是重叠基因。 绝大多数基因在染色体上的位置是固定的，但有些基因在染色体上的位置可以移动，这类基因称为可动基因，也叫做转座因子。可以通过某种方式一个位置转移到另外一个位置。校对：eq\o\ac(○,1)高分子化合物eq\o\ac(○,2)脱氧核苷酸eq\o\ac(○,3)磷酸eq\o\ac(○,4)脱氧核糖eq\o\ac(○,5)含氮碱基eq\o\ac(○,6)双螺旋eq\o\ac(○,7)两条eq\o\ac(○,8)反向平行eq\o\ac(○,9)交替eq\o\ac(○,10)基本骨架eq\o\ac(○,11)氢键eq\o\ac(○,12)胸腺嘧啶eq\o\ac(○,13)胞嘧啶eq\o\ac(○,14)双螺旋结构eq\o\ac(○,15)脱氧核糖eq\o\ac(○,16)磷酸eq\o\ac(○,17)碱基对eq\o\ac(○,18)碱基互补配对eq\o\ac(○,19)排列顺序eq\o\ac(○,20)稳定不变eq\o\ac(○,21)遗传信息●自主检测过关1．在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是（）A．①和②B．②和③C．③和④D．①和④2．下列DNA分子各种碱基数量比中，因生物种类不同而有区别的是（）A．（A+T）/（G+C）B．（A+G）/（T+C）C．（A+C）/（T+G）D．A/T3．某生物的遗传物质的碱基组成是嘌呤占58%，嘧啶占42%，此生物最可能是（）A．细菌B．酵母菌C．变形虫D．烟草花叶病毒4．（06南京期末）下图示某DNA片段，有关该图的叙述中，不正确的是（）A．②③④可形成DNA的基本组成单位B．②③④在DNA中特定排列顺序可代表遗传信息C．某限制性内切酶可选择⑤作为切点D．DNA连接酶可连接①处断裂的化学键5．右图是DNA分子局部结构示意图，请据图回答：（1）图中有种碱基，有个完整的脱氧核苷酸单位，有个游离磷酸基，有个氢键。（2）从主链看，两条单链方向；从碱基关系看，两条单链。（3）图中的4、5叫，若该DNA片段中的这些结构可任意替换，则可形成种不同的DNA片段。1．D．解析：①为腺嘌呤核糖核苷酸；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。2．A．解析：B、C、D比值都为1，无特异性。3．D．解析：A、B、C生物的遗传物质都是DNA，碱基中嘌呤与嘧啶数应相等。4．C．解析：作用于⑤处的是解旋酶。5．解析：⑴图中只有一种碱基对A//T；⑵两条反向平行的脱氧核苷酸链；碱基间遵循碱基互补配对原则；一种碱基对A//T；两个位点排列4×4=16。答案：（1）2；4；2；4；（2）相反的；互补配对的；（3）A、T；16。●考点详解及类型讲解一、DNA双螺旋结构模型的构建（1）当时科学界已经发现的证据有：组成DNA分子的单位是脱氧核苷酸；ＤNＡ分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA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）的量这一碱基之间的数量关系；（4）沃森和克里克根据当时掌握的资料，通过不懈努力，最终，构建出了正确的DNA模型。二、DNA分子的结构（1）组成元素：C、H、O、N、P (2)基本单位：脱氧核苷酸(4种）①组成：每个基本单位（即每个脱氧核苷酸）又由三个“一分子”组成，即一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基。②其关系如下： (3)平面结构：两条长链由许多脱氧核苷酸脱水聚合成脱氧核苷酸长链，两条脱氧核苷酸长链上的碱基通过氢键连接成碱基对，碱基以碱基互补配对原则（A—T，G—C）进行配对。(4)空间结构：双螺旋结构①两链反向平行；②两链之间靠氢键连接。（5）总结DNA结构的主要特点是：①DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。（“反向”：一条链是5′－3′，另一条链是3′－5′）。②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。③碱基互补配对原则：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：A—T、G—C（A一定与T配对，G一定与C配对）。问题探究：1．三个分子缩合要脱去多少分子水？；两个脱氧核苷酸聚合要脱去多少分子水？；碱基互补配对原则过程要脱水？；21不要2．DNA的多样性与空间结构有关？。无关3．原核细胞的基因和真核细胞的基因结构有何不同?基因都是由编码区(编码氨基酸)和非编码区(调控编码区表达的核苷酸序列)组成，在编码区上游的非编码区中最重要的部位是与RNA聚合酶的结合位点。原核基因的编码区是连续的，而真核基因的编码区是间隔的，由编码氨基酸的外显子和不具编码作用的内含子组成，因此在基因结构中直接编码氨基酸的核苷酸序列占的比例很小。三、DNA分子中碱基的计算方法与规律利用碱基互补配对原则计算碱基比例、碱基数量等是高考的重要考点，应用的计算公式就是A＝T，G＝C，有关的方法、规律如下：⑴双链DNA分子中：①A＝T，G＝C；②A＋G＝T＋C；(A＋G)/(T＋C)=1，即：嘌呤总数＝嘧啶总数；③A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G；(A＋G)/(T＋C)=(A＋C)/(T＋G)=1，即：DNA分子中任一非互补碱基之和相等，且占DNA碱基总数的50%。上述①～③在不同物种中无种的特异性。⑵在DNA两互补链之间：①(A1＋G1)/(T1＋C1)=(T2＋C2)/(A2＋G2)，即一条链与另一条链（A＋G）/(T＋C)的比值互为倒数。②(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A总＋T总)/(G总＋C总)，即互补碱基之和在一条链上，在互补链上，在整个DNA分子中所占比例相同。此比例在不同DNA分子中，可有特异性。③A总%＝1/2(A1%+A2%)，同理C、G、T都有同样规律。问题探究：1．为什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？这是由于A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，这样使DNA的结构更加稳定，所以，A与T或G与C的摩尔数比例均为1：12．上述原则和推论能否适应于单链DNA分子的碱基计算？不能，单链DNA的碱基没有一定的比率四、制作DNA双螺旋结构模型（1）制作要点①首先要制作磷酸、脱氧核糖和碱基的模型。裁剪零件时，应注意磷酸、碱基、脱氧核糖三者之间的大小比例，并注意这三部分之间的连接部位。制作4种碱基模型时，腺嘌呤和胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶的一端应剪成相互吻合的形状。其次，这两种碱基对模型的长度应相等，以适合于DNA分子中两条平行链之间的相等距离。②两条多核苷酸链的核苷酸数目必须相同。在制作多核苷酸链时，应将脱氧核苷酸中的磷酸连接在另一脱氧核苷酸分子与磷酸相邻脱氧核糖的碳原子上。在组装第二条多核苷酸链时，必须与第一条链中的碱基互补配对，不能随意组装；并应注意构成DNA的两条链的方向相反。（2）注意事项①按顺序制作模型，严格按DNA制作的程序操作。②两条长链的长度必须相等，保证模型美观。③旋转平面结构成为立体结构时，如某结构部件有扭曲现象，应予以矫正。④在整个制作过程中，各零件之间的连接，应保持足够的牢固性，以免旋转时零件脱落。问题探究：DNA分子中A、T相对含量多，分子结构不稳定，为什么？A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，G、C占比例越大，DNA结构越稳定。类型一碱基互补配对原则例1．（07大理模拟题）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．氢键B．脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖C．肽键D．磷酸－脱氧核糖－磷酸解析：在DNA单链中，碱基是连接在脱氧核糖上的，而脱氧核糖之间是通过磷酸来连接的。答案：B变式1．（07南宁调研）以下四个双链DNA分子（只表示其中一条链）中稳定性最差是（）A．G-C-T-A-A-A-C-C-……-T-T-A-C-G其中A占25%B．G-C-T-A-A-C-C-……-T-T-A-C-G-A其中T占30%C．G-C-A-A-C-C-……-T-T-A-C-G-T-A其中G占25%D．T-A-A-A-C-C-……G-C--T-T-A-C-G其中C占30%解析：DNA分子中双链间以碱基对相连，即A＝T，G≡C，因而G≡C碱基对含量越高分子越稳定，反之越不稳定。A、B、C、D四个双链DNA分子G≡C碱基对含量依次为50%、40%、50%、60%，其中稳定性最差的是B。答案：B规律总结：1．一条单链中相邻的碱基的连接，不是互补的两条链间相邻的碱基的连接，而是通过脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖间接相连。2．两条单链之间的碱基是通过氢键相连接。 3．在DNA分子中．多数磷酸连接2个脱氧核糖，多数脱氧核糖连接2个磷酸。类型二DNA分子中碱基的计算方法与规律例2．（07长沙模拟）某DNA分子中，G＋C之和占全部碱基的%，一条链的T与C分别占该链碱基总数的%和%，则它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（）A．％和％B．％和％C．％和％D．％和％解析：由于DNA分子中（G＋C）之和在整体中的比例与两链及单链DNA中该比例均相等，可推出该已知链中G＋C＝%，又因T与C各占%与%，可求出该链中的A为1－(G＋C＋T)＝1－%＋%)＝%，G＝%－%＝%。其互补链中T和C应与该链中A与G含量相等。答案：B 变式1．（08福州调研）一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的%%%%解析：画出草图，依题意，列出等量关系：①②解出A1=28，再依“等量代换”：T2=Al=28，即胸腺嘧啶占该链碱基数目的28％。答案：D变式2．从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46％，又知该DNA分子的一条链（H链）所含的碱基中28％是腺嘌呤，24％是胞嘧啶，则与H链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的（）A．26％、22％B．24％、28％C．14％、11％D．11％、14％解析：本题考查DNA分子中有关碱基比率的计算。由DNA分子中G与C之和占全部碱基的46％，可知DNA分子中A与T之和占全部碱基的54％，则在DNA分子双链中A=T=27％，G=C=23％，H链中A占28％，C占24％，则与H链相对应的另一条链中，A占2×27％－28％=26％，C占2×23％－24％＝22％。答案：A规律总结：对此类题要分三步进行分析：①搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子的碱基比例，还是占DNA分子一条链的碱基比例。②画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。③根据碱基互补配对原则及其规律进行计算类型三有关DNA结构的应用例3．下列关于DNA结构的描述错误的是（）A．每一个DNA分子由一条多核苷酸链盘绕而成螺旋结构B．外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架，内部是碱基C．DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对、G与C配对D．DNA的两条链等长，但是反向平行解析：DNA双螺旋结构具有如下特点：①一个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。②DNA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。③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基时，且有一定规律：A与T配对，G与C配对。答案：A变式1．已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现一种新病毒，要确定其核酸属于哪一种类型，应该（）A．分析碱基类型，确定碱基比例B．分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型C．分析碱基类型，分析核糖类型D．分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型解析：DNA的碱基组成是A、T、G、C，RNA的碱基组成是A、U、G、C；含有T的一定是DNA，含U的一定是RNA；双链DNA的碱基A=T，G=C；双链RNA的碱基A=U，G=C；不同的核酸其碱基类型和比例不同。答案：A规律总结：能否通过蛋白质的不同来判断物种间和亲缘关系？能，蛋白质是DNA表达的产物，DNA的特异性决定蛋白质的特异性类型四实验探究正常情况下，细胞内完全可以自主合成组成核酸的核糖和脱氧核糖。现在细胞系由于发生基因突变而不能自主合成核糖和脱氧核糖，必须从培养基中摄取。为验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸，现提供如下实验材料，请你完成实验方案。(1)实验目的：验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。(2）实验材料：突变细胞系、基本培养基、12C一核糖核苷酸、14C一核糖核苷酸、12C(3）实验原理DNA主要分布在，其基本组成单位是；RNA主要分布在，其基本组成单位是。(4）实验步骤第一步：编号。取基本培养基两个，编号为甲、乙。第二步：设置对比实验。在培养基甲中加入适量的12C一核糖核苷酸和14C一脱氧核苷酸；在培养基乙中加入等量的。第三步：培养。在甲、乙培养基中分别接种等量的突变细胞系，放到培养一段时间，让细胞增殖。第四步：观察。分别取出培养基甲、乙中的细胞，用放射性探测显微仪探测观察。（5)预期结果①培养基甲中；②培养基乙中。（6)实验结论：。解析：DNA的基本组成是脱氧核苷酸，主要存在于细胞核中，RNA的基本组成是核糖核苷酸，主要存在于细胞质中。答案：(3)细胞核脱氧核苷酸细胞质核糖核苷酸(4)第二步：14C一核糖核苷酸和12第三步：适宜的相同环境中第四步：细胞核和细胞质的放射性强弱（5)①细胞的放射性部位主要在细胞核②细胞的放射性部位主要在细胞质(6)DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸●高考真题真题1．(2022·广东)下列关于生物大分子的叙述，正确的是（）A．蛋白质是由多个氨基酸分子通过肽键相互连接而成的高分子化合物B．DNA是一切生物遗传信息的载体C．酶是生物体产生的具有催化活性的生物大分子D．RNA通常只有一条链，它的碱基组成与DNA完全不同解析：本题考查的是DNA、RNA、蛋白质几种大分子的结构和特性；一切生物体遗传信息是核酸，有些是DNA，有些是RNA。RNA通常只有一条链，它的碱基组成是A、U、C、G；DNA的碱基组成是A、T、C、G。答案：AC真题2．（2022·北京春季卷）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。现有四种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（）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：本题考查的是DNA分子结构的稳定性；嗜热菌能生活在高温环境中，说明DNA分子结构比较稳定，氢键数目较多，即碱基鸟嘌呤和胞嘧啶的含量较多，腺嘌呤与胸腺嘧啶的含量较少。答案：B真题3．（2022·上海）含有2000个碱基的DNA，每条链上的碱基排列方式有（）A．42000个B．41000个C．22000个D．21000个解析：本题考查的是DNA分子结构的多样性；DNA分子的多样性是由碱基对排列顺序的千变万化决定的。每一对碱基对的排列方式有4种，因此有n对碱基对，其排列方式就有4n种。有2000个碱基，即1000个碱基对，所以碱基排列方式有41000种。答案：B●基础巩固训练一、单项选择题6．（08汕头二模）下面是4位同学拼制的DNA分子部分平面结构模型，正确的是（） 6．C解析：五碳糖的1号碳连碱基，3、5号连磷酸。7．紫茉莉的遗传信息储存于它的（）A．DNA或RNA分子，在细胞核与细胞质中B．DNA分子，在细胞核中C．DNA和RNA分子，在细胞核与细胞质中D．DNA分子，在细胞核与细胞质中7．D．解析：遗传信息位于DNA上，DNA主要分布在细胞核，少量分布于细胞质。8．(2022惠州调研)下图表示一分子（）A．核酸B．脱氧核苷酸C．氨基酸D．碱基8．B．解析：T是DNA特有的碱基。9．(2022天河调研)从某生物组织中提取DNA进行分析，其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的比例是（）A．26%B．24%C．14%D．11%9．A．解析：（G+C）在DNA、H链、互补链比例不变，再运用图解法。10．(2022深圳调研)能识别DNA分子中特定核苷酸序列的是（）A．RNA聚合酶B．解旋酶C．DNA连接酶D．DNA酶10．A．解析：RNA聚合酶是实现DNA转录成RNA的重要酶，首先要识别特定的碱基序列。二、多项选择题11．下列叙述中正确的是（）A．DNA分子结构的多样性取决于4种碱基配对方式的多样性B．生物界的丰富多彩，起决定作用的是DNA的多样性C．体现生物界多样性的是蛋白质的多样性D．没有RNA的多样性，就没有蛋白质的多样性11．BCD。解析：DNA多样性决定RNA多样性，RNA多样性决定蛋白质多样性，蛋白质多样性体现生物性状多样性。12．（08茂名一模）在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54％，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22％和28％，则由该链转录的信使RNA中碱基含量情况是（）A．鸟嘌呤占碱基总数的24％B．鸟嘌呤与胞嘧啶之和占碱基总数的46％C．腺嘌呤占碱基总数的28％D．腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占碱基总数的54％ 12．ABC。信使RNA中不含T。1①GCATA①GCATATGCATAT15N14N②③……………A．限制性内切酶可作用于①部位,解旋酶作用于③部位B．②处的碱基缺失导致染色体结构的变异C．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代,子代中含15N的DNA占3/4D．该DNA的特异性表现在碱基种类和（A+T）/（G+C）的比例上13．BCD．解析：B应是基因突变，C占100%，D特异性不表现在碱基种类上。●能力提高训练14．(2022天河调研)右图是某一DNA片段，下列关于该图的叙述，正确的是（）A．若图中ACT决定一个氨基酸，则ACT可称为一个密码子B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶都可作用于②处C．连接①处的酶为RNA聚合酶D．DNA复制过程需解旋酶作用于①处，而转录不需14．B．解析：密码子位于mRNA上，A错；①为碱基对，通过氢键连接，在DNA复制、转录等过程都要解旋。15．(2022东莞调研)同源染色体上的DNA分子之间一般不同的是（）A．碱基序列B．碱基种类C．(A+G)／(T+C)的比值D．碱基互补配对方式15．A．解析：同源染色体含两条染色体，一条来自父方，一条来自母方，故遗传信息不同，碱基的序列不同。16．在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，则A．b≤O．5B．b≥O．5C．胞嘧啶为a(1／2b—1)个D．胞嘧啶为b(1／2a一1)个16．C．解析：设C数目为x，则G＋C＝2x，由于A＝a,A＋T＝2a，（A＋T）%＝2b，则（G＋C）%＝1-2b，据此列出比例，，解之得x＝a（-1）。17．(2022宝安调研)已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子，共有肽键198个，翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U占25%，则转录该mRNA的DNA分子中，C和G应有（）A．700个B．800个C．600个D．900个17．C．解析运用整体法解题，氨基酸数为（198+2）个，则基因中碱基为1200个，G和C占碱基的一半，即600个。18．（08江门一模）在下列四种化合物的化学组成中，与“A”所对应的名称相符合的是（）A．①─腺嘌呤核糖核苷酸 B．②─腺苷C．③─腺嘌呤脱氧核苷酸 D．④─腺嘌呤18．D．解析：①─腺苷，②─腺嘌呤