高中人教版生物必修二教学案第三章 第2节 DNA分子的结构含答案.docx

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高中人教版生物必修二教学案第三章第2节DNA分子的结构含答案

2019-2020年高中人教版生物必修二教学案：

第三章第2节DNA分子的结构（含答案）

1.DNA分子的双螺旋结构：

①两条脱氧核苷酸链反向平行；

②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列于外侧，构成基本骨架；

③碱基之间具有一一对应关系，并通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。

2．双链DNA分子中，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分子中都相等。

4．在DNA分子中，含G－C碱基对越多的DNA分子相对越稳定。

5．DNA分子具有多样性和特异性。

一、DNA双螺旋结构模型的构建

1．构建者：

美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。

2．模型构建历程[填图]

二、DNA分子的结构[据图填空]

1．基本单位：

组成DNA分子的基本单位是④脱氧核苷酸，其由一分子①磷酸，一分子②脱氧核糖和一分子③含氮碱基组成。

2．结构分析

（1）整体结构：

由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

（2）基本骨架：

DNA分子中的①磷酸和②脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本

骨架。

（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。

依据此原则写出上图各序号代表的碱基种类⑤：

A⑥：

C⑦：

T。

1．判断下列说法的正误

（1）DNA分子由两条方向相同的脱氧核苷酸链盘旋而成（×）

（2）沃森和克里克构建的DNA分子双螺旋结构中，磷酸—脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部（√）

（3）DNA分子中的碱基一定存在如下数量关系：

C＝T，A＝G（×）

（4）磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架（√）

2．下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面突出贡献的说法，正确的是（　　）

A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像

B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型

C．查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系

D．富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量

解析：

选B　威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱；查哥夫发现腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量；沃森和克里克提出了DNA的双螺旋结构模型。

3．DNA分子基本骨架的组成成分是

A．核糖、磷酸B．脱氧核糖、磷酸、碱基

C．核糖、磷酸、碱基D．脱氧核糖、磷酸

解析：

选D　组成DNA分子的五碳糖是脱氧核糖，脱氧核糖和磷酸在外侧交替连接构成了DNA分子的基本骨架。

1．DNA分子的结构层次

2．结构特性

（1）稳定性：

①DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。

②DNA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。

③DNA分子双螺旋结构的中间为碱基对，碱基之间形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定。

④DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。

（2）多样性：

由n个碱基对排列而成DNA时，可有4n种排列方式，这样便构成了DNA分子的多样性，也决定了遗传信息的多样性。

（3）特异性：

每种DNA分子都有区别于其他DNA分子的特定的碱基排列顺序。

[思考探究]

（1）每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是多少？

磷酸数∶脱氧核糖数∶含氮碱基数是多少？

提示：

2个；1∶1∶1。

（2）为什么DNA分子中G与C碱基所占的比例越高，DNA分子结构的稳定性越强？

提示：

G与C之间有三个氢键，而A与T之间只有两个氢键。

因此G与C所占比例越大，DNA分子的稳定性越强。

[题组冲关]

1．下图表示某同学在制作DNA双螺旋结构模型时，制作的一条脱氧核苷酸链，下列表述不正确的是（　　）

A．能表示一个完整脱氧核苷酸的是图中的a或b

B．图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个

C．相邻脱氧核苷酸之间通过化学键③连接起来

D．从碱基上看，缺少的碱基是T

解析：

选A　图中所示a表示的是一个完整的脱氧核苷酸；图中与五碳糖直接相连的碱基只有一个；图中③处表示的是磷酸二酯键，相邻的脱氧核苷酸通过此键相连接；脱氧核苷酸中的碱基共有4种，即A、G、C、T。

2．DNA分子的多样性和特异性是由于（　　）

A．分子量大

B．主链的稳定性

C．一个DNA分子中包含的碱基数目很多，以及碱基对的不同排列方式

D．含有氢键

解析：

选C　DNA分子的多样性是由于构成DNA分子碱基对的排列顺序不同。

正是因为每一个特定的DNA分子具有其特定的碱基排列顺序，才构成DNA分子的特异性。

1．一般规律

（1）互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。

（2）任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%，即嘌呤之和＝嘧啶之和＝总碱基数×50%，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝（A＋T＋C＋G）×50%，＝＝1。

（3）在双链DNA分子中，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。

2．计算方法

（1）设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，A2＝T1，则A1＋T1＝A2＋T2＝n%。

所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝＝n%。

简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。

（2）双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。

设双链DNA分子中，一条链上：

＝m，

则：

＝＝m，互补链上＝。

简记为：

“DNA两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1。

”

[题组冲关]

3．下列对双链DNA分子的叙述，不正确的是（　　）

A．若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的数目为C的0.5倍

B．若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等

C．若一条链的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3

D．若一条链的G∶T＝1∶2，另一条链的C∶A＝2∶1

解析：

选D　根据碱基互补配对原则，双链DNA分子中，一条链的A＝另一条链的T，一条链的T＝另一条链的A，一条链的G＝另一条链的C，一条链的C＝另一条链的G。

若一条链的G∶T＝1∶2，则另一条链的C∶A＝1∶2。

4．某DNA分子中，G＋C之和占全部碱基的35.8%，一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（　　）

A．32.9%和17.1%　　　　B．31.3%和18.7%

C．18.7%和31.3%D．17.1%和32.9%

解析：

选B　由于DNA分子中（G＋C）之和在整体中的比例与在单链DNA中该比例均相等，可推出该已知链中G＋C＝35.8%，又因T与C分别占32.9%与17.1%，可求出该链中的A为1－（G＋C＋T）＝1－（35.8%＋32.9%）＝31.3%，G＝35.8%－17.1%＝18.7%。

其互补链中T和C应与该链中A与G的含量相等。

[方法规律]

解答有关碱基计算的“三步曲”

一、选择题

1．在制作DNA分子的双螺旋结构模型时，会发现制成的DNA分子的平面结构像一架“梯子”，那么组成这架“梯子”的“扶手”、“扶手”间的“阶梯”、连接“阶梯”的化学键依次是（　　）

①磷酸和脱氧核糖　②氢键　③碱基对　④肽键

A．①②③　　　　　　　　B．①③②

C．③①②D．①③④

解析：

选B　组成DNA平面结构这架“梯子”的“扶手”、“扶手”间的“阶梯”、连接“阶梯”的化学键依次是磷酸和脱氧核糖、碱基对、氢键。

2．下图为DNA分子中脱氧核苷酸的配对连接方式，其中正确的是（　　）

解析：

选B　DNA分子由两条反向平行的单链盘旋而成，两条链之间通过碱基互补配对形成的氢键连接，一条链的相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。

3．下列有关DNA分子结构的叙述，错误的是（　　）

A．双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团

B．DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接

C．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定

D．DNA分子两条链反向平行

解析：

选B　DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。

4．某双链DNA分子共有1000个碱基，若碱基A的数量为200个，则该DNA分子中G的个数为（　　）

A．100B．200

C．300D．400

解析：

选C　双链DNA分子中，A＋G占总数的一半，本题中G＝1000÷2－200＝300（个）。

5．某DNA分子含腺嘌呤520个，占碱基总数的20%，该DNA分子中含胞嘧啶的数目是（　　）

A．350B．420

C．520D．780

解析：

选D　该DNA分子碱基总数＝520÷20%＝2600（个），C＝2600÷2－520＝780（个）。

6．已知1个DNA分子中有4000个碱基对，其中胞嘧啶有2200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸数目和腺嘌呤的数目分别是（　　）

A．4000个和900个B．4000个和1800个

C．8000个和1800个D．8000个和3600个

解析：

选C　该DNA分子中的脱氧核苷酸数目＝4000×2＝8000（个）；腺嘌呤的数目＝4000－2200＝1800（个）。

7．有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是（　　）

A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶

B．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶

C．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶

D．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶

解析：

选C　一个脱氧核苷酸分子由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成。

由于组成脱氧核苷酸的含氮碱基只有A、G、C、T四种，所以构成DNA分子的脱氧核苷酸也只有四种，而且碱基互补配对是严格的，只能是A与T配对，G与C配对，碱基之间通过氢键连接，形成碱基对。

根据题中“有一对氢键连接的脱氧核苷酸”可知，一定形成碱基对A—T。

8．从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是（　　）

A．碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子基因的多样性

B．碱基对特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性

C．一个含2000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式有41000种

D．人体内控制β珠蛋白合成的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41700种

解析：

选D　β珠蛋白基因碱基对的排列顺序具有特异性。

9．下图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子片段（其中○代表磷酸基团），下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是（　　）

A．甲说：

该图没有什么物质和结构上的错误

B．乙说：

该图只有一处错误，就是U应改为T

C．丙说：

该图中核糖应改为脱氧核糖

D．丁说：

如果他画的是双链RNA分子，则该图就是正确的

解析：

选C　该同学要画的为DNA分子结构图，图中的错误：

五碳糖应为脱氧核糖；碱基不能含尿嘧啶（U）；磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。

二、非选择题

10．如图为DNA片段的结构图，请据图回答：

（1）图甲是DNA片段的________结构，图乙是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分子中的______和________交替连接排列在外侧，构成基本骨架。

（4）连接碱基对的⑦是________，碱基配对的方式如下：

即________与________配对；________与________配对。

（5）从图甲可以看出，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________________结构。

解析：

（1）从图中可以看出：

甲表示的是DNA分子的平面结构，而乙表示的是DNA分子的立体（空间）结构。

（2）图中②表示的是一条脱氧核苷酸单链片段，而⑤表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。

（3）从图甲的平面结构可以看出：

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。

（4）DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：

A与T配对，G与C配对。

（5）根据图甲可以判断：

组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是

反向平行的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。

答案：

（1）平面　立体（或空间）　

（2）一条脱氧核苷酸单链片段　腺嘌呤脱氧核苷酸　（3）脱氧核糖　磷酸

（4）氢键　A（腺嘌呤）　T（胸腺嘧啶）　G（鸟嘌呤）　C（胞嘧啶）　（5）反向平行　规则的双螺旋

一、选择题

1．下列关于DNA分子结构的叙述，不正确的是（　　）

A．DNA分子由四种脱氧核苷酸组成

B．每个DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数

C．双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤

D．DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个含氮碱基

解析：

选D　DNA分子中除每条链的一端外，每个脱氧核糖均连接两个磷酸和一个含氮碱基。

2．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，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似

C．粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补

D．粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同

解析：

选A　A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在DNA分子中，总是A＝T，G＝C，依题意，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，则DNA的粗细相同。

3．在一个双链DNA分子中，碱基总数为a，A碱基数为b，则下列有关数目关系正确的是（　　）

①脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数＝磷酸数＝碱基数＝a　②A＝T＝b　③G＝C＝（a－2b）/2　④A＋G＝C＋T

A．仅①②正确B．仅③④正确

C．仅①②④正确D．①②③④均正确

解析：

选D　脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成，所以①正确；双链DNA分子中，碱基互补配对，A＝T＝b，G＝C＝（a－2b）/2，且嘌呤之和等于嘧啶之和，所以②③④也正确。

4．以下所示四个双链DNA分子中稳定性最差的是（　　）

A．双链DNA中A占25%B．双链DNA中T占30%

C．双链DNA中G占25%D．双链DNA中C占30%

解析：

选B　A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，所以G与C的比例越高，稳定性就越强。

5．对DNA分子的碱基进行数量分析，可以通过检测其中某种碱基的数目及其比例来推断其他碱基数目及其比例。

假如检测某DNA分子得知碱基A的数目为x，其比例为y，以下推断正确的是（　　）

A．碱基总数量为x/y

B．碱基C的数目为x（0.5y－1）

C．嘌呤数与嘧啶数之比为x/（1－y）

D．碱基G的比例为（1－y）/2

解析：

选A　根据题意知，A＝x，则T＝x，它们所占比例均为y，则碱基总数量为x/y；C＋G＝x/y－A－T＝x/y－2x，则C＝G＝x；嘌呤数与嘧啶数之比为1；碱基G的比例为（1－2y）/2。

6．噬菌体ΦX174是单链DNA生物，当它感染宿主细胞时，首先形成复制型（RF）的双链DNA分子。

如果该生物DNA的碱基构成是：

20%A,30%G,10%T和40%C。

那么，RF中的碱基构成情况是（　　）

A．20%A,30%G,10%T和40%C

B．15%A,35%G,15%T和35%C

C．10%A,40%G,20%T和30%C

D．35%A,15%G,35%T和15%C

解析：

选B　单链DNA的碱基构成为：

20%A,30%G,10%T和40%C，根据碱基互补配对原则，则其互补链碱基构成为：

20%T,30%C,10%A和40%G，所以RF中的碱基构成情况是15%A,35%G,15%T和35%C。

7．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（　　）

解析：

选C　DNA分子中（A＋C）/（T＋G）应始终等于1；一条单链中（A＋C）/（T＋G）与其互补链中（A＋C）/（T＋G）互为倒数，如一条单链中（A＋C）/（T＋G）＝0.5时，其互补链中（A＋C）/（T＋G）＝2；一条单链中（A＋T）/（G＋C）与其互补链中（A＋T）/（G＋C）及DNA分子中（A＋T）/（G＋C）都相等。

二、非选择题

8．如图是DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题：

（1）组成DNA分子的基本单位是[　　]________；图示DNA分子彻底水解得到的产物是____________________________。

（2）图中[8]表示的是________________；若[4]表示胞嘧淀，则[3]表示________；在双链DNA分子中嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为__________________。

（3）已知该DNA分子的一条单链中（A＋C）/（T＋G）＝m，则在另一条互补链中上述比例为__________；在整个DNA分子中上述比例为________。

（4）若在双链DNA分子的一条单链中，（A＋T）/（C＋C）＝n；则在另一条互补链中上述比例为____________，在整个DNA分子中上述比例为______________。

据此可得推论：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：

（1）[5]脱氧核苷酸　脱氧核糖、碱基和磷酸

（2）一段脱氧核苷酸链　鸟嘌呤　嘌呤碱基总数＝嘧啶碱基总数　（3）1/m　1　（4）n　n　在双链DNA分子中互补碱基之和的比值在整个DNA分子和任意一条单链中相等（答案合理即可）

9．下面图甲是用DNA测序仪测出的某DNA片段上一条脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序（TGCGTATTGG），请回答下列问题：

（1）据图甲推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是________个。

（2）根据图甲中脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序，推测图乙中显示的脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为__________________________（从上往下）。

（3）图甲所显示的DNA片段与图乙所显示的DNA片段中的（A＋G）/（T＋C）总是为__________，由此证明DNA分子中碱基的数量关系是________________________。

图甲中的DNA片段与图乙中的DNA片段中的A/G分别为________、________，由此说明了DNA分子具有特异性。

解析：

（1）图甲中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个，胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个，根据碱基互补配对原则，其互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸。

（2）看清楚图甲中各列所示的碱基种类是读出图乙中脱氧核苷酸链碱基序列的关键。

（3）在双链DNA分子中，因为碱基互补配对，所以嘌呤数等于嘧啶数；不同的DNA分子中（A＋T）/（G＋C）、A/G、T/C是不同的，体现了DNA分子的特异性。

答案：

（1）5　

（2）CCAGTGCGCC　（3）1　嘌呤数等于嘧啶数　1/1　1/4