1、第2节 DNA分子的结构【典例导悟】【典例1】如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答：（1）从主链上看，两条单链_平行；从碱基关系看，两条单链_。（2）_和_相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。（3）图中有_种碱基，_种碱基对。（4）含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：该DNA片段中共有腺嘌呤_个，C和G构成的碱基对共_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。【规范解答】（1）从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。（2）脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA分子
2、的基本骨架。（3）图中涉及到4种碱基，4种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有4种，即AT、TA、GC、CG。（4）假设该DNA片段只有A、T两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即GC或CG碱基对共60个，所以该DNA中腺嘌呤数为 （200-260）=40个。C和G共60对，由于G与C之间有三个氢键，A与T之间有两个氢键，因此，G与C构成的碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。答案：（1）反向 碱基互补配对 （2）脱氧核糖 磷酸（3）4 4 （4）40 60 G与C【互动探究】（1）图中的A与ATP中的A有何不同？（2）该图中的DNA片段
3、最多可形成几种？提示：（1）图中A为腺嘌呤，而ATP中的A为腺苷。 （2）44种。【规律方法】DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆五种元素：C、H、O、N、P；四种碱基：A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸；三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基；两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链；一种螺旋：规则的双螺旋结构。【变式训练】下列关于DNA分子结构的叙述，不正确的是（ ）A.一般情况下，每个DNA分子含有四种脱氧核苷酸B.每个DNA分子中，都是碱基数等于磷酸数等于脱氧核苷酸数等于脱氧核糖数C.一段双链DNA分子中，若含有30个胞嘧啶，会同时含有30个鸟嘌呤D.每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个含氮
4、碱基相连【解析】选D。结合DNA分子结构平面图，不难看出，大多数情况为一个脱氧核糖与一个碱基和两个磷酸基团相连，一个磷酸与两个脱氧核糖相连。【典例2】（2010龙岩模拟）某DNA分子中A+T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A.35% B.29% C.28% D.21%【思路点拨】解答该题应从以下三个方面入手：【自主解答】选A。整个DNA中的A+T占整个DNA碱基总数的44%，则G+C占整个DNA碱基总数的56%，又因为其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链（b)
5、上的C占B链碱基总数的21%,则G（a链上）+C（b链上）占DNA分子碱基总数的21%。因为总的G+C占整个DNA分子碱基总数的56%，所以G（b链上）+C(a链上）占DNA整个分子碱基总数的35%，推得G占B链碱基总数的35%，所以答案选A。【互动探究】（1）该DNA分子中腺嘌呤占的比例是多少？（2）若将该题改为“互补链上的G占该DNA碱基总数的比例”，应为多少？提示：（1）22%。（2）17.5%。【变式训练】DNA的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为（ ）A.0.4、0.6 B.2.5、1.0C.0.4、0.4 D.0.6、1.0【解析
6、】选B。根据碱基互补配对原则，在整个DNA分子中，因A=T,G=C，所以(A+G)/(T+C）比值为1.0。在双链DNA分子中，一条链上的（A+G)/(T+C)与另一条链上（T+C）/(A+G)相等为0.4，因而互补链中（A+G)/(T+C)=2.5，互为倒数。【典例3】（2009福州高一检测）在制作DNA双螺旋结构模型时，如图为两个脱氧核苷酸的模型。圆代表磷酸，下列正确的是A.方形可能代表A、T、C、U四种含氮碱基B.两个圆可用别针（代表共价键）连结，以形成DNA的侧链C.别针（代表共价键）应连结在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上D.如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，两个模型方向相同
7、【规范解答】选C。方形表示的是含氮碱基，有A、T、G、C四种，没有U，圆表示的是磷酸，五边形表示的是脱氧核糖，在DNA单链中，脱氧核苷酸之间通过3，5磷酸二酯键相连，即别针应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上，而不是两个圆之间，两条DNA单链模型的位置关系应为反向平行。【学业达标训练】1.下列哪项不是沃森和克里克构建过的模型（ ）A.碱基在外侧的双螺旋结构模型B.同种碱基配对的三螺旋结构模型C.碱基在外侧的三螺旋结构模型D.碱基互补配对的双螺旋结构模型【解析】选B。沃森和克里克最先提出了碱基在外侧的双螺旋和三螺旋结构模型，后来又提出了碱基在内侧的双螺旋结构模型，并且同种碱基配对。最后
8、提出了碱基互补配对的双螺旋结构模型。2.（2010南通高一检测）噬菌体X174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：27%A，31%G，22%T和20%C。那么，RF中的碱基构成情况是（ ）A.27%A，31%G，22%T和20%CB.24.5%A，25.5%G，24.5%T和25.5%CC.22%A，20%G，27%T和31%CD.25.5%A，24.5%G，25.5%T和24.5%C【解析】选B。双链DNA中A与T配对，可算出A=T=（27%+22%） =24.5%，那么G=C=25.5%。3.下列各项中，能正确表示DN
9、A分子中脱氧核苷酸对的是（ ）【解析】选A。DNA分子中的碱基互补配对原则为：A与T配对，G与C配对，A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，两条链反向平行，所以A项正确；B、D两项配对方式不对；C项两条链方向不对。4.(2010巢湖高一检测）在某双链DNA分子的所有碱基中，鸟嘌呤的分子数占22%，则胸腺嘧啶的分子数占（ ）A.11% B.22% C.28% D.44%【解析】选C。双链DNA分子中，A=T,G=C,鸟嘌呤的分子数占22%，则胞嘧啶的分子数也占22%，A+T占所有碱基的56%，A=T= 56%=28%。5.制作DNA双螺旋结构模型的目的是加深对DNA分子结构特点的认识和
10、理解，下列属于制作模型依据的是（ ）A.人们观察到的DNA的空间结构B.沃森和克里克提出的双螺旋结构模型C.人们确认的DNA的化学成分D.人们自行确认的DNA的分子结构【解析】选B。制作DNA双螺旋结构模型的依据是沃森和克里克提出的双螺旋结构模型，即构成DNA分子的两条链反向平行；脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧，并按碱基互补配对原则由氢键相连。6.地球上的生物多种多样，不同生物的DNA不同，每一种生物的DNA又具有特异性。决定DNA遗传特异性的是（ ）A.脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点B.嘌呤总数与嘧啶总数的比值C.碱基互补配对的原则D.碱基排列顺序【解
11、析】选D。生物性状的遗传信息储存在DNA的碱基排列顺序中。DNA分子上一定的碱基排列顺序构成特定的基因，能够最终表达具有一定氨基酸组成的蛋白质，所以说DNA的遗传特异性取决于它的碱基排列顺序，正确选项是D。其余选项，在不同的DNA片段之间没有区别，即所有DNA片段的脱氧核苷酸链都是磷酸与脱氧核糖交替排列，嘌呤总数和嘧啶总数的比值都是1，碱基互补配对原则都是A、T配对，G、C配对，因此A、B、C三项都不可能成为DNA遗传特异性的根据。7.某双链DNA分子中共有含氮碱基1 400个，其中一条单链上（A+T）/（C+G）=2/5，问该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（ ）A.150个 B.20
12、0个 C. 300个 D.400个【解析】选B。双链DNA的一条链中，(A+T)/(G+C)与另一条互补链中（A+T)/(G+C)以及整个DNA分子中（A+T）/(G+C)相等。DNA分子的一条单链上（A+T)/(C+G)=2/5，那么整个DNA分子中（A+T）/(C+G)=2/5，因此可以推导出A+T占DNA分子碱基总数的2/7。双链DNA分子共有含氮碱基1 400个，A=T,则DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是8.下列哪项对双链DNA分子的叙述是不正确的（ ）A.若一条链中的A和T的数目相等，则另一条链中的A和T数目也相等B.若一条链中的G的数目为C的2倍，则另一条链中的G的数目为C的
13、05倍C.若一条链中ATGC=1234，则另一条链相应碱基比为2143D.若一条链中GT=12，则另一条链中CA=219.下列关于DNA结构的叙述中，错误的是（ ）A.大多数DNA分子由两条核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构B.外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基C.DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对,C与G配对D.DNA的两条链反向平行【解析】选A。绝大多数DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋而成为双螺旋结构，而不是由核糖核苷酸长链盘旋，核糖核苷酸是RNA的基本组成单位。10.如图所示为DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题。（1）组成DNA的基本单位是 _。（
14、2）若3为胞嘧啶，则4应是_。两者之间通过_键相连。（3）图中8示意的是一条_的片段。与另一条片段的位置关系是_。（4）构成DNA分子的碱基有_种，但由于_的排列顺序的千变万化，因此构成了DNA分子的多样性。（5）DNA分子的结构具有稳定性的原因是什么？【解析】（1）DNA的基本单位是5脱氧核苷酸，有4种。（2）根据碱基互补配对原则，若3为胞嘧啶，则4应为鸟嘌呤，两者之间通过氢键相连。（3）8为一条脱氧核苷酸链的片段，与另一条片段的关系是反向平行。（4）构成DNA的碱基只有4种，但碱基对的数量和排列顺序不同，决定了DNA分子的多样性。（5）DNA分子结构稳定性主要表现在外侧的脱氧核糖和磷酸的相
15、间排列方式稳定不变，内侧碱基配对的方式稳定不变。答案：（1）5脱氧核苷酸（2）鸟嘌呤 氢（3）脱氧核苷酸链 反向平行（4）4 碱基对（5）外侧的脱氧核糖和磷酸的相间排列方式稳定不变，内侧碱基配对的方式稳定不变。【素能综合检测】一、选择题（本题包括7小题，每小题3分，共21分）1.下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是（ ）A.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基B.威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构C.沃森和克里克曾
16、尝试构建了多种模型，但都不科学D.沃森和克里克最后受腺嘌呤(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)的量的启发，构建出科学的模型【解析】选B。沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的 DNA衍射图谱及有关数据，推算出DNA分子呈螺旋结构。2.（2010鹤壁高一检测）制作DNA分子的双螺旋结构模型时，发现制成的DNA分子的平面结构很像一架“梯子”，那么组成这架“梯子”的“扶手”、“扶手”之间的“阶梯”、连接阶梯的化学键以及遵循的原则依次是（ ）磷酸和脱氧核糖 氢键碱基对 碱基互补配对A. B.C. D.【解析】选B。“梯子扶手”代表DNA的骨架，即磷酸和脱氧核糖交
17、替连接形成的长链，排列在内侧的碱基对相当于“阶梯”，连接“阶梯”的化学键是氢键，碱基间配对原则为碱基互补配对原则，A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键。3.由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.二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胞嘧啶C.二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶D.二个磷酸、二个脱氧核糖和一个尿嘧啶【解析】选C。DNA的化学组成是理解DNA双螺旋结构的基础，每一个脱氧核苷酸都是由一分子磷酸、一分子含氮碱基(有 4种)、一分子脱氧核糖组成。由一对氢键连接的脱氧核苷酸包含两个脱氧核苷酸分子，由于一个
18、含有腺嘌呤，则另一个中含有胸腺嘧啶。4.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】选A。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。5.（思维拓展题）已知一个双链DNA中的碱基对数和腺嘌呤的个数，能否知道这段DNA中的4种碱基的比例和（A+C）(T+G)的值（ ）A.能B.否C.只能知道（A+C）（T+G）的值D.只能知道4种碱基的比例【解析】选A。在双链DNA分子中A=T,G=C，因
19、此（A+C）(T+G)=1,若已知腺嘌呤的个数，则胸腺嘧啶的个数也就知道，用总碱基数减去腺嘌呤和胸腺嘧啶的个数之和，再除以2即为胞嘧啶或鸟嘌呤的个数。6.（2010三明高一检测）在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的42%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的（ ）A.21%、12% B.30%、24%C.34%、12% D.58%、30%【解析】选C。如图在一条链上A+T占该链所有碱基的比例与另一条链上A+T占另一条链上所有碱基的比例相等，并且等于整个DNA分子中A+T占所有碱基的比例。因为整个DN
20、A分子中A+T占42%，在a链中A+T也占42%，T占30%，则A占12%，G占34%，即b链中C占34%，T占12%。7.如图是一个DNA分子的片段，从图中能得到的信息是（多选）（ ）A.DNA是双螺旋结构B.碱基严格互补配对C.嘌呤数等于嘧啶数D.两条脱氧核苷酸链反向平行【解析】选A、B、C。由图示可以看出，DNA是双螺旋结构，且两条链之间碱基严格互补配对，即嘌呤数等于嘧啶数；从题中不能看出两条链的方向。二、非选择题（本题包括2小题，共29分）8.(14分)如图是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
21、_。(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。(4)连接碱基对的化学键是_，碱基配对的方式为：_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_的_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长链的片段，而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从甲图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
22、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有规则的双螺旋结构。答案：(1)平面 立体(或空间)(2)一条脱氧核苷酸长链的片段 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 有规则 双螺旋实验探究9.(15分）如图为不同生物或生物不同器官（细胞）的DNA分子中A+T/G+C的比值情况，据图回答问题：（1）猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例大致相同，原因是_。（2）上述三种生物中的DNA分子，热稳定性最强的是_。（3）假设小麦D
23、NA分子中A+T/G+C=1.2,那么A+G/T+C=_。（4）假如猪的某一DNA分子中有腺嘌呤30%，则该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的_。【解析】（1）猪的不同组织细胞中DNA分子碱基比例大致相同，是因为它们由同一个受精卵经有丝分裂而来。（2）根据图中数值可判断小麦中G+C所占比例最大，而在A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，所以小麦DNA的热稳定性最高。（3）只要是双链DNA分子，A+G/T+C的值均为1。（4）据A+G=T+C=50%，则鸟嘌呤占20%。若所有鸟嘌呤分布在一条链上，则分母缩小一半，一条链上的鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的40%。答案：（1）
24、不同的组织细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂（2）小麦 （3）1 （4）40%【精品题库】1.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分子结构构建方面的突出贡献的说法中，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。在DNA分子结构构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了DNA衍射图谱；查哥夫发现了A的量总是等于T的量、C的量总是等于G的量。沃森和克里克在此基础上提出了DNA分子的双螺旋结构模
25、型。2.DNA的两条链上排列顺序稳定不变的是（ ）A.4种脱氧核苷酸 B.脱氧核糖和磷酸C.碱基对 D.4种核糖核苷酸【解析】选B。DNA分子的稳定性表现在脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序及碱基互补配对的方式。3.已知一个双链DNA分子的G占整个DNA的碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这条链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是（ ）A.9% B.27% C.28% D.46%【解析】选C。根据题意，G占整个DNA分子碱基的27%，依据碱基互补配对原则进行计算C也占27%，G+C=54%，那么，A+T=1-54%=46%，其中一条链A占18%，则此链中T=46%-18%=28%，则另一
26、条链中A=28%。4.某同学在制作DNA双螺旋结构模型的实验中，按要求制作含20个碱基对的DNA片段。那么该同学需要制作长方形、五边形、圆形塑料片的数量依次为( )A.20、20、20 B.30、30、30C.40、40、40 D.20、30、40【解析】选C。含20个碱基对的DNA片段包括40个脱氧核苷酸，长方形、五边形、圆形的塑料片依次代表碱基、脱氧核糖、磷酸，所以都需要40个。5.在制作DNA双螺旋模型时，各“部件”之间需要连接。下列连接中错误的是（ ）【解析】选B。脱氧核苷酸之间是通过每个脱氧核苷酸的脱氧核糖上的3碳位的羟基与相邻端脱氧核苷酸的5碳位的磷酸之间脱水缩合形成3，5磷酸二酯
27、键相连。如图所示。6.如图是DNA分子的部分平面结构示意图，下列有关叙述不正确的是（ ）A.图中4的全称是腺嘌呤脱氧核苷酸B.构成DNA的核苷酸种类的不同与2有关C.N元素存在于图中的含氮碱基中D.从主链上看，两条脱氧核苷酸链反向平行【解析】选B。构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸种类的不同与含氮碱基有关，与脱氧核糖无关，图中2为脱氧核糖，3为含氮碱基。7.已知多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA是单链的。有人从两种生物中提取出DNA，分析它们的碱基比例如下，请据表分析下列问题：(1)从生物_的碱基比例来看，它的DNA分子的结构应为_链，是极少数病毒具有的。(2)从生
28、物_的碱基比例来看，它代表着大多数生物种类DNA分子的结构，其碱基构成特点为_。(3)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】双链DNA分子的两条链之间由氢键相连，碱基之间的连接遵循碱基互补配对原则，即A等于T,G等于C，若AT,GC,则说明该DNA分子不是双链，而是单链。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和C含量多的生物，稳定性大于G与C含量少的生物。答案：（
29、1）甲 单（2）乙 A=T,G=C （3） B8.如图是DNA分子结构模式图，请据图回答问题：（1）写出4、5、6的名称：4._；5._；6._。（2）DNA分子两条链上的碱基通过 _连接起来。（3） _属于DNA的基本组成单位。（4）由于 _具有多种不同的排列顺序，因而构成了DNA分子的多样性。（5）DNA在细胞内的空间构型为_，它最初是由_提出的。【解析】图中1、2、3、4代表的碱基分别为C、A、G、T，5为脱氧核糖，6为磷酸，7为胸腺嘧啶脱氧核苷酸，8为碱基对，9为氢键，10为一条脱氧核苷酸单链片段。DNA的基本组成单位为脱氧核苷酸，内部碱基对的排列顺序构成了DNA分子的多样性。DNA的空间结构为规则的双螺旋结构，它最初由沃森和克里克提出。答案：（1）胸腺嘧啶 脱氧核糖 磷酸（2）9氢键（3）7胸腺嘧啶脱氧核苷酸（4）8碱基对（5）规则的双螺旋结构 沃森和克里克
