高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 DNA的结构教学设计

 [基础对点]

知识点一　DNA双螺旋结构模型的构建

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呈螺旋结构

C．沃森和克里克曾尝试构建了多种模型，但都不科学

D．沃森和克里克受腺嘌呤(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

答案　B

解析　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呈双螺旋结构。

知识点二　DNA的结构

2.关于DNA的描述错误的是(　　)

A．每个DNA都由两条脱氧核苷酸链缠绕而成

B．两条链的碱基严格的遵循互补配对原则

C．DNA双链的互补碱基对之间以氢键相连

D．两条链反向平行排列

答案　A

解析　DNA一般是由2条链组成，有的DNA是单链DNA，A错误；DNA两条链上的碱基遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则，B正确；双链DNA上互补的碱基由氢键连接形成碱基对，C正确；双链DNA的两条链从方向上看是反向平行的，D正确。

3．在下列DNA结构的模式图中，正确的是(　　)

答案　A

解析　一看DNA外侧的基本骨架是否由磷酸与脱氧核糖交替连接而成，据此可知，D错误；二看两条单链是否反向平行，据此可知，B错误；三看内侧碱基之间是否遵循碱基互补配对原则，如出现“同配”“错配”均不正确，C错误。

4．如果某DNA的一条链上的某段碱基排列顺序是5′－A—G—A—T—C—G—A—T－3′，则另一条链上对应的碱基排列顺序是(　　)

A．5′－A—G—A—T—C—G—A—T－3′

B．5′－G—A—G—T—C—G—T—A－3′

C．3′－T—C—T—A—G—C—T—A－5′

D．3′－C—T—C—G—C—T—A—T－5′

答案　C

解析　DNA的两条单链反向平行，且根据碱基互补配对原则，即A与T配对，C与G配对，可对应写出另一条链的碱基排列顺序应该为

3′－T—C—T—A—G—C—T—A－5′。

5．在DNA的一条脱氧核苷酸链中，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

答案　D

解析　DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，其连接方式如图所示，含氮碱基连接在脱氧核糖的1′－C，其5′－C连接的磷酸基团，磷酸基团连接在另一个脱氧核糖的3′－C上，因此DNA单链中，相邻碱基应通过两个脱氧核糖和一个磷酸连接。

6．下面为DNA的结构示意图，对该图的正确描述是(　　)

A．②和③交替排列，构成了DNA的基本骨架

B．①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸

C．④占的比例越大，DNA越稳定

D．DNA中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T

答案　D

解析　②表示脱氧核糖，③表示碱基，①⑨表示磷酸，④表示A—T碱基对。DNA的基本骨架是由脱氧核糖(②)和磷酸(①⑨)交替连接而成，A错误；脱氧核苷酸的磷酸和碱基分别连在脱氧核糖的5′－C和1′－C上，因此胞嘧啶脱氧核苷酸由②③⑨组成，B错误；A与T之间的氢键有两个，G、C间的氢键有三个，G、C含量越多，氢键越多，DNA越稳定，C错误；根据碱基互补配对原则，⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T，D正确。

7．关于DNA结构的叙述，正确的是(　　)

A．组成双链DNA的脱氧核苷酸可以只有1种

B．每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基

C．双链DNA中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的

D．双链DNA中，A＋T＝G＋C

答案　C

解析　根据碱基互补配对原则，组成双链DNA的脱氧核苷酸至少有2种，A错误；位于DNA单链3′－端的脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基，B错误；一个脱氧核苷酸由一分子磷酸，一分子碱基，一分子脱氧核糖构成，因此双链DNA中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的，C正确；双链DNA中，根据碱基互补配对原则，有A＋G＝T＋C，A＋C＝T＋G，A＋T不一定等于C＋G，D错误。

知识点三　制作DNA双螺旋结构模型及DNA相关计算

8．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

答案　A

解析　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。

9．下列关于双链DNA的叙述，不正确的是(　　)

A．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等

B．若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T

C．若一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4

D．若一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3

答案　C

解析　A与T互补，所以一条链中的A、T相等，另一条链也相等，一条链中A大于T则互补链中T大于A，A、B正确；若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则互补链中A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，C错误，D正确。

10．经测定，青蛙体细胞中一段双链DNA中含有A碱基600个，占全部碱基总数的24%。那么，该双链DNA片段中C碱基所占比例和数量分别是(　　)

A．24%,600个  B．24%,650个

C．26%,600个  D．26%,650个

答案　D

解析　根据碱基互补配对原则，DNA双链中，两个非互补碱基之和占碱基总数的一半，即A＋C＝50%，则C占26%，C的数量为600÷24%×26%＝650(个)，D正确。

[能力提升]

11．如图为核苷酸链结构图，下列叙述不正确的是(　　)

A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b

B．图中每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连

C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的

D．该核苷酸链的5′－端具有1个游离的磷酸基团

答案　A

解析　核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子碱基组成，且磷酸连接在五碳糖的5′－C上，碱基连接在五碳糖的1′－C上，图中能构成一个完整核苷酸的是a，b中的磷酸不属于该核苷酸，A错误；由题图可知，每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连，B正确；一个核苷酸的磷酸与另一个核苷酸的五碳糖的3′－C相连，形成磷酸二酯键，故核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，③表示磷酸二酯键，C正确；核苷酸链的5′－端具有一个游离的磷酸基团，3′－端具有一个羟基(—OH)，D正确。

12．在一个双链DNA中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键。则下列有关叙述正确的是(　　)

①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m　②碱基之间的氢键数为(3m－2n)/2　③一条链中A＋T的数量为n　④G的数量为m－n

A．①②③④   B．②③④

C．③④   D．①②③

答案　D

解析　每个脱氧核苷酸中含一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基，故①中的等量关系正确；因G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，故氢键数为2n＋3×(m－2n)/2＝(3m－2n)/2，②正确；因两条链中A＋T的总量为2n，故一条链中的A＋T的数量应为n，③正确；G的数量为(m－2n)/2＝m/2－n。

13．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的两条链的方向是____________的；从图乙可以看出组成DNA的两条链相互缠绕成__________________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

14．下列是一组有关双链DNA中含氮碱基的问题，请回答：

(1)若A占20%，则G占________。

(2)若双链DNA中A占20%，且一条链中的A占20%，则此链中C所占比例的最大值是_____________________________________________ ___________________________。

(3)一条链中(A＋C)/(T＋G)＝0.4，互补链中的此值是________。

(4)一条链中(A＋T)/(C＋G)＝0.4，互补链中的此值是________。

(5)若A有P个，占全部碱基数的20%，则该DNA中的G有________个。

答案　(1)30%　(2)60%　(3)2.5　(4)0.4

(5)1.5P

解析　(1)由双链DNA的嘌呤碱基数占总碱基数的一半可知：A＋G＝50%，因而G占30%。

(2)由双链DNA中A占20%可知：该DNA中(A＋T)占40%，(C＋G)占60%，对任意一条链而言，某种碱基所占比例的最大值即该对碱基所占的比例，因而，C最多占该链的60%。

(3)由双链DNA中，一条链中的(A＋C)/(T＋G)与另一条链中的该比值互为倒数可知：其互补链中的(A＋C)/(T＋G)＝1/0.4＝2.5。

(4)由于双链DNA及其任意一条链中的(A＋T)/(C＋G)相等，可知其互补链中的(A＋T)/(C＋G)＝0.4。

(5)若A有P个，占全部碱基数的20%，则DNA的总碱基数为P/20%＝5P(个)，而由双链DNA的嘌呤碱基数占总碱基数的一半可知：A＋G＝，则G有2.5P－P＝1.5P(个)。

15．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的结构应为________链，是极少数病毒具有的。

(2)从生物________的碱基比例来看，它代表着大多数生物种类DNA的结构，其碱基数量关系为____________。

(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

答案　(1)甲　单　(2)乙　A＝T，G＝C　(3)B

解析　双链DNA碱基之间遵循碱基互补配对原则，即A＝T，G＝C，若A≠T，G≠C，则说明该DNA不是双链，而是单链，单链DNA存在于极少数病毒中。DNA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，氢键越多DNA的稳定性越强，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。