生物必修2《遗传与进化》DNA的结构第1课时课后测评

这是一份生物必修2《遗传与进化》DNA的结构第1课时课后测评，共23页。试卷主要包含了制作DNA分子双螺旋结构模型，34nm有一个核苷酸，每隔3等内容，欢迎下载使用。

自主梳理
1.1953年，美国生物学家 和英国物理学家 ，揭示了DNA的 结构。
2.研究DNA结构常用的方法是 。研究显示，DNA分子是以 为单位连接而成的长链，这 分别含有 四种碱基。1952年，奥地利生物化学家研究发现，在DNA中， （A）的量总是等于 的量， 的量总是等于 的量。沃森和克里克构建的DNA模型中， 在双螺旋的内部， — 骨架在双螺旋的外部，在这个模型中， 配对、 配对，DNA两条链的方向是 的。
3.制作DNA分子双螺旋结构模型：在制作DNA双螺旋模型时，可以选择一种颜色的泡沫熟料剪成正五边形代表 ，选择另一颜色的泡沫熟料剪成圆形代表 ，用不同颜色的卡纸剪成长方形代表 ，用订书机将 连接，制作成一个个含有不同碱基的 模型。用订书机把一个个 模型连接起来，形成一条多核苷酸的长链；根据 原则，制作一条与这条链 的脱氧核糖核苷酸长链；.将 中的 固定在细铁丝上，然后把两条链平放在桌子，用订书机把 两两连接在一起，制作DNA分子结构平面模型；将两条DNA链的末端分别与硬纸方块连接在一起，两手分别提硬纸方块、轻轻旋转，即可得到一个DNA分子 结构模型。
预习检测（限时10分钟）
1．下列关于 DNA 结构的叙述，正确的是（ ）
A．DNA 一条链上相邻的碱基以氢键连接
B．DNA 分子中特有双螺旋结构代表了遗传信息
C．磷酸与脱氧核糖交替连接构成 DNA 的基本骨架
D．DNA 分子具有多样性的主要原因是由于碱基配对方式的不同
2．下列与环状双链DNA 相关的叙述，错误的是（ ）
A．该 DNA 的两条链按反向平行方式连接在一起
B．该 DNA 的一条链中，相邻碱基通过氢键相连
C．该 DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量相等
D．该 DNA 分子中，没有游离的磷酸基团
3．DNA分子的一条单链的碱基序列是5'-GATACC-3′，则互补链的碱基序列是（ ）
A．5'-GGTATC-3' B．5'-GATACC-3'C．5'-CTTAGG-3'D．5'-CCATAG-3'
4．下图是DNA分子结构模式图的部分片段，相关叙述错误的是（ ）
A．图中④表示氢键
B．图中⑦表示鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
C．不同的DNA分子中碱基互补配对方式是相同的
D．碱基对的排列顺序决定了DNA分子的特异性
5．甲生物核酸的碱基组成为嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基组成为嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是（ ）
A．发菜、变形虫B．玉米、硝化细菌
C．T2噬菌体、绵羊D．乳酸菌、SARS病毒
6．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．21%B．29%C．28%D．35%
7．已知一段双链DNA分子含有100个碱基对，若用x、y分别表示该DNA分子中（A+C）的总数目和（G+T）的总数目，则y与x的关系可用下列哪个关系式表示（ ）
A．y=x+10C B．y=1/xC．y=100-xD．y=x
8．在制作DNA双螺旋结构模型的活动中，某同学采用不同形状的硬纸片分别代表磷酸、脱氧核糖与碱基。下列有关叙述错误的是（ ）
A．制作模型时，应准备等量的磷酸、脱氧核糖与碱基
B．制作脱氧核苷酸时，在磷酸上连接碱基与脱氧核糖
C．制成的模型中，腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量应当相同
D．制成的模型中，两条脱氧核苷酸链的方向是相反的
9．天竺葵的叶肉细胞中，核酸、核苷酸、碱基的种类和遗传物质分别是（ ）
A．2、4、4、DNA和RNAB．2、8、5、DNA
C．2、8、5、DNA或RNAD．2、8、5、DNA和RNA
10．下图是双链DNA分子结构模式图，请据图回答：
(1)图中［1］代表 ，它与A之间通过 键相连接。
(2)构成DNA分子的基本单位叫 ；图中的 （填图中代号）可以组成一个基本单位。
(3)以乙链为模板转录形成的物质是 ，相应的碱基序列为 （自上而下），所需要的酶是 。
(4)若甲链中（A＋G）/（T＋C）的比值为2，则乙链中（A＋G）/（T＋C）的比值为 。
►探究一 DNA结构模型的构建
【情景材料】
生命是由核酸和蛋白质相互作用产生的，从环境中获取物质、信息和能量以维持自身平衡的复杂系统。DNA通过操控蛋白质的合成来控制生物的功能和表型。在生命科学史上，一般把1953年DNA模型的建立作为分子生物学的标志。在揭示DNA结构的研究历程中，完美合作的结晶、痛失机遇的缺憾，科学认识过程的迷人光彩，划时代的成就。结构与功能相适应，严密的科学思维，缜密的科学研究方法，科学精神和科学审美，无不彰显科学的魅力。分子结构相对稳定，能够携带大量的遗传信息；能够自我复制，传递遗传信息；能够指导蛋白质合成，表达遗传信息；分子结构可变，产生可遗传的变异。DNA分子的怎样的分子结构使它具有如此多的特性，从而担当起遗传物质的功能呢？
“建立模型的关键是反馈，当遇到复杂的环境条件时，系统往往不能直接推导出准确的模型，而必须利用输入和输出数据做“反向推演”，即通过测量当前的输出，把它与预期值相比较，当两者存在偏差时，需要重新计算并求出控制信号，驱动输出向期望值运动。当时已知 DNA分子由多聚脱氧核苷酸链组成，并已知它是一种遗传物质。他们由纤维衍射的强度和花样推断该分子为双螺旋结构，并算出它的螺距为34埃，每圈螺旋包含10个由氢键连接的嘌呤-嘧啶碱基对，螺旋半径为10埃。（如果晶体中的原子排列是有规则的，那么晶体可以当作是X射线的三维衍射光栅。X射线波长的数量级是10^(-8)cm ,这与固体中的原子间距大致相同。在X射线一定的情况下，根据衍射的花样可以分析晶体的性质。但为此必须事先建立X射线衍射的方向和强度与晶体结构之间的对应关系X射线纤维衍射技术 ）
【问题探究】
1.怎样解读富兰克林拍摄的DNA衍射图谱？
2.DNA是由几条连构成的，它具有怎样的离体结构？
3.DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位？
4.DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
►探究二 制作DNA双螺旋结构模型
【情景材料】
两条多核苷酸链以相反的平行缠结，依赖成对的碱基上的氢键结合形成双螺旋状，亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，而碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相结合，一条链的走向是5'到3'，另一条链的走向是3'到5';碱基平面向内延伸，与双螺旋链成垂直状;向右旋，顺长轴方向每隔0.34nm有一个核苷酸，每隔3.4nm重复出现同一结构;(4)A与T配对，其间距离1.11nm;G与C配对，其间距离为1.08nm，两者距离几乎相等，以便保持链间距离相等;在结构上有深沟和浅沟;(6)DNA双螺旋结构稳定的维系 横向稳定靠两条链间互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性递积力维持。
【问题探究】
1.组成DNA分子的基本单位是什么？它是由哪几种物质构成的？这几种物质之间是在什么部位相互连接的？
2.在DNA分子中，每个脱氧核苷酸之间在什么部位相互连接成长链的？
3.DNA分子两条链的方向是怎样的？它们之间的碱基是怎样连接的？DNA分子的立体构型是怎样的？
要点归纳
1.DNA双螺旋结构模型的构建
2.制作DNA双螺旋结构模型
（1）课前准备：准备制作DNA双螺旋结构模型的材料
（2）制作脱氧核苷酸模型
（3）制作多脱氧核苷酸长链模型
（4）制作DNA分子平面结构模型
（5）制作DNA分子立体结构模型
【注意问题】
1.一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团，而环状DNA不存在。
2.氢键的形成不需要酶，但断裂需解旋酶或加热处理；G—C碱基对比例越大，DNA热稳定性越高。
3.相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在DNA的双链之间通过氢键相连接。
4.不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团，两条链各有一个3′端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。
5.沃森和克里克以DNA衍射图谱为基础推算出DNA呈螺旋结构。但并不是以DNA衍射图谱得出碱基配对方式。
6.在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。
7.制作DNA双螺旋结构模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连，腺嘌呤和胸腺嘧啶之间用2个氢键连接物相连。
8.DNA每条链的5′端是磷酸基团末端，3′端是羟基(—OH)末端。
9.DNA分子中不含核糖，磷酸与脱氧核糖之间也是通过磷酸二酸键连接的。
典例精讲
【例1】下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A.DNA分子中含有四种核糖核苷酸
B.每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C.双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D.双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
【答案】C
【解析】DNA的基本单位为脱氧核苷酸，所以每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸，A错误；DNA分子每条链的3′端只连着一个磷酸，B错误；一分子脱氧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，所以每个DNA分子中，碱基、磷酸和脱氧核糖的数量都相等，C正确；双链DNA分子之间的碱基配对时，遵循碱基互补配对原则(A＝T、C＝G)，因此A＋G＝T＋C，但(A＋T)与(G＋C)不一定相等，D错误。
【例2】下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图，下列叙述错误的是 ( )
A.图甲中②③交替连接构成DNA基本骨架
B.若一条链的下端是磷酸基团，则另一条链的上端也是磷酸基团
C.取两位同学制作的单链即可连接成DNA双链
D.丙到丁过程体现了DNA分子双螺旋的特点
【答案】C
【解析】DNA分子结构的主要特点：DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构；DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则。
【例3】沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型具有划时代的意义，称为遗传学发展史上最重要的里程碑之一。下列属于DNA双螺旋结构模型意义的是( )
①证明了DNA可以作为转录的模板 ②为阐明DNA的复制奠定基础 ③确定DNA和蛋白质是染色体的主要组成成分 ④发现DNA如何储存遗传信息
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
【答案】C
【解析】沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型的意义：不仅从结构上解释了DNA如何储存遗传信息，还为阐明DNA的复制奠定了基础，②④正确。
1.DNA双螺旋结构模型的构建
2.制作DNA双螺旋结构模型
（1）课前准备：准备制作DNA双螺旋结构模型的材料
（2）制作脱氧核苷酸模型
（3）制作多脱氧核苷酸长链模型
（4）制作DNA分子平面结构模型
（5）制作DNA分子立体结构模型
1．某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料，下列叙述正确的是（ ）
A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
2．双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（ ）
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A．①②B．②③C．③④D．①④
3．某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．①表示胞嘧啶 B．②表示腺嘌呤 C．③表示葡萄糖 D．④表示氢键
4. 实验室有红，黄、蓝、绿四种硬纸片各12、10、12、8张，分别代表A、G、C、T四种碱基，还有代表脱氧核糖的塑料片30个，代表磷酸的扭扭棒20个，其他材料均充足。某学习小组欲利用上述材料制作DNA双螺旋结构模型，下列有关叙述错误的是（ ）
A．脱氧核糖的1'—C上连接碱基，5'—C上连接磷酸
B．外侧的脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA的基本骨架
C．构建的DNA双螺旋结构模型中，最多含有30个氢键
D．利用上述实验材料最多可构建410种DNA双螺旋结构模型
5．某同学需制作一个DNA双螺旋结构模型。现准备了10个碱基A塑料片、8个碱基T塑料片、40个脱氧核糖塑料片和40个磷酸塑料片，为了充分利用现有材料，还需准备碱基C塑料片和碱基G塑料片共（ ）
A．8个B．12个C．16个D．24个
6．如图为核苷酸链的结构示意图，下列叙述错误的是（ ）
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a
B．每个五碳糖与一个磷酸基团直接相连
C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
D．若该链为脱氧核苷酸链，缺少的碱基是T
7．图1是DNA片段的结构模式图，图2是刑事侦查人员为侦破案件，搜集获得的DNA指纹图。请回答下列问题：
(1)图1中DNA分子两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则连接成碱基对。图1中4所示物质所处的一端为 （填“3＇”或“5＇”）端，图1中1所示的碱基对在DNA分子中比例越高则DNA分子的稳定性 ，理由是 。
(2)图1中的5的名称是 。乙的两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构； ，构成DNA的基本骨架。
(3)据图2可知，三个怀疑对象中， 最可能是犯罪嫌疑人；如果有一个人与该犯罪嫌疑人的DNA指纹完全相同，则这两个人的关系最可能是 （填“同卵双胞胎”“异卵双胞胎”或“同卵或异卵双胞胎”）；除用于判断犯罪嫌疑人外，DNA指纹技术还可用于 （答出一点）。
第3章第2节第1课时 DNA的结构

自主梳理
1.1953年，美国生物学家 和英国物理学家 ，揭示了DNA的 结构。
2.研究DNA结构常用的方法是 。研究显示，DNA分子是以 为单位连接而成的长链，这 分别含有 四种碱基。1952年，奥地利生物化学家研究发现，在DNA中， （A）的量总是等于 的量， 的量总是等于 的量。沃森和克里克构建的DNA模型中， 在双螺旋的内部， — 骨架在双螺旋的外部，在这个模型中， 配对、 配对，DNA两条链的方向是 的。
3.制作DNA分子双螺旋结构模型：在制作DNA双螺旋模型时，可以选择一种颜色的泡沫熟料剪成正五边形代表 ，选择另一颜色的泡沫熟料剪成圆形代表 ，用不同颜色的卡纸剪成长方形代表 ，用订书机将 连接，制作成一个个含有不同碱基的 模型。用订书机把一个个 模型连接起来，形成一条多核苷酸的长链；根据 原则，制作一条与这条链 的脱氧核糖核苷酸长链；.将 中的 固定在细铁丝上，然后把两条链平放在桌子，用订书机把 两两连接在一起，制作DNA分子结构平面模型；将两条DNA链的末端分别与硬纸方块连接在一起，两手分别提硬纸方块、轻轻旋转，即可得到一个DNA分子 结构模型。
【答案】
1.沃森 克里克 双螺旋
2.X射线晶体衍射法 4种脱氧核苷酸 4种脱氧核苷酸 A、T、C、G 腺嘌呤 胸腺嘧啶（T） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 碱基 脱氧核糖 磷酸 A与T G与C 相反
3.脱氧核糖 磷酸 碱基 磷酸、脱氧核糖、碱基 脱氧核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸 碱基互补配对 完全互补 脱氧核糖核苷酸 磷酸 配对的碱基 双螺旋
预习检测（限时10分钟）
1．下列关于 DNA 结构的叙述，正确的是（ ）
A．DNA 一条链上相邻的碱基以氢键连接
B．DNA 分子中特有双螺旋结构代表了遗传信息
C．磷酸与脱氧核糖交替连接构成 DNA 的基本骨架
D．DNA 分子具有多样性的主要原因是由于碱基配对方式的不同
【答案】C
【解析】DNA 一条链上相邻的碱基通过脱氧核糖-磷酸基团-脱氧核糖相连，A错误；DNA 分子中碱基对的排列顺序代表了遗传信息，B错误；DNA的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，C正确；DNA 分子中碱基配对方式相同，均为A-T，C-G配对，D错误。
2．下列与环状双链DNA 相关的叙述，错误的是（ ）
A．该 DNA 的两条链按反向平行方式连接在一起
B．该 DNA 的一条链中，相邻碱基通过氢键相连
C．该 DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量相等
D．该 DNA 分子中，没有游离的磷酸基团
【答案】B
【解析】该环状双链DNA 的结构是由两条反向平行的脱氧核苷酸链构成的，A正确；该 DNA 的一条单链上相邻碱基通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连，B错误；嘌呤碱基与嘧啶碱基之间通过氢键连接，它们的结合遵循碱基互补配对原则，所以该环状双链 DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量相等，C正确；该环状双链 DNA分子首尾相连，没有游离的磷酸基团，D正确。
3．DNA分子的一条单链的碱基序列是5'-GATACC-3′，则互补链的碱基序列是（ ）
A．5'-GGTATC-3' B．5'-GATACC-3'C．5'-CTTAGG-3'D．5'-CCATAG-3'
【答案】A
【解析】一条DNA单链的序列是5'-GATACC-3′，它的互补链与之方向相反且遵循碱基互补配对原则，因此序列为5'-GGTATC-3'，A正确，BCD错误。
4．下图是DNA分子结构模式图的部分片段，相关叙述错误的是（ ）
A．图中④表示氢键
B．图中⑦表示鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
C．不同的DNA分子中碱基互补配对方式是相同的
D．碱基对的排列顺序决定了DNA分子的特异性
【答案】B
【解析】图中为DNA分子部分片段平面结构模式图，④为氢键，A正确；①为磷酸，②为脱氧核糖，③为胞嘧啶，图中⑦表示胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，B错误；不同的DNA分子中碱基互补配对方式是相同的，都是A与T配对、C与G配对，C正确；DNA分子中千变万化的碱基对的排列顺序构成了DNA分子的多样性，DNA分子中碱基对特定的排列顺序构成了每个DNA分子的特异性，D正确。
5．甲生物核酸的碱基组成为嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基组成为嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是（ ）
A．发菜、变形虫B．玉米、硝化细菌
C．T2噬菌体、绵羊D．乳酸菌、SARS病毒
【答案】D
【解析】甲生物核酸的碱基组成中，嘌呤数不等于嘧啶数，说明甲生物的核酸可能包含有DNA和RNA，也可能只含有RNA；乙生物遗传物质的碱基组成中，嘌呤数不等于嘧啶数，说明乙生物的遗传物质为RNA，而选项中，只有D项中的SARS病毒的遗传物质是RNA。
6．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．21%B．29%C．28%D．35%
【答案】D
【解析】已知DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的44%，根据碱基互补配对原则：A=T、C=G，所以A=T=22%，则C=G=50%-22%=28%．又已知一条链（α）上的G占该链碱基总数的21%，即G1=21%，在双链DNA分子中，G=(G1+G2)/2，则G2=35%。
7．已知一段双链DNA分子含有100个碱基对，若用x、y分别表示该DNA分子中（A+C）的总数目和（G+T）的总数目，则y与x的关系可用下列哪个关系式表示（ ）
A．y=x+10C B．y=1/xC．y=100-xD．y=x
【答案】D
【解析】双链DNA中，A与T、C与G分别遵循碱基互补配对原则，因此（A+C）的总数目与（G+T）的总数目相等，即y=x，D正确，ABC错误。
8．在制作DNA双螺旋结构模型的活动中，某同学采用不同形状的硬纸片分别代表磷酸、脱氧核糖与碱基。下列有关叙述错误的是（ ）
A．制作模型时，应准备等量的磷酸、脱氧核糖与碱基
B．制作脱氧核苷酸时，在磷酸上连接碱基与脱氧核糖
C．制成的模型中，腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量应当相同
D．制成的模型中，两条脱氧核苷酸链的方向是相反的
【答案】B
【解析】1分子的脱氧核苷酸由1分子脱氧核糖、1分子含氮碱基和1分子磷酸构成，故制作模型时，应准备等量的磷酸、脱氧核糖与碱基，A正确；制作脱氧核苷酸时，应在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，B错误；腺嘌呤和胸腺嘧啶互补配对，二者数量应当相同，C正确；DNA分子是反向平行的双螺旋结构，D正确。
9．天竺葵的叶肉细胞中，核酸、核苷酸、碱基的种类和遗传物质分别是（ ）
A．2、4、4、DNA和RNAB．2、8、5、DNA
C．2、8、5、DNA或RNAD．2、8、5、DNA和RNA
【答案】B
【解析】天竺葵的叶肉细胞中含有DNA和RNA两种核酸，DNA中的五碳糖是脱氧核糖，碱基种类是A、T、G、C四种，根据碱基不同，基本组成单位是4种脱氧核糖核苷酸；RNA中的五碳糖是核糖，碱基种类是A、U、G、C四种，根据碱基不同，基本组成单位是4种核糖核苷酸，因此天竺葵的叶肉细胞中的核酸含有2种，核苷酸种类含有8种，碱基种类5种，遗传物质是DNA，B正确，ACD错误。
10．下图是双链DNA分子结构模式图，请据图回答：
(1)图中［1］代表 ，它与A之间通过 键相连接。
(2)构成DNA分子的基本单位叫 ；图中的 （填图中代号）可以组成一个基本单位。
(3)以乙链为模板转录形成的物质是 ，相应的碱基序列为 （自上而下），所需要的酶是 。
(4)若甲链中（A＋G）/（T＋C）的比值为2，则乙链中（A＋G）/（T＋C）的比值为 。
【答案】(1) T（胸腺嘧啶） 氢
(2) 脱氧核苷酸 1、2、3
(3) RNA UCAG RNA聚合酶 (4)1/2
【解析】（1）根据碱基互补配对，图中A和T互补配对，碱基之间通过氢键相连，则1代表T（胸腺嘧啶）。
（2）构成 DNA 分子的基本单位是脱氧核糖核茸酸，即图中1(胸腺嘧啶)、2( 脱氧核糖)、3(磷酸)。
（3）以乙链为模板转录形成的物质是RNA，模板链序列是-AGTC-，mRNA序列是-UCAG-，转录时需要RNA聚合酶。
（4）若甲链中(A+G)/(T+C)的比值为2，甲链和乙链中A=T，C=G，甲中(A+G)/(T+C)=2，故替换后乙中(T+C）/（A+G) =2、所以乙中(A+G) /(T+C) =1/2。
►探究一 DNA结构模型的构建
【情景材料】
生命是由核酸和蛋白质相互作用产生的，从环境中获取物质、信息和能量以维持自身平衡的复杂系统。DNA通过操控蛋白质的合成来控制生物的功能和表型。在生命科学史上，一般把1953年DNA模型的建立作为分子生物学的标志。在揭示DNA结构的研究历程中，完美合作的结晶、痛失机遇的缺憾，科学认识过程的迷人光彩，划时代的成就。结构与功能相适应，严密的科学思维，缜密的科学研究方法，科学精神和科学审美，无不彰显科学的魅力。分子结构相对稳定，能够携带大量的遗传信息；能够自我复制，传递遗传信息；能够指导蛋白质合成，表达遗传信息；分子结构可变，产生可遗传的变异。DNA分子的怎样的分子结构使它具有如此多的特性，从而担当起遗传物质的功能呢？
“建立模型的关键是反馈，当遇到复杂的环境条件时，系统往往不能直接推导出准确的模型，而必须利用输入和输出数据做“反向推演”，即通过测量当前的输出，把它与预期值相比较，当两者存在偏差时，需要重新计算并求出控制信号，驱动输出向期望值运动。当时已知 DNA分子由多聚脱氧核苷酸链组成，并已知它是一种遗传物质。他们由纤维衍射的强度和花样推断该分子为双螺旋结构，并算出它的螺距为34埃，每圈螺旋包含10个由氢键连接的嘌呤-嘧啶碱基对，螺旋半径为10埃。（如果晶体中的原子排列是有规则的，那么晶体可以当作是X射线的三维衍射光栅。X射线波长的数量级是10^(-8)cm ,这与固体中的原子间距大致相同。在X射线一定的情况下，根据衍射的花样可以分析晶体的性质。但为此必须事先建立X射线衍射的方向和强度与晶体结构之间的对应关系X射线纤维衍射技术 ）
【问题探究】
1.怎样解读富兰克林拍摄的DNA衍射图谱？
2.DNA是由几条连构成的，它具有怎样的离体结构？
3.DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位？
4.DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
【答案】
1. ①照片中心X射线反射(使X射线底片变黑)的图象是交叉的，说明它是螺旋形的，顶部和底部最浓黑的部分，说明嘌呤碱和嘧啶碱垂直于螺旋轴，每隔3.4埃规律出现一对。②图像翻转180度之后看起来还是一样，说明两条链是反向的。
2.DNA是由两条链构成的。它的立体结构为：DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
3.DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。
4. DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定的规律：A一定与T配对；G一定与C配对。
►探究二 制作DNA双螺旋结构模型
【情景材料】
两条多核苷酸链以相反的平行缠结，依赖成对的碱基上的氢键结合形成双螺旋状，亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，而碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相结合，一条链的走向是5'到3'，另一条链的走向是3'到5';碱基平面向内延伸，与双螺旋链成垂直状;向右旋，顺长轴方向每隔0.34nm有一个核苷酸，每隔3.4nm重复出现同一结构;(4)A与T配对，其间距离1.11nm;G与C配对，其间距离为1.08nm，两者距离几乎相等，以便保持链间距离相等;在结构上有深沟和浅沟;(6)DNA双螺旋结构稳定的维系 横向稳定靠两条链间互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性递积力维持。
【问题探究】
1.组成DNA分子的基本单位是什么？它是由哪几种物质构成的？这几种物质之间是在什么部位相互连接的？
2.在DNA分子中，每个脱氧核苷酸之间在什么部位相互连接成长链的？
3.DNA分子两条链的方向是怎样的？它们之间的碱基是怎样连接的？DNA分子的立体构型是怎样的？
【答案】
1. 组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。一分子脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基构成的。脱氧核苷酸的碱基连在脱氧核糖的1号C上，磷酸则在5号C上，另外3号C上连着羟基（-OH）
2. 脱氧核苷酸长链是由组成的脱氧核苷酸之间的上一个脱氧核苷酸的脱氧核糖和下一个脱氧核苷酸的磷酸交替连接形成的长链。
3. DNA分子的两条链的方向是反向平行的，之间的碱基是靠氢键连接起来的。DNA分子的立体构型是双螺旋结构。
要点归纳
1.DNA双螺旋结构模型的构建
2.制作DNA双螺旋结构模型
（1）课前准备：准备制作DNA双螺旋结构模型的材料
（2）制作脱氧核苷酸模型
（3）制作多脱氧核苷酸长链模型
（4）制作DNA分子平面结构模型
（5）制作DNA分子立体结构模型
【注意问题】
1.一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团，而环状DNA不存在。
2.氢键的形成不需要酶，但断裂需解旋酶或加热处理；G—C碱基对比例越大，DNA热稳定性越高。
3.相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在DNA的双链之间通过氢键相连接。
4.不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团，两条链各有一个3′端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。
5.沃森和克里克以DNA衍射图谱为基础推算出DNA呈螺旋结构。但并不是以DNA衍射图谱得出碱基配对方式。
6.在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。
7.制作DNA双螺旋结构模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连，腺嘌呤和胸腺嘧啶之间用2个氢键连接物相连。
8.DNA每条链的5′端是磷酸基团末端，3′端是羟基(—OH)末端。
9.DNA分子中不含核糖，磷酸与脱氧核糖之间也是通过磷酸二酸键连接的。
典例精讲
【例1】下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A.DNA分子中含有四种核糖核苷酸
B.每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C.双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D.双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
【答案】C
【解析】DNA的基本单位为脱氧核苷酸，所以每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸，A错误；DNA分子每条链的3′端只连着一个磷酸，B错误；一分子脱氧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，所以每个DNA分子中，碱基、磷酸和脱氧核糖的数量都相等，C正确；双链DNA分子之间的碱基配对时，遵循碱基互补配对原则(A＝T、C＝G)，因此A＋G＝T＋C，但(A＋T)与(G＋C)不一定相等，D错误。
【例2】下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图，下列叙述错误的是 ( )
A.图甲中②③交替连接构成DNA基本骨架
B.若一条链的下端是磷酸基团，则另一条链的上端也是磷酸基团
C.取两位同学制作的单链即可连接成DNA双链
D.丙到丁过程体现了DNA分子双螺旋的特点
【答案】C
【解析】DNA分子结构的主要特点：DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构；DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则。
【例3】沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型具有划时代的意义，称为遗传学发展史上最重要的里程碑之一。下列属于DNA双螺旋结构模型意义的是( )
①证明了DNA可以作为转录的模板 ②为阐明DNA的复制奠定基础 ③确定DNA和蛋白质是染色体的主要组成成分 ④发现DNA如何储存遗传信息
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
【答案】C
【解析】沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型的意义：不仅从结构上解释了DNA如何储存遗传信息，还为阐明DNA的复制奠定了基础，②④正确。
1.DNA双螺旋结构模型的构建
2.制作DNA双螺旋结构模型
（1）课前准备：准备制作DNA双螺旋结构模型的材料
（2）制作脱氧核苷酸模型
（3）制作多脱氧核苷酸长链模型
（4）制作DNA分子平面结构模型
（5）制作DNA分子立体结构模型
1．某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料，下列叙述正确的是（ ）
A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
【答案】C
【解析】在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；鸟嘌呤和胞嘧啶之间由3个氢键连接，B错误；DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则，即A=T、C=G，故在制作的模型中A+C=G+T，C正确；DNA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，碱基在内侧，D错误。
2．双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（ ）
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A．①②B．②③C．③④D．①④
【答案】B
【解析】①赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关，①错误；②沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱，推算出DNA分子呈螺旋结构，②正确；③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式，③正确；④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制，是在DNA双螺旋结构模型之后提出的，④错误。
3．某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．①表示胞嘧啶 B．②表示腺嘌呤 C．③表示葡萄糖 D．④表示氢键
【答案】D
【解析】分析图示可知，A（腺嘌呤）与①配对，根据碱基互补配对原则，则①为T（胸腺嘧啶），A错误；②与G（鸟嘌呤）配对，则②为C（胞嘧啶），B错误；DNA分子中所含的糖③为脱氧核糖，C错误；DNA两条链中配对的碱基通过④氢键相连，D正确。
4. 实验室有红，黄、蓝、绿四种硬纸片各12、10、12、8张，分别代表A、G、C、T四种碱基，还有代表脱氧核糖的塑料片30个，代表磷酸的扭扭棒20个，其他材料均充足。某学习小组欲利用上述材料制作DNA双螺旋结构模型，下列有关叙述错误的是（ ）
A．脱氧核糖的1'—C上连接碱基，5'—C上连接磷酸
B．外侧的脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA的基本骨架
C．构建的DNA双螺旋结构模型中，最多含有30个氢键
D．利用上述实验材料最多可构建410种DNA双螺旋结构模型
【答案】D
【解析】根据脱氧核苷酸的结构式可知，磷酸和碱基分别连接在脱氧核糖的5'号碳和1'号碳原子上，A正确；外侧的脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA的基本骨架，内侧是碱基对，B正确；据题意可知，A、G、C、T四种碱基分为有12、10、12、8个，应该能形成8个A-T碱基对，10个C-G碱基对，但由于代表脱氧核糖的塑料片只有30个，代表磷酸的扭扭棒只有20个，因此最多只能构建形成20个脱氧核苷酸，假定全是C-G碱基对，那么最多含有30个氢键，C正确；利用上述实验材料最多可构建20个脱氧核苷酸，10个碱基对，但A=T有8对，G=C有10对，制作出的DNA双螺旋结构模型少于410种，D错误。
5．某同学需制作一个DNA双螺旋结构模型。现准备了10个碱基A塑料片、8个碱基T塑料片、40个脱氧核糖塑料片和40个磷酸塑料片，为了充分利用现有材料，还需准备碱基C塑料片和碱基G塑料片共（ ）
A．8个B．12个C．16个D．24个
【答案】D
【解析】DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每分子脱氧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，所以40个脱氧核糖和40个磷酸的塑料片能形成20个脱氧核苷酸对，即20个碱基对。在双链DNA中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A=T、G=C，所以10个碱基A塑料片，8个碱基T塑料片，能形成8个A-T碱基对，因此，为了充分利用现有材料，还需准备12个碱基C和12个碱基G塑料片，共24个，以形成12个C-G碱基对，D正确，ABC错误。
6．如图为核苷酸链的结构示意图，下列叙述错误的是（ ）
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a
B．每个五碳糖与一个磷酸基团直接相连
C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
D．若该链为脱氧核苷酸链，缺少的碱基是T
【答案】B
【解析】能构成一个完整核苷酸的是图中的a（包括磷酸、五碳糖和含氮碱基），A正确；在核苷酸链中最末端的五碳糖只与一个磷酸基团相连，其他每个五碳糖与两个磷酸基团直接相连，B错误；各核苷酸之间是通过化学键③磷酸二酯键连接起来的，C正确；组成DNA的含氮碱基有A、C、G、T，若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T，D正确。
7．图1是DNA片段的结构模式图，图2是刑事侦查人员为侦破案件，搜集获得的DNA指纹图。请回答下列问题：
(1)图1中DNA分子两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则连接成碱基对。图1中4所示物质所处的一端为 （填“3＇”或“5＇”）端，图1中1所示的碱基对在DNA分子中比例越高则DNA分子的稳定性 ，理由是 。
(2)图1中的5的名称是 。乙的两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构； ，构成DNA的基本骨架。
(3)据图2可知，三个怀疑对象中， 最可能是犯罪嫌疑人；如果有一个人与该犯罪嫌疑人的DNA指纹完全相同，则这两个人的关系最可能是 （填“同卵双胞胎”“异卵双胞胎”或“同卵或异卵双胞胎”）；除用于判断犯罪嫌疑人外，DNA指纹技术还可用于 （答出一点）。
【答案】(1) 5＇ 越高 G-C碱基对中的氢键有3个，而A-T碱基对中的氢键只有2个，两条脱氧核苷酸链间的氢键越多，DNA分子的稳定性越高
(2)腺嘌呤脱氧核苷酸 DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧
(3) 1 同卵双胞胎 亲子鉴定、死者遗骸的鉴定
【解析】（1）图1中4所示物质为磷酸，其所处的一端为5'端；DNA分子中G-C间的氢键数量是3个，A-T间的氢键只有2个，两条脱氧核苷酸链间的氢键越多，DNA分子的稳定性越高，故图1中1所示的碱基对在DNA分子中比例越高则DNA分子的稳定性越高。
（2）5是一个脱氧核苷酸，因为其中的碱基是A，所以5的名称是腺嘌呤脱氧核苷酸。DNA的两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA的基本骨架。
（3）从图2中可以看出，1的DNA指纹与从受害者体内分离的精液样品相同，所以1最可能是犯罪嫌疑人。如果有一个人的DNA指纹与1完全相同，则这个人与1最可能是同卵双胞胎，因为同卵双胞胎源于一个受精卵细胞，遗传物质相同。除用于判断犯罪嫌疑人外，DNA指纹技术还可用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。
课程标准
学习目标
概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了一串信息。
概述DNA结构的主要特点
通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的讨论和交流，认同交流合作，多学科交叉在科学发展中的作用
3.制作DNA双螺旋结构模型
课程标准
学习目标
概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了一串信息。
概述DNA结构的主要特点
通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的讨论和交流，认同交流合作，多学科交叉在科学发展中的作用
3.制作DNA双螺旋结构模型