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第2節(jié) DNA分子的結構 1．下列關于威爾金斯、富蘭克林、沃森和克里克、查哥夫等人在DNA分子結構構建方面的突出貢獻的說法中，正確的是(　　) A．威爾金斯和富蘭克林提供了DNA分子的電子顯微鏡圖像 B．沃森和克里克構建了DNA分子的雙螺旋結構模型 C．查哥夫提出了A與T配對、C與G配對的正確關系 D．富蘭克林和查哥夫發(fā)現(xiàn)A的量等于T的量、C的量等于G的量 解析：威爾金斯和富蘭克林提供了DNA衍射圖譜，查哥夫發(fā)現(xiàn)腺嘌呤的量總是等于胸腺嘧啶的量，鳥嘌呤的量總是等于胞嘧啶的量。沃森和克里克構建了DNA的雙螺旋結構模型。 答案：B 2．決定DNA多樣性的是(　　) A．堿基對的排列順序　 B．堿基互補配對的方式 C．DNA上分布著多個基因 D．磷酸、脫氧核糖的排列順序 解析：堿基對的排列順序成千上萬，故所代表的信息也不同，因此，堿基對的排列順序決定了DNA分子的多樣性；每個DNA分子的堿基互補配對方式都相同；DNA上分布著多個基因，不是決定DNA多樣性的原因；每個DNA分子中都是脫氧核糖與磷酸交替連接構成DNA分子的基本骨架。 答案：A 3．如圖是人體細胞中某DNA片段結構示意圖。有關敘述正確的是(　　) A．圖中X代表磷酸基團，A代表腺苷 B．DNA的基本骨架是N所示的化學鍵連接的堿基對 C．每個脫氧核糖上均連著兩個磷酸和一個堿基 D．DNA雙鏈中，嘌呤總數等于嘧啶總數 答案：D 4．經檢測得知，一雙鏈DNA分子中鳥嘌呤的數目為x，其占堿基總數量的比例是y，以下推斷正確的是(　　) A．與鳥嘌呤互補的堿基占堿基總數的比例是1－y B．該DNA分子的嘌呤和嘧啶的比值是x/y C．該DNA分子的堿基之間的氫鍵數是x(1＋2/y) D．與鳥嘌呤不互補的堿基數目是x(1－2y)/y 答案：D 5．制作DNA雙螺旋結構模型時，下圖為兩個脫氧核苷酸的模型，其中圓圈代表磷酸，下列說法正確的是(　　) A．長方形可能代表A、T、C、U四種含氮堿基 B．兩個圓圈可用曲別針(代表化學鍵)連接，以形成DNA的單鏈 C．曲別針(代表化學鍵)應該連接在一個核苷酸的五邊形和另一個核苷酸的圓圈上 D．如果兩個脫氧核苷酸分別位于鏈的兩側，兩個模型方向相同 答案：C 6．如圖是DNA片段的結構圖，請據圖回答問題： (1)圖甲表示DNA片段的________結構，圖乙表示DNA片段的________結構。 (2)填出圖中部分結構的名稱：[2]________、[5]________。 (3)從圖中可以看出DNA分子的兩條鏈是由________和________交替連接形成的。 (4)連接堿基對的化學鍵是________，堿基配對的方式如下：________與________配對；________與________配對。 (5)從圖甲中可以看出組成DNA分子的兩條鏈的方向是________的，從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成規(guī)則的________結構。 解析：(1)圖甲表示DNA分子的平面結構，圖乙表示DNA分子的立體(空間)結構。(2)圖中2表示一條脫氧核苷酸單鏈片段，而5表示腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)從圖甲的平面結構可以看出，DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側構成了基本骨架。(4)DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，且有一定規(guī)律：A與T配對，G與C配對。(5)根據圖甲可以判斷：組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈是反向平行的；從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈相互纏繞成規(guī)則的雙螺旋結構。 答案：(1)平面　立體(或空間)　(2)一條脫氧核苷酸單鏈片段　腺嘌呤脫氧核苷酸　(3)脫氧核糖　磷酸　(4)氫鍵　A(腺嘌呤)　T(胸腺嘧啶)　G(鳥嘌呤)　C(胞嘧啶)　(5)相反　雙螺旋 A級　基礎鞏固 1．DNA分子的基本骨架是(　　) A．磷脂雙分子層 B．規(guī)則的雙螺旋結構 C．脫氧核糖和磷酸交替而成 D．堿基的連接 答案：C 2．下面關于DNA分子結構的敘述中，不正確的是(　　) A．每個DNA分子中含有四種脫氧核苷酸 B．DNA分子的兩條鏈反向平行 C．DNA兩條鏈上的堿基以氫鍵相連，且A與T配對，G與C配對 D．每個脫氧核糖上均連接著一個磷酸和一個堿基 答案：D 3．若DNA分子中一條鏈的堿基A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4，則另一條鏈上A∶C∶T∶G的值為(　　) A．1∶2∶3∶4 B．3∶4∶1∶2 C．4∶3∶2∶1 D．1∶3∶2∶4 解析：按照堿基互補配對原則，若DNA分子中一條鏈的堿基A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4，則另一條鏈中的A與該鏈中的T相等，另一條鏈中的C與該鏈中的G相等，另一條鏈中的T與該鏈中的A相等，另一條鏈中的G與該鏈中的C相等，因此另一條鏈上A∶C∶T∶G的值為3∶4∶1∶2。 答案：B 4．脫氧核苷酸的正確組成圖示應為圖中的(　　) 答案：D 5．根據堿基互補配對原則，在雙鏈DNA分子中，下列四個式子中正確的是(A≠C)(　　) A．(A＋T)/(C＋G)＝1 B．(A＋C)/(G＋T)＝1 C．(A＋G)/(T＋C)≠1 D．(G＋C)/(A＋T)＝1 答案：B 6．如圖為甲、乙兩核酸分子局部結構示意圖，請據圖回答： (1)核酸甲的中文名稱是________________，最可靠的判斷依據是___________________________________________________。 (2)圖中結構4的中文名稱是___________________________。 (3)核酸是細胞內攜帶________的物質。在部分病毒，如HIV、SARS等中，承擔該功能的核酸是________。 (4)圖中共有________種堿基，有________種核苷酸。 解析：(1)核酸甲含有堿基T，屬于脫氧核糖核酸(DNA)。(2)圖中結構2為腺嘌呤，因此結構4為腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)核酸是細胞內攜帶遺傳信息的物質。HIV、SARS都屬于RNA病毒，它們的遺傳物質都是RNA。(4)圖中甲、乙核酸共有5種堿基(A、C、G、T、U)，有7種核苷酸(4種脫氧核苷酸＋3種核糖核苷酸)。 答案：(1)脫氧核糖核酸(DNA)　核酸甲含有堿基T　(2)腺嘌呤脫氧核苷酸　(3)遺傳信息　RNA　(4)5　7 [B級　能力訓練] 7．某雙鏈DNA分子含有n個堿基對，其中腺嘌呤有m個。下列相關說法錯誤的是(　　) A．該DNA分子中共含有3n－m個氫鍵 B．該DNA分子G有n－m個 C．該DNA分子中堿基數＝磷酸數＝脫氧核糖數 D．每個DNA分子中有1個游離的磷酸基團 解析：由題意可知，該DNA分子中含有m個A—T堿基對，有(n－m)個G—C堿基對，一個A—T堿基對中含有2個氫鍵，一個G—C堿基對中含有3個氫鍵，所以該DNA分子中共含有的氫鍵數＝2m＋3(n－m)＝3n－m(個)；該雙鏈DNA分子中含有腺嘌呤m個，所以G的數目為n－m；脫氧核苷酸是DNA分子的基本組成單位，而一個脫氧核苷酸是由一分子含氮的堿基、一分子脫氧核糖和一分子磷酸組成的；每個雙鏈DNA分子含有2個游離的磷酸基團，分別位于DNA分子的兩端。 答案：D 8．某生物的堿基組成是嘌呤堿基占堿基總數的60%，嘧啶堿基占堿基總數的40%，它不可能是(　　) A．棉花 B．綿羊 C．T2噬菌體 D．煙草花葉病毒 解析：棉花和綿羊體內有DNA和RNA，其嘌呤堿基數與嘧啶堿基數不一定相等；煙草花葉病毒只含單鏈RNA，嘌呤堿基數和嘧啶堿基數不一定相等；而T2噬菌體只含雙鏈DNA，其嘌呤堿基數和嘧啶堿基數一定相等。 答案：C 9．某雙鏈DNA分子中A＋T占整個DNA分子堿基總數的44%，其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數的21%，那么，對應的另一條互補鏈(b)上的G占該鏈堿基總數的比例是(　　) A．35% B．29% C．28% D．21% 解析：雙鏈DNA中的A＋T占整個DNA堿基總數的44%，則G＋C占整個DNA堿基總數的56%，又因每條單鏈中G＋C的比例與整個DNA分子中G＋C的比例相等，可知b鏈上G＋C＝56%，其中G(a鏈)＝21%，可知C(b鏈)＝21%，推出G(b鏈)＝35%。 答案：A 10．在搭建DNA分子模型的實驗中，若有4種堿基塑料片共20個，其中4個C，6個G，3個A，7個T，脫氧核糖和磷酸之間的連接物14個，脫氧核糖塑料片40個，磷酸塑料片100個，代表氫鍵的連接物若干，脫氧核糖和堿基之間的連接物若干，則(　　) A．能搭建出20個脫氧核苷酸 B．所搭建的DNA分子片段最長為7個堿基對 C．能搭建出410種不同的DNA分子模型 D．能搭建出一個4個堿基對的DNA分子片段 解析：每個脫氧核苷酸中，脫氧核糖數＝磷酸數＝堿基數，因脫氧核糖和磷酸之間形成磷酸二酯鍵時還需要脫氧核糖和磷酸之間的連接物是14個，故最多只能搭建出14個脫氧核苷酸。DNA分子的堿基中A＝T、C＝G，故提供的4種堿基最多只能構成4個C—G堿基對和3個A—T堿基對，但由于脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵時還需要脫氧核糖和磷酸之間的連接物，故7個堿基對需要的脫氧核糖和磷酸之間的連接物是14＋12＝26(個)。設可搭建的DNA片段有n個堿基對，按提供的脫氧核糖和磷酸之間的連接物是14個來計算，則有14＝n2＋(n－1)2，得n＝4，故能搭建出44種不同的DNA分子模型。 答案：D 11．已知雙鏈DNA分子的一條鏈中(A＋G)/(T＋C)＝m，求： (1)在其互補鏈中的上述比例是________，據此可得出的結論是 _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (2)在整個DNA分子中，上述比例為________，據此可得出的結論是______________________________________________________ _____________________________________________________。 (3)如果在一單鏈中，(A＋T)/(G＋C)＝n，求： ①在其互補鏈中的上述比例是________。 ②在整個DNA分子中上述比例為________。 ③據①和②可得出的結論是___________________________ _____________________________________________________。 (4)如果整個DNA分子中共有400個堿基對，其中胸腺嘧啶120個，那么DNA分子中含有氫鍵和游離磷酸基的個數分別為________個和________個。 (5)在不同DNA分子中，因生物種類而異的堿基比例是 ______________________________________________________。 解析：(1)根據堿基互補配對原則可知，DNA分子中，一條單鏈中的嘌呤數與嘧啶數之比與另一條鏈中相對應的比例互為倒數，即互補鏈中A＋G/T＋C＝1/m。 (2)在雙鏈DNA分子中，由于A＝T、G＝C，所以(A＋G)/(T＋C)＝1，即“整個雙鏈DNA分子中的嘌呤堿基之和等于嘧啶堿基之和”。 (3)若DNA分子中的一條單鏈中A＋T/G＋C＝n，因另一條互補鏈中A＋T的含量、G＋C的含量與此單鏈中對應堿基含量分別相等，即另一互補單鏈中A＋T/G＋C＝n；將給定的單鏈中堿基比例A＋T/G＋C變形為，即雙鏈中上述比例也為n。 (4)A＝T＝120個，C＝G＝400－120＝280個，該DNA分子中含有氫鍵的個數為1202＋2803＝1 080個；每條脫氧核苷酸鏈中都有一個游離的磷酸，因此一個DNA分子中有兩個游離的磷酸。 (5)在雙鏈DNA分子中，根據堿基互補配對原則A＝T、G＝C可知，在所有的雙鏈DNA分子中存在(A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(T＋G)＝1、C/G＝A/T＝1的關系，它們不能反映物種的特異性，但(A＋T)/(G＋C)的值在不同的生物中是不同的，可反映出物種的特異性。 答案：(1)1/m　兩條互補鏈中(A＋G)/(T＋C)的比例互為倒數 (2)1　整個雙鏈DNA分子中，嘌呤堿基之和等于嘧啶堿基之和 (3)①n?、趎?、墼谡麄€DNA分子中，(A＋T)/(G＋C)的比例與任一條鏈上的該比例相同 (4)1 080　2　(5)(A＋T)/(G＋C) 12. DNA指紋技術正發(fā)揮著越來越重要的作用，在親子鑒定、偵查罪犯等方面是目前最為可靠的鑒定技術。請思考回答下列有關DNA指紋技術的問題： (1)下圖為通過提取某小孩和其母親以及待測定的三位男性的DNA并進行DNA指紋鑒定的部分結果。則該小孩的真正生物學父親是________。 (2)現(xiàn)在已知除了一卵雙生雙胞胎外，每個人的DNA都是獨一無二的，就好像指紋一樣，這說明了DNA分子具有________性。 (3)為什么用DNA做親子鑒定，而不用RNA? ______________________________________________________。 解析：本題考查DNA分子中堿基排列順序的多樣性和特異性的應用。(1)觀察圖知，孩子的DNA指紋圖譜一部分與母親相同，另一部分應該與父親的相同，所以孩子的真正生物學父親是B。(2)除一卵雙生雙胞胎外，每個人的DNA不同且每個人的DNA都是獨一無二的，說明了DNA分子具有特異性。(3)DNA是人類的遺傳物質，所以用DNA做親子鑒定。 答案：(1)B　(2)特異　(3)因為DNA是人類的遺傳物質 C級　拓展提升 13．如圖為不同生物或生物不同器官(細胞)的DNA分子中A＋T/G＋C的比值情況，據圖回答問題： (1)由圖可見，不同種生物的DNA分子的堿基比率顯著不同，這一事實表明，DNA分子結構具有________。豬的各種組織細胞的DNA分子的堿基比率大致相同，這一事實表明，DNA分子結構具有________。 (2)豬的肝和脾的DNA堿基比率相同，原因是________________ ____________________________________；經分析：豬的精子與 其肝、胰、脾的DNA堿基比率稍有差異，原因是______________ ______________________________________________________。 (3)據圖中數據判斷上述生物的DNA分子的熱穩(wěn)定性，________的最高。 (4)若酵母菌的DNA分子中A＋T/G＋C＝1.79，那么A＋G/T＋C＝________。 (5)若豬的某一DNA分子中有腺嘌呤30%，則該分子一條鏈上鳥嘌呤含量的最大值可占此鏈堿基總數的________。 (6)豬的各種器官的組織細胞中DNA分子相同，但組織細胞的形態(tài)和功能不相同的原因是___________________________________。 解析：(1)在DNA分子中堿基對的排列方式是千變萬化的，這就構成了DNA分子的多樣性；而堿基對的特定序列又決定了DNA分子的特異性。T＋A/G＋C＝定值，對于特定的DNA分子來說，反映了該DNA分子的特異性，對于不同的DNA分子來說，反映了DNA的多樣性。 (2)豬的肝和脾細胞都屬于體細胞，均由同一個受精卵經過有絲分裂和分化產生的，每個體細胞中的DNA均相同，因此其肝和脾的DNA堿基比率相同。精子是生殖細胞，由精原細胞經減數分裂形成的，分裂過程中X與Y染色體彼此分離，形成不同的精子，且X、Y染色體上的DNA分子有差異。因此精子與肝、胰、脾的DNA堿基比率稍有差異。 (3)雙鏈DNA分子中，A與T之間有2個氫鍵，而C和G之間有3個氫鍵，因此C和G的含量越高，DNA分子的熱穩(wěn)定性越高，由圖示中A＋T/G＋C的比值情況可知，小麥的G－C堿基對含量比例最高，因此其熱穩(wěn)定性最高。 (4)只要是雙鏈DNA分子，A＋G/T＋C的值均為1。 (5)據A＋G＝T＋C＝50%，則鳥嘌呤占20%。若所有鳥嘌呤分布在一條鏈上，則分母縮小一半，一條鏈上的鳥嘌呤含量最大值可占此鏈堿基總數的40%。 (6)豬的各種器官的組織細胞中DNA分子相同，但在各種器官中轉錄出的mRNA不同，繼而翻譯出的蛋白質也不同，因此其形態(tài)和功能不相同，即遺傳信息的表達有差異。 答案：(1)多樣性　特異性 (2)同種生物的不同細胞中有相同的　DNA(或者豬的肝和脾細胞均來自同一個受精卵通過有絲分裂和分化產生，所以DNA分子相同)精子是減數分裂的產物，雖然XY染色體是一對同源染色體，但X、Y染色體上的DNA分子有差異 (3)小麥　(4)1　(5)40% (6)DNA分子中遺傳信息的表達有差異(或基因的選擇性表達)