資源簡介

第3章　第2節
課時跟蹤　分層訓練
學業考達標練
一、選擇題
1．下列表示某同學制作的脫氧核苷酸結構模型(表示脫氧核糖、 表示堿基、表示磷酸基團)，其中正確的是(　　)
【答案】　C
【解析】　DNA分子中不含堿基U，A錯誤；磷酸和含氮堿基都連接在脫氧核糖上，且分別位于脫氧核糖的1、5號位置上，B、D錯誤。
2．噬菌體、煙草、煙草花葉病毒的核酸中各有堿基和核苷酸的種類依次分別為(　　)
A．4、8、4和4、8、4 B．4、5、5和4、5、4
C．4、5、4和4、8、4 D．4、8、4和4、5、4
【答案】　C
【解析】　噬菌體為DNA病毒，其核酸只含有DNA，故堿基只有A、T、C、G 4種，核苷酸有4種；煙草是植物，其核酸既有DNA也有RNA，堿基有A、G、C、T、U 5種，核苷酸有脫氧核糖核苷酸4種和核糖核苷酸4種，共8種；煙草花葉病毒為RNA病毒，其核酸只含有RNA，故堿基只有A、U、C、G 4種，核苷酸有4種。
3．某雙鏈DNA分子中，胞嘧啶(C)占全部堿基的32%，則腺嘌呤(A)占全部堿基的(　　)
A．68% B．34%
C．32% D．18%
【答案】　D
【解析】　根據堿基互補配對原則，雙鏈DNA分子中，非互補配對的堿基之和占堿基總數的一半。因此，某雙鏈DNA分子中，胞嘧啶(C)占全部堿基的32%，則腺嘌呤(A)占全部堿基的50%－32%＝18%。
4．下列關于雙鏈DNA的敘述，錯誤的是(　　)
A．一條鏈中A和T的數量相等，則互補鏈中A和T的數量也相等
B．一條鏈中G為C的2倍，則互補鏈中G為C的1/2
C．一條鏈中C∶T＝1∶2則互補鏈中G∶A＝2∶1
D．一條鏈中A∶T＝1∶5，則互補鏈中A∶T＝5∶1
【答案】　C
【解析】　根據堿基互補配對原則，雙鏈DNA中，一條鏈中的A和T分別與互補鏈中的T和A配對，一條鏈中的G和C分別與互補鏈中的C和G配對，故一條鏈中A和T的數量相等，則互補鏈中A和T的數量也相等，一條鏈中G為C的2倍，則互補鏈中G為C的1/2，A、B正確；一條鏈中C∶T＝1∶2，則互補鏈中G∶A＝1∶2，C錯誤；雙鏈DNA分子中，一條鏈中A∶T＝1∶5，則互補鏈中A∶T＝5∶1，D正確。
5．在一個DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基總數的54%。若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數的22%，胸腺嘧啶占28%，則另一條鏈上的胞嘧啶、胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數的(　　)
A．24%、26% B．22%、28%
C．27%、23% D．20%、30%
【答案】　A
【解析】　已知雙鏈DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基的54%，即A＋T＝54%，則A＝T＝27%，C＝G＝50%－27%＝23%，又已知一條鏈上的胞嘧啶占該鏈堿基總數的22%、胸腺嘧啶占28%，即C1＝22%，T1＝28%，根據堿基互補配對原則，C＝(C1＋C2)÷2，所以C2＝24%，同理T2＝26%。
6．下表為生物學家在分析大麥、果蠅、豬、牛和人等生物DNA堿基比例時得到的結果：
生物的種類 大麥 果蠅 豬 牛 人
(A＋T)/(G＋C) 1.21 1.37 1.43 1.31 1.52
根據上表，可獲得的最恰當的結論是(　　)
A．DNA具有特異性
B．DNA具有多樣性
C．DNA具有遺傳性
D．DNA具有特異性和多樣性
【答案】　D
【解析】　在雙鏈DNA中，A＝T，G＝C，但(A＋T)/(G＋C)的值因生物種類的不同而不同，每一種生物都有其特定的比值，這就構成了DNA的特異性；不同生物，其比值又不同，這就構成了DNA的多樣性。
7．某班級分組制作DNA雙螺旋結構模型時，采用了如下流程：制作脫氧核苷酸→制作脫氧核苷酸鏈→制作雙鏈DNA→螺旋化。下列敘述不正確的是(　　)
A．制作脫氧核苷酸鏈時，相鄰脫氧核苷酸的磷酸基團直接相連
B．制作脫氧核苷酸時，將磷酸和堿基連在脫氧核糖的特定位置
C．制作雙鏈DNA時，兩條鏈之間的堿基A與T配對，G與C配對
D．各組DNA模型的堿基序列往往不同，反映了DNA分子的多樣性
【答案】　A
【解析】　制作脫氧核苷酸鏈時，相鄰脫氧核苷酸之間以磷酸和脫氧核糖相連，A錯誤；制作脫氧核苷酸時，磷酸連在脫氧核糖的5號碳原子上，堿基連在脫氧核糖的1號碳原子上，B正確；制作雙鏈DNA時，兩條鏈之間的堿基A與T配對，G與C配對，C正確；組成DNA的脫氧核苷酸有4種，各組DNA模型的堿基序列往往不同，反映了DNA分子的多樣性，D正確。
二、非選擇題
8．如圖為果蠅細胞內某核苷酸鏈的部分結構示意圖，請據圖回答下列問題：
(1)根據圖示，該核苷酸鏈片段是________________(填核酸)的一部分，其中4的名稱是__________________________________________________________。
(2)果蠅細胞中的遺傳物質徹底水解的產物為
________________________________________________________________。
(3)若圖中所示核苷酸鏈片段是該果蠅遺傳物質的一部分，其有兩個末端，其中a端稱作____________，b端稱作____________。
【答案】　(1)DNA或RNA　胞嘧啶脫氧核苷酸或胞嘧啶核糖核苷酸
(2)磷酸、脫氧核糖和四種堿基(A、T、C、G)
(3)5′－端　3′－端
【解析】　(1)由圖分析可知，該核苷酸鏈片段可能是DNA的一部分，也可能是RNA的一部分，4表示胞嘧啶脫氧核苷酸或胞嘧啶核糖核苷酸。(2)果蠅的遺傳物質是DNA，DNA徹底水解的產物為磷酸、脫氧核糖和四種堿基(A、T、C、G)。(3)DNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，稱作5′－端；另一端有一個羥基，稱作3′－端。
選擇考提升練
一、選擇題
1．下列有關DNA結構模型的構建的敘述，錯誤的是(　　)
A．沃森和克里克構建的DNA雙螺旋結構模型屬于物理模型
B．DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈
C．研究DNA結構常用的方法是X射線晶體衍射法
D．威爾金斯和查哥夫應用X射線衍射技術獲得了DNA衍射圖譜
【答案】　D
【解析】　沃森和克里克構建的DNA雙螺旋結構模型屬于物理模型，A正確；DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G 4種堿基，B正確；研究DNA結構常用的方法是X射線晶體衍射法，C正確；威爾金斯和富蘭克林應用X射線衍射技術獲得了高質量的DNA衍射圖譜，D錯誤。
2．同學們用如圖所示的4種卡片分兩組搭建DNA模型。有一組的卡片中有20個T和40個C；另一組同學有20個A和40個G。兩組所取的卡片都恰好夠搭建模型，這兩組同學搭建的DNA模型最可能(　　)
A．長度一樣，順序也一樣
B．長度一樣，順序不一樣
C．長度不一樣，順序一樣
D．長度不一樣，順序也不一樣
【答案】　B
【解析】　根據DNA分子結構特點，堿基A與T配對，堿基C與G配對，說明雙鏈DNA中A＝T，G＝C。結合題干信息“兩組所取的卡片都恰好夠搭建模型”，說明前一組制作的DNA模型中A＝T＝20個，C＝G＝40個，共60個堿基對，但它們的排列順序無法確定。后一組制作的DNA模型中A＝T＝20個，G＝C＝40個，共60個堿基對，它們的堿基對排列順序也無法確定。綜合上述分析，前后兩組制作的DNA模型的長度相同，但順序可能不同。
3．下圖為某同學在學習DNA的結構后畫的含有兩個堿基對的DNA片段(其中“○”代表磷酸)，下列為幾位同學對此圖的評價，其中正確的是(　　)
A．甲說：“該圖沒有什么物質和結構上的錯誤”
B．乙說：“該圖有一處錯誤，就是U應改為T”
C．丙說：“該圖有三處錯誤，其中核糖應改為脫氧核糖”
D．丁說：“如果說他畫的是RNA雙鏈則該圖就是正確的”
【答案】　C
【解析】　題圖中有三處錯誤，錯誤一：組成DNA分子的五碳糖應該是脫氧核糖，所以題圖中的核糖應改為脫氧核糖；錯誤二：堿基應為A、T、G、C四種，圖中的U應改為T；錯誤三：單鏈中脫氧核苷酸之間的連接形式不應該是磷酸與磷酸相連，而是磷酸與脫氧核糖相連。
4．從某生物中提取出DNA進行化學分析，發現鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數的46%，又知該DNA的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤，則與H鏈互補的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數的比例為(　　)
A．26% B．24%
C．14% D．11%
【答案】　A
【解析】　明確DNA的兩條鏈中所含堿基數目相同，且整個DNA中A＝T，G＝C，一條鏈中A、T、G、C的數量分別等于另一條鏈中T、A、C、G的數量，由此可得出答案。
5．DNA分子的堿基種類是固定不變的，但各種堿基的數目卻因生物種類而異。下列比例關系中，因生物種類而不同的是(　　)
A． B．
C． D．和
【答案】　B
【解析】　雙鏈DNA分子中A＝T、G＝C，則(A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(T＋G)＝1，A/T＝G/C＝1；不同的DNA分子中(G＋C)/(A＋T)的值不同，B符合題意。
6．在制作DNA雙螺旋結構模型時，所提供的卡片種類和數量如下表，下列相關敘述正確的是(　　)
卡片種類 磷酸 脫氧核糖 堿基
A T C G
卡片數量 12 12 3 3 4 2
A．構成的DNA片段，最多含有氫鍵12個
B．最多可構建45種堿基序列的DNA
C．最多可構建5種脫氧核苷酸
D．DNA中每個脫氧核糖均與一分子磷酸相連
【答案】　A
【解析】　這些卡片最多可形成3對A—T堿基對，2對C—G堿基對，而A和T之間有2個氫鍵，C和G之間有3個氫鍵，因此構成的雙鏈DNA片段最多有12個氫鍵；由于堿基對種類和數目確定，因此可構建的DNA種類數遠少于45種；表中所給堿基共有四種，因此最多可構建4種脫氧核苷酸；DNA中絕大多數脫氧核糖與2分子磷酸相連，只有末端的脫氧核糖與1分子磷酸相連。
7．下列有關DNA的敘述，錯誤的是(　　)
A．真核生物的DNA主要分布在細胞核中
B．DNA分子兩條鏈之間的堿基按照堿基互補配對原則形成堿基對
C．DNA分子的穩定性與磷酸和核糖交替連接構成的基本骨架有關
D．雙鏈DNA分子中氫鍵數越多，該DNA分子越穩定
【答案】　C
【解析】　真核生物的DNA主要分布在細胞核中，A正確；DNA分子兩條鏈之間的堿基通過氫鍵連接成堿基對，堿基配對遵循堿基互補配對原則，B正確；DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架，C錯誤；雙鏈DNA分子中氫鍵數越多，該DNA分子越穩定，D正確。
二、非選擇題
8．如圖為大腸桿菌DNA分子結構示意圖(片段)。據圖回答下列問題：
(1)圖中①表示________，②表示________，①②③結合在一起的結構叫作_______________。
(2)③有________種，中文名稱是________________。
(3)DNA分子中③和④是通過________連接起來的。
(4)DNA被徹底氧化分解后，能產生含氮廢物的是________。
(5)圖中DNA分子片段中，游離的磷酸有________個。若大腸桿菌DNA分子的堿基G有x個，占其堿基總量的比例是y，則該DNA分子的堿基之間的氫鍵數目是________。
【答案】　(1)磷酸(基團)　脫氧核糖　脫氧核苷酸
(2)2　鳥嘌呤或胞嘧啶
(3)氫鍵　(4)含氮堿基
(5)2　x＋
【解析】　(2)③表示含氮堿基，由于③與④之間的氫鍵是3個，因此③可能是鳥嘌呤(G)或胞嘧啶(C)。(4)DNA分子中的核苷酸的組成成分是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基，其中只有含氮堿基內含有氮元素，因此DNA被徹底氧化分解后，能產生含氮廢物的是含氮堿基。(5)圖中DNA分子片段中，游離的磷酸有2個；該DNA分子中鳥嘌呤數目為x，因此G、C堿基對數目為x，腺嘌呤＝胸腺嘧啶＝×－x，由于G、C堿基之間的氫鍵是3個，A、T堿基之間的氫鍵是2個，因此DNA分子的堿基之間的氫鍵數是3x＋2×＝x＋。
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第3章　基因的本質
第2節　DNA的結構
課標要求 核心素養
1．概述DNA結構的主要特點。
2．制作DNA雙螺旋結構模型。
3．理解堿基互補配對原則，掌握DNA結構的相關計算。 1．生命觀念：運用結構與功能觀，理解DNA分子的結構特點。
2．科學思維：利用歸納法，掌握DNA分子中堿基數量的計算方法，理解DNA分子的多樣性和特異性。
3．科學探究：通過制作DNA分子模型，培養學生的觀察力、空間想象力等。
4．社會責任：基于DNA分子結構的研究，認同交流合作、多學科交叉在科學發展中的作用，體會持之以恒的科學精神。
必備知識　自主梳理
?DNA雙螺旋結構模型的構建
1．構建者：________________。
2．構建過程
沃森和克里克
脫氧核苷酸
DNA衍射圖譜
外部
相同堿基
A=T，G=C
T
C
3．新模型的特點及意義
(1)特點：A—T堿基對與G—C堿基對具有相同的形狀和直徑，這樣組成的DNA分子具有______________。
(2)意義：①能解釋________________的數量關系。②能解釋DNA的復制。③模型與______________照片完全相符。
分子生物學誕生的標志是什么？
提示：沃森、克里克成功地構建DNA雙螺旋結構模型。
恒定的直徑
A、T、G、C
X射線衍射
?DNA的結構
1．平面結構
基本組成元素____________________
物質[①]________，[②]____________，
[③]_____________
基本單位[④]______________，共4種
DNA
C、H、O、N、P
堿基
脫氧核糖
磷酸基團
脫氧核苷酸
2．空間結構
(1)組成：兩條鏈按____________方式盤旋成雙螺旋結構。
(2)外側基本骨架：[②]____________和[③]________交替連接。
(3)內側：________。
(4)堿基互補配對：兩條鏈上的堿基通過______形成[⑤] ________，且T(____________)一定與[⑥]______________配對，C(__________)一定與[⑦]____________配對。
反向平行
脫氧核糖
磷酸
氫鍵
堿基對
胸腺嘧啶
A(腺嘌呤)
胞嘧啶
G(鳥嘌呤)
堿基
3．“反向”含義的理解
脫氧核糖上與堿基相連的碳叫作____________，與磷酸基團相連的碳叫作_____________。DNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，稱作_____________，另一端有一個羥基(—OH)，稱作_____________。DNA的兩條單鏈走向________，從雙鏈的一端開始，一條單鏈是從5′－端到3′－端的，另一條單鏈則是從3′－端到5′－端的。
1′－C
5′－C
5′－端
3′－端
相反
?制作DNA雙螺旋結構模型
DNA雙螺旋結構
脫氧核苷酸
雙
螺旋
(1)威爾金斯和富蘭克林提供了DNA的電子顯微照片。(　　)
(2)查哥夫提出了A與T配對、C與G配對的正確關系。(　　)
(3)每個DNA分子中，堿基數＝磷酸數＝脫氧核糖數。(　　)
(4)DNA分子單鏈中相鄰的堿基之間均通過氫鍵連接。(　　)
(5)環狀DNA分子中每個脫氧核糖均與兩個磷酸基團相連。(　　)
(6)DNA的兩條脫氧核苷酸鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。(　　)
(7)DNA中A—T堿基對所占的比例越高，該DNA穩定性越強。(　　)
(8)DNA中的氫鍵數目和堿基數目一定相等。(　　)
【答案】　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×
【解析】　(1)在DNA結構模型構建方面，威爾金斯和富蘭克林提供了DNA的衍射圖譜。(2)查哥夫發現了在DNA中，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。(4)DNA分子同一條鏈的相鄰堿基通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接。(7)A與T之間由兩個氫鍵相連，C與G之間由三個氫鍵相連，故DNA中C與G堿基對所占的比例越高，DNA穩定性越強。(8)A—T堿基對中有2個氫鍵、G—C堿基對中有3個氫鍵，氫鍵數目和堿基數目不相等。
合作探究　能力提升
●情境解讀
圖形情境：如圖是DNA片段的結構圖，甲圖為平面結構，乙圖為雙螺旋結構。
任務一：DNA結構的特點
●合作探究
1．該DNA分子中一個磷酸與幾個脫氧核糖相連？一個脫氧核糖與幾個磷酸相連？一條脫氧核苷酸鏈上相鄰的兩個堿基通過什么相連？
提示：一個或兩個；一個或兩個；“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”。
2．該DNA分子中兩條鏈的堿基通過什么相連？該片段中有幾個游離的磷酸基團？
提示：氫鍵；2個。
3．為什么DNA分子中G與C堿基所占的比例越高，DNA分子結構的穩定性越強？
提示：G與C之間有三個氫鍵，而A與T之間只有兩個氫鍵，因此G與C所占的比例越高，DNA分子的穩定性越強。
4．DNA被初步水解和徹底水解后分別會得到什么產物？
提示：DNA初步水解可產生四種脫氧核苷酸，徹底水解可得到磷酸、脫氧核糖、腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶六種物質。
●典例剖析
在制作DNA雙螺旋結構模型時，如圖為兩個脫氧核
苷酸的模型，○代表磷酸，下列敘述正確的是(　　)
A． 可能代表A、T、C、U四種含氮堿基
B．兩個○可用別針(代表共價鍵)連接，以形成DNA的側鏈
C．別針(代表共價鍵)應連接在一個核苷酸的?和另一個核苷酸的○上
D．如果兩個脫氧核苷酸分別位于鏈的兩側，則兩個模型方向相同
【答案】　C
【解析】　本題是制作DNA雙螺旋結構模型，堿基 包含A、T、C、G，沒有堿基U，A錯誤；磷酸二酯鍵是一個脫氧核苷酸的脫氧核糖與另一個脫氧核苷酸的磷酸脫去1分子水形成的，不是兩個脫氧核苷酸的兩個磷酸基團形成，B錯誤；磷酸二酯鍵是一個脫氧核苷酸的脫氧核糖與另一個脫氧核苷酸的磷酸脫去1分子水形成的，別針(代表共價鍵)應連接在一個核苷酸的?和另一個核苷酸的○上，C正確；DNA分子的兩條鏈是反向平行的，若兩個脫氧核苷酸分別位于鏈的兩側，兩個模型方向相反，而不能相同，D錯誤。
1．下圖表示某同學在制作DNA雙螺旋結構模型時，制作的一條脫氧核苷酸鏈，下列表述錯誤的是(　　)
A．能表示一個完整脫氧核苷酸的是圖中的a或b
B．圖中與每個五碳糖直接相連的堿基只有1個
C．相鄰脫氧核苷酸之間通過化學鍵②連接起來
D．從堿基上看，缺少的堿基是T
【答案】　A
【解析】　題圖中只有a表示的是一個完整的脫氧核苷酸，A錯誤；題圖中與五碳糖直接相連的堿基只有1個，B正確；②表示的是磷酸二酯鍵，相鄰的脫氧核苷酸通過此鍵相連接，C正確；脫氧核苷酸中的堿基共有4種，即A、G、C、T，D正確。
●歸納提升
1．利用數字“五、四、三、二、一”巧記DNA的結構
2．“三看法”判斷DNA結構
一看：每條鏈成鍵位置是否正確，正確的成鍵位置在一分子脫氧核苷酸的脫氧核糖的5號碳原子上的磷酸基團與相鄰脫氧核苷酸的脫氧核糖的3號碳原子之間。
二看：兩條單鏈是否反向平行。
三看：堿基之間是否遵循堿基互補配對原則。
3．準確辨析DNA結構中的數量、位置關系及連接方式
●情境解讀
圖形情境：如圖DNA分子中一條鏈為1鏈，另一條鏈為2鏈，請分析回答下列問題。
●合作探究
1．圖中各字母所在的位置，是依據什么規律進行放置的？
提示：堿基互補配對原則。
任務二：DNA分子中堿基的數量關系
提示：X＝A＋G＋T＋C(N)；雙鏈DNA分子中嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數，任意兩個不互補堿基之和為堿基總數的一半。
提示：X＝A＋G＋T＋C(N)。互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等。
●典例剖析
已知某DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數的40%，其中一條鏈的T與C分別占該鏈堿基總數的40%和15%。下列有關敘述正確的是(　　)
A．在它的互補鏈中，T與C之和占該鏈堿基總數的55%
B．在它的互補鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數的20%和25%
C．若該DNA分子含有1 000個堿基對，則堿基之間的氫鍵數為 2 600個
【答案】　B
2．一個雙鏈DNA分子，堿基總數為m，腺嘌呤數為n，下列有關說法正確的是(　　)
①脫氧核苷酸數＝磷酸數＝堿基總數＝m　②堿基之間的氫鍵數為(3m－2n)/2　③一條鏈中A＋T的數量為n　④堿基G的數量為m－n
A．①②③④ B．②③④
C．③④ D．①②③
【答案】　D
【解析】　一個脫氧核苷酸由一分子堿基、一分子脫氧核糖和一分子磷酸構成，所以脫氧核苷酸數＝磷酸數＝堿基總數＝m，①正確；A與T之間有2個氫鍵，G與C之間有3個氫鍵，則堿基之間的氫鍵數為2n＋3(m/2－n)＝(3m－2n)/2，②正確；一條鏈中A＋T的數量＝2n/2＝n，③正確；堿基G的數量＝m/2－n，④錯誤。綜上所述，D符合題意。
●歸納提升
1．三步解決DNA中有關堿基比例的計算
第一步：搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個DNA堿基的比例，還是占DNA一條鏈上堿基的比例。
第二步：畫一個DNA模式圖，并在圖中標出已知的和所求的堿基。
第三步：根據堿基互補配對原則及其規律進行計算。
2．堿基數量計算的兩個易錯點
(1)看清單雙鏈：所求的堿基占單鏈中的比例還是雙鏈中的比例。
(2)看清“個”或“對”：題干中給出的數量是多少“對”堿基還是多少“個”堿基。
3．關于堿基含量計算的“兩點兩法”
(1)“兩點”為兩個基本點。
①A與T配對，G與C配對(A—T，G—C)。
②雙鏈DNA中，嘌呤總數＝嘧啶總數＝1/2堿基總數(A＋G＝T＋C)。
(2)“兩法”為雙鏈法和設定系數法。
①用兩條直線表示DNA的雙鏈結構即雙鏈法。
②設定系數法即設定一個系數來表示堿基的總數或堿基的數目。
●情境解讀
圖形情境：下圖分別為DNA分子的平面結構和雙螺旋結構示意圖，回答相關問題。
任務三：DNA分子的特性
●合作探究
1．在DNA分子的某一特定位置上，可能會出現幾種堿基對？
提示：四種，分別是A—T、T—A、G—C、C—G。
2．一個含50 000個堿基的DNA分子，其堿基對可能的排列方式有多少種？這體現了DNA分子的什么特性？
提示：425 000種；多樣性。
3．為什么可以利用DNA指紋來識別身份？這體現了DNA分子的什么特性？
提示：兩個隨機個體具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指紋來識別身份；特異性。
4．DNA是如何維系它的遺傳穩定性的？
提示：兩條鏈上的堿基之間的氫鍵和每條鏈上的磷酸二酯鍵共同維持了雙螺旋結構的穩定性。
●典例剖析
在制作DNA結構模型的實驗中，若4種堿基塑料片共30個，其中6個C,10個G,6個A,8個T，脫氧核糖和磷酸之間的連接物18個，脫氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氫鍵的連接物、脫氧核糖和堿基之間的連接物等材料均充足，則(　　)
A．最多能搭建出30個游離的脫氧核苷酸
B．所搭建的DNA分子最長為5個堿基對
C．所搭建的最長DNA分子有46種堿基的排列順序
D．若搭建DNA的一條單鏈，則該鏈最長含有18個脫氧核苷酸
【答案】　B
【解析】　脫氧核糖和磷酸之間的連接物只有18個，因此最多能搭建出18個游離的脫氧核苷酸；設能搭建的DNA分子含有n個堿基對，則每條鏈需要脫氧核糖和磷酸之間的連接物的數目為2n－1，共需(2n－1)×2個，已知脫氧核糖和磷酸之間的連接物有18個，則n＝5，所以只能搭建出最長為5個堿基對的DNA分子片段；根據B項分析可推測，所搭建的最長DNA分子最多有45種堿基的排列順序；脫氧核糖和磷酸之間的連接物只有18個，故若搭建一條DNA單鏈，則該鏈最長含有9個脫氧核苷酸。
3．從分子水平上對生物體具有多樣性或特異性的分析，錯誤的是(　　)
A．堿基對排列順序的千變萬化，構成了DNA分子的多樣性
B．堿基對特定的排列順序，構成了每一個DNA分子的特異性
C．一個含2 000個堿基的DNA分子，其堿基對可能的排列方式有41 000種
D．人體內控制β-珠蛋白合成的基因由1 700個堿基對組成，其堿基對可能的排列方式有41 700種
【答案】　D
【解析】　每種DNA(基因)都有特定的堿基排列順序，因此β-珠蛋白基因堿基對的排列順序是一定的。
●歸納提升
1．DNA分子的多樣性和特異性是同時存在的，正是因為有了每個DNA分子特異性的核苷酸序列，才組成了多樣性的眾多DNA分子。
2．DNA分子與蛋白質分子相比，高溫處理后，蛋白質變性是不可逆的，而DNA分子在恢復正常溫度后，可以恢復原有的正常結構，這說明DNA分子比蛋白質分子具有更高的穩定性；DNA分子與RNA分子相比，DNA分子因為兩條鏈之間通過堿基對之間的氫鍵連接，變異頻率遠遠低于單鏈的RNA分子，這說明DNA分子比RNA分子具有更高的穩定性。
3．因為G與C之間有三個氫鍵，而A與T之間只有兩個氫鍵，因此雙鏈DNA分子中G與C所占的比例越高，DNA分子的穩定性一般也越強。
課堂達標　鞏固訓練
1．下圖是DNA的一個片段示意圖，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．該DNA片段的堿基對中具有10個氫鍵
B．④的名稱是胸腺嘧啶脫氧核苷酸
C．圖中核糖和磷酸分子交替連接構成基本骨架
D．上圖表示DNA的平面結構
【答案】　C
【解析】　該DNA片段中有2個A與T構成的堿基對，有2個G與C構成的堿基對，而每個A與T之間有2個氫鍵，每個G與C之間有3個氫鍵，因此該DNA片段的堿基對中具有10個氫鍵，A正確；④是由1分子的①胸腺嘧啶、1分子的②脫氧核糖、1分子的③磷酸組成的，因此④的名稱是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，B正確；圖中脫氧核糖和磷酸分子交替連接構成基本骨架，C錯誤；題圖表示DNA的平面結構，D正確。
2．某雙鏈DNA分子含有400個堿基，其中一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述正確的是(　　)
A．該DNA分子的另一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4
B．該DNA分子共有腺嘌呤60個
C．該DNA分子共有鳥嘌呤160個
D．其中一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝3/7，另一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝7/3
【答案】　B
【解析】　根據堿基互補配對原則，該DNA分子另一條鏈上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3；A＋T占該鏈堿基總數比例為30%，G＋C占70%，即DNA分子中A＋T占30%，G＋C占70%，共有A＝T＝400× (30%÷2)＝60(個)，G＝C＝400×(70%÷2)＝140(個)；該DNA分子一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝3/7，則另一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝3/7。
3．下圖是DNA片段的結構圖，請據圖回答：
(1)圖甲是DNA片段的________結構，圖乙是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的基本骨架是由________和________交替連接的。
(4)堿基配對的方式為_______與________配對；________與_______配對。
(5)從圖甲可以看出組成DNA的兩條鏈的方向是________的，從圖乙可以看出組成DNA的兩條鏈相互纏繞成________結構。
【答案】　(1)平面　立體(或空間)
(2)一條脫氧核苷酸長鏈的片段　腺嘌呤脫氧核苷酸
(3)脫氧核糖　磷酸
(4)A(或腺嘌呤)　T(或胸腺嘧啶)　G(或鳥嘌呤)　C(或胞嘧啶)
(5)反向平行　雙螺旋
【解析】　(1)從圖中可以看出：甲表示的是DNA的平面結構，而乙表示的是DNA的立體(空間)結構。(2)圖中2表示的是一條脫氧核苷酸長鏈的片段，而5表示的是腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)從圖甲的平面結構可以看出：DNA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兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，且有一定規律：A與T配對，G與C配對。(5)根據圖甲可以判斷：組成DNA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的兩條脫氧核苷酸鏈相互纏繞成規則的雙螺旋結構。
課時小結

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