第2节 DNA分子的结构
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知识点 1.DNA双螺旋结构模型构建 2.DNA分子结构的主要特点 3.DNA分子结构的相关计算 A级 基础练 1.下列制作DNA双螺旋模型中,连接正确的是( B )
题号 1 2,3,6,9,10,14,15 4,5,7,8,11,12,13
解析:根据DNA分子的结构特点可知,脱氧核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,脱氧核糖和磷酸交替排列形成DNA分子的基本骨架;脱氧核苷酸的脱氧核糖在第3位碳原子上与另一脱氧核苷酸的磷酸结合形成脱氧核苷酸单链。
2.(2017·辽宁大连月考)下面关于DNA分子结构的叙述中,错误的是( C ) A.DNA分子通常呈双螺旋结构
B.每个双链DNA分子中,通常都会含有四种不同的脱氧核苷酸 C.双链DNA分子的某片段中,碱基C的数量与A数量相等 D.每个双链DNA分子的碱基数=磷酸数=脱氧核糖数
解析:DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构;每个DNA分子一般都由成千上万个脱氧核苷酸对组成,所以通常都会含有四种不同的脱氧核苷酸;根据碱基互补配对原则,双链DNA分子中碱基C的数量与G数量相等;一个脱氧核苷酸是由一分子含氮碱基、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成的,所以每个DNA分子由几个脱氧核糖核酸组成,就含有几个碱基、磷酸、脱氧核糖,即碱基数=磷酸数=脱氧核 糖数。
3.(2017·山东菏泽期末)在双链DNA分子中,有关四种碱基的关系,下列等式中错误的是( D )
A.= B.=
C.A+G=T+C D.A+T=G+C
解析:根据双链DNA分子中碱基互补配对可推知,A=T,G=C;但双链DNA分子中,A+T不一定与G+C相等。
4.(2017·湖南郴州月考)某双链DNA分子中,胞嘧啶(C)占全部碱基的30%,则胸腺嘧啶(T)占全部碱基的( B )
A.10% B.20% C.30% D.40%
解析:在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,即A=T,C=G。已知某双链DNA分子中胞嘧啶(C)占30%,则C=G=30%,那么该DNA分子中胸腺嘧啶(T)应占50%-30%=20%。
5.(2017·北京西城区月考)一段RNA分子中(A+C)/(U+G)=0.8,则转录形成该RNA的DNA分子中(A+C)/(T+G)的比例是( C )
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A.0.2 B.1.25 C.1 D.0.8
解析:由于DNA分子中遵循A与T配对,G与C配对的配对原则,因此A=T,G=C,所以双链DNA分子中(A+C)/(T+G)=1。
6.(2017·天津红桥区期末)决定DNA多样性的是( A ) A.碱基对的排列顺序 B.碱基互补配对的方式 C.DNA上分布着多个基因
D.磷酸、脱氧核糖的排列顺序
解析:碱基对的排列顺序成千上万,故所代表的信息也不同,因此,碱基对的排列顺序决定了DNA分子的多样性;每个DNA分子的碱基互补配对方式都相同;DNA上分布着多个基因,不是决定DNA多样性的原因;每个DNA分子中都是脱氧核糖与磷酸交替连接构成DNA分子的基本 骨架。
7.(2017·北京怀柔区期末)若DNA分子中一条链的碱基A∶C∶T∶G=1∶2∶3∶4,则另一条链上A∶C∶T∶G的值为( B ) A.1∶2∶3∶4 B.3∶4∶1∶2 C.4∶3∶2∶1 D.1∶3∶2∶4
解析:按照碱基互补配对原则,若DNA分子中一条链的碱基A∶C∶T∶G=1∶2∶3∶4,则另一条链中的A与该链中的T相等,另一条链中的C与该链中的G相等,另一条链中的T与该链中的A相等,另一条链中
的G与该链中的C相等,因此另一条链上A∶C∶T∶G的值为3∶4∶ 1∶2。
8.(2017·河南南阳期中)如图表示一个DNA分子的片段,下列有关表述正确的是( C )
A.①与②相间排列构成了DNA分子的基本骨架 B.不同生物的DNA分子中④的种类不同
C.若整个DNA中T有M个,占碱基总数的a/b,则C的数目为M (b/2a-1)个
D.DNA分子中A与T碱基对含量越高,其结构越稳定
解析:③与②相间排列构成了DNA分子的基本骨架;不同生物的DNA分子中④的种类相同,数量和排列顺序不同;若整个DNA中T有M个,占碱基总数的a/b,总碱基数目是M÷a/b=bM/a,G+C=总碱基数-(A+T)=
bM/a-2M,则C的数目=(bM/a-2M)/2=M(b/2a-1)个;G—C碱基对中存在3个氢键,A—T碱基对中存在2个氢键,故DNA分子中G与C碱基对含量越高,其结构越稳定。 9.如图是DNA片段的结构图,请据图回答下列问题:
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(1)图甲是DNA片段的 结构,图乙是DNA片段的 结构。
(2)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规则的 结构。
(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:A(腺嘌呤)一定与 配对;G(鸟嘌呤)一定与 配对。
(5)填出图中部分结构的名称:[2] 、[5] 。
解析:(1)图甲是DNA片段的平面结构,图乙是双螺旋结构,属于DNA片段的立体结构。
(2)从图甲可以看出组成DNA分子的两条链的方向是相反的,从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成规则的双螺旋结构。
(3)从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由外侧的脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的。 (4)连接碱基对的是氢键,碱基配对方式是:A与T配对,G与C配对。
(5)图中的1是碱基对,2是一条脱氧核苷酸链片段,3是脱氧核糖,4是磷酸,5是腺嘌呤脱氧核苷酸,6是腺嘌呤,7是氢键。因此2是一条脱氧核苷酸长链片段,5是腺嘌呤脱氧核苷酸。 答案:(1)平面 立体 (2)反向 双螺旋 (3)脱氧核糖 磷酸 (4)氢键 T(胸腺嘧啶) C(胞嘧啶) (5)一条脱氧核苷酸长链的片段 腺嘌呤脱氧核苷酸
B级 能力练
10.(2017·陕西师范大学附属中学期末)已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现一种新病毒,要确定其核酸属于哪一种类型,应该( A ) A.分析碱基类型,确定碱基比例
B.分析蛋白质的氨基酸组成,确定五碳糖类型 C.分析碱基类型,确定五碳糖类型
D.分析蛋白质的氨基酸组成,确定碱基类型
解析:确定核酸属于DNA还是RNA,可以分析核酸的组成,如果核酸中含有碱基T或脱氧核糖,则是DNA,如果核酸中含有碱基U或者核糖,则是RNA;确定单链DNA或双链DNA,可以通过分析碱基的比例,双链DNA分子中嘌呤总是与嘧啶相等,单链DNA中的嘌呤与嘧啶不一定相等。蛋白质的氨基酸组成不能决定是双链DNA还是单链DNA。分析碱基类型,确定五碳糖类型,都只能确定是DNA还是RNA,不能确定是双链还是单链。
11.某双链DNA分子含有n个碱基对,其中腺嘌呤有m个。下列相关说法错误的是( D ) A.该DNA分子中共含有3n-m个氢键 B.该DNA分子G有n-m个
C.该DNA分子中碱基数=磷酸数=脱氧核糖数 D.每个DNA分子中有1个游离的磷酸基团
解析:由题意可知,该DNA分子中含有m个A—T碱基对,有(n-m)个G—C碱基对,一个A—T碱基对中含有2个氢键,一个G—C碱基对中含有3个氢键,所以该DNA分子中共含有的氢键
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数=2m+3(n-m)=3n-m(个);该双链DNA分子中含有腺嘌呤m个,所以G的数目为n-m;脱氧核苷酸是DNA分子的基本组成单位,而一个脱氧核苷酸是由一分子含氮的碱基、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成的;每个双链DNA分子含有2个游离的磷酸基团,分别位于DNA分子的两端。
12.(2017·福建龙岩期末)在一个双链DNA分子中,脱氧核苷酸数为a,腺嘌呤碱基数为b,则下列有关数量关系式错误的是( A ) A.鸟嘌呤的数量为a-b B.碱基总数=磷酸数=a
C.两条链中A+T的数量为2b
D.碱基之间的氢键数为a-b
解析:1分子脱氧核糖核苷酸由1分子磷酸、1分子碱基和1分子脱氧核糖组成,因此DNA分子中脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=a;双链DNA分子中A=T=b,A+T=2b,鸟嘌呤G的碱基数=(a-2b)÷2;A与T之间的氢键是2个,G与C之间的氢键是3个,因此DNA分子中氢键的总数
是2b+(a-2b)÷2×3=a-b。
13.(2017·湖南五市十校期中)某双链DNA分子中,G和C之和占全部碱基44%,其中一条链中A占24%,则它的互补链中A占整个DNA分子中碱基的比例是( B ) A.32% B.16% C.20% D.24%
解析:已知一个双链DNA分子的C+G占整个DNA分子碱基的44%,则
C%=G%=22%,A%=T%=50%-22%=28%。又已知DNA分子一条链上的A占这条链碱基的24%,即A1%=24%,根据碱基互补配对原则,A=(A1+A2)÷2,可计算得知A2%=32%,其占整个DNA分子的碱基比例为16%。
14.下图为大肠杆菌DNA分子结构图示(片段)。请根据图示分析并 回答:
(1)图中1表示 ,2表示 ,1、2、3结合在一起的结构叫做 。
(2)3有 种,中文名称分别是 。 (3)DNA分子中3与4是通过 连接起来的。
(4)DNA被彻底水解后,能产生含氮废物的是(用序号表示) 与 。 (5)图中DNA分子片段中,游离的磷酸基团有 个,若大肠杆菌的DNA分子的碱基G有x个,占其碱基总量的比例是y,则该DNA分子的碱基之间的氢键数目是 。
解析:(1)据图分析可知,图中1表示磷酸,2表示脱氧核糖,3表示含氮碱基,1、2、3结合在一起形成脱氧核苷酸。
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(2)3表示含氮碱基,由于3与4之间的氢键是3个,因此3、4是C、G碱基对,3可能是G或C共2种可能。
(3)DNA分子中3和4通过氢键连接形成碱基对。
(4)DNA被彻底水解后的产物有磷酸、脱氧核糖和含氮碱基,其中只有含氮碱基内含有氮元素,能产生含氮废物,位于图中的3和4。
(5)图中DNA分子片段中,游离的磷酸基团有2个;该DNA分子中鸟嘌呤数目为x,因此G、C碱基对数目为x,腺嘌呤=胸腺嘧啶=x/y×1/2-x,由于G、C碱基对之间的氢键是3个,A、T碱基对之间的氢键是2个,因此DNA分子的碱基之间的氢键数是3x+2×[x/y×1/2-x]=x+x/y。
答案:(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸 (2)2 鸟嘌呤、胞嘧啶 (3)氢键 (4)3 4
(5)2 x(1+1/y)或写成x+x/y
C级 拓展练
15.如图为甲、乙两核酸分子局部结构示意图,请据图回答:
(1)核酸甲的中文名称是 ,最可靠的判断依据是 。
(2)图中结构4的中文名称是 。
(3)核酸是细胞内携带 的物质。在部分病毒,如HIV、SARS等中,承担该功能的核酸是 。
(4)图中共有 种碱基,有 种核苷酸。 解析:(1)核酸甲含有碱基T,属于脱氧核糖核酸(DNA)。
(2)图中结构1为磷酸、结构4为腺嘌呤脱氧核苷酸、5为核糖。 (3)核酸是细胞内携带遗传信息的物质。HIV、SARS都属于RNA病毒,它们的遗传物质都是RNA。 (4)图中甲、乙核酸共有5种碱基(A、C、G、T、U),有7种核苷酸(4种脱氧核苷酸+3种核糖核苷酸)。
答案:(1)脱氧核糖核酸(DNA) 核酸甲含有碱基T (2)腺嘌呤脱氧核苷酸 (3)遗传信息 RNA (4)5 7
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