資源簡介

DNA的結構
重難點
題型
分值
重點
DNA雙螺旋結構模型的構建
選擇題
2-4
DNA的結構特點
與DNA結構相關的計算
難點
DNA模型構建的實驗思路
與DNA結構相關的計算
核心知識點一：DNA的結構
1. DNA雙螺旋結構的構建歷程
（1）研究基礎：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這四種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G四種堿基；
（2）雙螺旋結構的依據：威爾金斯和富蘭克林拍攝的X射線衍射照片；
（3）堿基之間的數量關系：查哥夫得出DNA中A的數量總是等于T的數量，G的數量總是等于C的數量；
（4）DNA模型的建成：在其他科學家的基礎上，沃森和克里克提出DNA雙螺旋結構模型。
2. 圖解DNA分子結構
（1）元素組成和基本單位

（2）平面結構

DNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，這一端稱作5'-端，另一端有一個羥基（-OH），稱作3'-端。從圖中可以看出DNA的兩條鏈中一條從5'一端到3'一端，另一條單鏈從3'一端到5'一端。
（3）空間結構

【規律總結】DNA結構的3個常考點
（1）

（2）

（3）

巧記DNA分子結構的“五、四、三、二、一”

【易錯警示】
（1）DNA分子中A與T間可形成2個氫鍵，G與C間可形成3個氫鍵——故G≡C對占比例越高的DNA分子其穩定性越高。
（2）并非所有的DNA分子均具“雙鏈”，有的DNA分子為單鏈。
（3）原核細胞及真核細胞細胞器中的DNA分子為“雙鏈環狀”。　　　
3. DNA分子的結構特點
（1）兩條脫氧核苷酸長鏈反向平行盤旋而成。
（2）脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架；堿基排列在內側。
（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基對具有一定的規律，例如：A-T，C-G。堿基之間的這種一一對應關系，叫做堿基互補配對原則。
4. DNA分子的特性
（1）相對穩定性：DNA分子中磷酸和脫氧核糖交替連接方式不變；兩條鏈間堿基互補配對方式不變。
（2）多樣性：不同的DNA分子中脫氧核苷酸數目不同，排列順序多種多樣。
問題探討：在生物體內，一個最短DNA分子也大約有4000個堿基對，堿基對有：A—T、T—A、G—C、C—G。計算DNA分子有多少種？
44000 種 。若某DNA分子中有n個堿基對，則排列順序有4n種 ，n表示堿基對數。
（3）特異性：每種DNA分子都有區別于其他DNA的特定的堿基對排列順序，代表了特定的遺傳信息。
例題1 如圖為某同學在學習DNA的結構后畫的含有兩個堿基對的DNA片段（圓圈代表磷酸基團），下列為幾位同學對此圖的評價，其中正確的是（ ）
A. 甲說：“物質組成和結構上沒有錯誤”
B. 乙說：“只有一處錯誤，就是U應改為T”
C. 丙說：“至少有三處錯誤，其中核糖應改為脫氧核糖”
D. 丁說：“如果說他畫的是RNA雙鏈則該圖應是正確的”
答案：C
解析：本題考查DNA分子的結構，難度中等。DNA分子含有的五碳糖是脫氧核糖，且不應該含有尿嘧啶U，圖中兩個基本單位之間的磷酸與五碳糖連接的部位也是錯誤的，A錯誤；根據以上分析已知，圖中至少存在三處錯誤，B錯誤；根據以上分析已知，圖中至少存在三處錯誤，其中核糖應改為脫氧核糖，C正確；如果圖中畫的是RNA雙鏈，則兩個相鄰核苷酸之間的磷酸二酯鍵連接不正確，D錯誤。
例題2 下列有關DNA結構的說法，正確的是（ ）
A. 一條脫氧核苷酸鏈上相鄰的兩個堿基A和T之間靠形成氫鍵連接
B. 每個磷酸基團上都連著兩個核糖
C. 堿基對排列順序的千變萬化構成了DNA分子的特異性
D. 一條雙鏈DNA片段有兩個游離的磷酸基
答案：D
解析：本題考查DNA分子的結構，難度中等。一條單鏈中相鄰的堿基A與T是通過脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖連接的，A錯誤；DNA鏈末端的磷酸基團上連著一個五碳糖，B錯誤；堿基對排列順序的千變萬化構成了DNA分子的多樣性，C錯誤；雙鏈DNA分子含有兩個游離的磷酸基團，分別位于DNA分子的兩端，D正確。
核心知識點二：與DNA結構相關的計算
1. 在雙鏈DNA分子中，A的總數等于T的總數；G的總數等于C的總數。即互補堿基兩兩相等：A=T；G=C。
問題探討：在某雙鏈DNA分子的堿基中，鳥嘌呤占30%，則胸腺嘧啶所占比例為？
提示：20%
2. 在雙鏈DNA分子中，A=T，C=G，A+G = T+C ，嘌呤總數等于嘧啶總數；A+C = T+G，任意兩種非互補堿基之和的總數相等，各占堿基總數的50%。
【問題探討】在雙鏈DNA分子中，下列比值等于1的有：
A. （A+G）/（T+C） B. （A+C）/（T+G） C. （T+C）/（A+G）
D. （T+G）/（A+C） E. （A+T）/（G+C） F. （G+C）/（A+T）
提示：A、B、C、D
規律總結：任意兩個不互補堿基之和恒等，各占堿基總數的50%；不互補堿基之和的比值等于1；不同生物的DNA分子中互補配對的堿基之和的比值不同，即（A+T）與（C+G）的比值不同，該比值體現了不同生物DNA分子的特異性；
如果在一個含有100個堿基對雙鏈DNA分子中，腺嘌呤占20%，胞嘧啶應是多少？
提示：60個。
3. 如圖為雙鏈DNA，一條單鏈中（A+T）與（G+C）的比值等于其互補鏈和整個DNA分子中該種比例的比值；
一條鏈中（A+G）與（T+C）的比值與互補鏈中的該種堿基的比值互為倒數，在整個雙鏈中該比值為1。
【問題探討】
在DNA的一個單鏈中，A+G/T+C=0. 4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？
提示：2. 5；1。
若DNA的一個單鏈中，A+T/G+C=0. 4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？
提示：0. 4；0. 4。
4. 雙鏈DNA分子中，A+T占整個DNA分子堿基總數的百分比等于其中任何一條鏈中A+T占該鏈堿基總數的百分比。
【問題探討】某雙鏈DNA分子中，A與T之和占整個DNA堿基總數的54%，其中一條鏈上G占該鏈堿基總數的22%。求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數的百分含量。
提示：24%。
【歸納總結】解DNA分子中有關堿基比例計算的試題時要分三步進行：
（1）搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個DNA分子堿基的比例，還是占DNA分子一條鏈上堿基的比例。
（2）畫一個DNA分子模式圖，并在圖中標出已知和所求的堿基。
（3）根據堿基互補配對原則及其規律進行計算。
例題1 下列關于DNA分子的計算，正確的是（ ）
A. 同種生物不同個體的細胞中，DNA分子的（A+T）/（G+C）的值一般相同
B. 不同種生物的不同細胞中，DNA分子的（A+G）/（T+C）的值一定不同
C. 若DNA的一條鏈中（A+G）/（T+C）=0. 5，則其互補鏈中（A+G）/（T+C）=0. 5
D. 10對A—T堿基對和20對C—G堿基對，可構成的DNA分子種類數小于430種
答案：D
解析：本題考查與DNA結構相關的計算，難度較大。DNA分子具有特異性，同種生物不同個體的DNA分子一般是不同的，因此它們的細胞中DNA分子的（A+T）/（G+C）的值一般不同，A錯誤；DNA分子中，A與T配對，G與C配對，因此不同種生物的不同細胞中，DNA分子的（A+G）/（T+C）的值一般都等于1，B錯誤；根據堿基互補配對原則可知，在雙鏈DNA分子中，（A+G）/（T+C）的值在兩條單鏈中互為倒數，因此若DNA的一條鏈中（A+G）/（T+C）=0. 5，則其互補鏈中（A+G）/（T+C）=2，C錯誤；30個堿基對構成的DNA分子種類數最多430種，若已知10對A—T堿基對和20對C—G堿基對，則構成的DNA分子種類數肯定小于430種，D正確。
例題2 經檢測得知，一雙鏈DNA分子中鳥嘌呤的數目為x，其占堿基總量的比例是y，以下推斷正確的是（　　）
A. 與鳥嘌呤互補的堿基所占的比例是（1﹣y）
B. 該DNA分子的嘌呤堿基和嘧啶堿基的比值是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
解析：本題考查與DNA結構相關的計算，難度較大。與鳥嘌呤互補的堿基的比例與鳥嘌呤的堿基比例相等為y，A錯誤；DNA分子中嘌呤堿基和嘧啶堿基互補配對，二者比值為1，B錯誤；該DNA分子中鳥嘌呤數目為x，因此G、C堿基對為x，腺嘌呤=胸腺嘧啶=（x/y﹣2x）÷2，由于G、C堿基對之間的氫鍵是三個，A、T堿基對之間的氫鍵是2個，因此DNA分子的堿基之間的氫鍵數是3x+[（x/y﹣2x）÷2]×2=x（1+1/y），C錯誤；根據堿基互補配對原則，與鳥嘌呤不互補的堿基是腺嘌呤和胸腺嘧啶，為（x/y﹣2x）=x（1-2y）/y，D正確。
例題3 在一個DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部堿基的42%，若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數的24%，胸腺嘧啶占30%，則在其互補鏈上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分別占（ ）。
A. 12%和34% B. 21%和24% C. 34%和12% D. 58%和30%
答案：C
解析：本題考查與DNA結構相關的計算，難度較大。設DNA中總堿基數為100，A總+T總=42%×100=42個，A總=T總=21個，C總=G總=100÷2-21=29個。其中一條鏈上的胞嘧啶即C1=24%×50=12個，T1=30%×50=15個，因為C總=C1+C2，故C2=29-12=17個，占一條鏈的堿基比例為17÷50=34%；同理，T2=T總-T1=21-15=6個，占互補鏈的比例為：6÷50=12%。綜上所述，C正確。
（答題時間：30分鐘）
1. 如圖為核苷酸鏈結構圖，下列表述不正確的是（ ）
A. 圖中與每個五碳糖直接相連的堿基只有1個
B. 能構成一個完整核苷酸的是圖中的a或b
C. 各核苷酸之間是通過化學鍵③連接起來的
D. 若該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿基組成上看，缺少的堿基是T
2. 下面關于DNA分子結構的敘述中錯誤的是（ ）
A. 每個雙鏈DNA分子含有四種脫氧核苷酸
B. 每個堿基分子上均連接著一個磷酸和一個脫氧核糖
C. 每個DNA分子中堿基數＝磷酸數＝脫氧核糖數
D. 一段雙鏈DNA分子中含有40個胞嘧啶，就會同時含有40個鳥嘌呤
3. 細胞內某一特定基因中鳥嘌呤 G 占全部堿基的 26%。下列說法錯誤的是（ ）
A. 該基因的組成元素是C、H、O、N、P
B. 該基因的堿基（C+G）/（A+T）為 13:12
C. DNA 分子中 G—C 堿基對的比例越高，越耐高溫
D. 由于堿基對的排列順序多種多樣，因而該基因具有多樣性
4. 在一個雙鏈DNA分子中，堿基總數為m，腺嘌呤堿基數為n，G與C之間形成3個氫鍵，A與T之間形成2個氫鍵。則下列有關敘述正確的是（　　）
①脫氧核苷酸數＝磷酸數＝堿基數＝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　④G的數量為m－n
A. ①②③④ B. ②③④
C. ③④ D. ①②③
5. 下列哪項對雙鏈 DNA 分子的敘述是不正確的（ ）
A. 若一條鏈 A 和 T 的數目相等，則另一條鏈 A 和 T 的數目也相等
B. 若一條鏈 G 的數目為 C 的 2 倍，則另一條鏈 G 的數目為 C 的 0. 5 倍
C. 若一條鏈的 A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則另一條鏈相應堿基比為 2∶1∶4∶3
D. 若一條鏈的 G∶T＝1∶2，則另一條鏈的 C∶A=2∶1
6. 在一個DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基數目的54%，其中一條鏈中鳥嘌呤與胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數的22%和28%，則另一條鏈中鳥嘌呤與胞嘧啶分別占該鏈堿基總數的（ ）
A. 24%，22% B. 22%，28% C. 26%，24% D. 23%，27%
7. 下列有關雙鏈DNA分子的敘述，正確的是（ ）
A. 若DNA分子一條鏈中的堿基A所占比例為a，則另一條鏈的堿基C所占比例為1/2－a
B. 如果一條鏈上（A＋T）/（G＋C）＝m，則另一條鏈上該比值也為m
C. 如果一條鏈上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，則另一條鏈上該比值為3∶3∶2∶2
D. 由50個堿基對組成的DNA分子片段中至少含有氫鍵的數量為150個
8. 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堿基對的DNA分子片段
9. 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則的________結構。
（6）含有200個堿基的某DNA片段中堿基間的氫鍵共有260個。則該DNA片段中共有腺嘌呤__________個，C和G構成的堿基對共________對。
10. 下列是一組有關雙鏈DNA分子中含氮堿基的問題，請回答：
（1）若A占20%，則G占________。
（2）若雙鏈DNA中A占20%，且一條鏈中的A占20%，則此鏈中C所占比例的最大值是________。
（3）一條鏈中（A＋C）/（T＋G）＝0. 4，互補鏈中的此值是________。
（4）一條鏈中（A＋T）/（C＋G）＝0. 4，互補鏈中的此值是________。
（5）若A有P個，占全部堿基數的20%，則該DNA分子中的G有________個。
1. B 解析：本題考查DNA的結構，難度中等。分析圖示，該圖為核苷酸鏈結構圖，其中①是磷酸，②是五碳糖，③是磷酸二酯鍵，a是核苷酸。 圖中與每個五碳糖直接相連的堿基只有1個，A正確；能構成一個完整核苷酸的是圖中的a，B錯誤；各核苷酸之間是通過化學鍵③磷酸二酯鍵連接起來的，C正確；脫氧核苷酸鏈含有A、T、G、C四種堿基，從堿基組成上看，缺少的堿基是T，D正確。
2. B 解析：本題考查DNA的結構，難度中等。每個雙鏈DNA分子通常含有四種脫氧核苷酸，即腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸，A正確；每個堿基分子上只連接著一個脫氧核糖，B錯誤；DNA的基本單位脫氧核苷酸中含有一分子磷酸、一分子脫氧核糖、一分子含氮堿基，故每個DNA分子中堿基數＝磷酸數＝脫氧核糖數，C正確；由于雙鏈DNA中C-G配對，故一段雙鏈DNA分子中含有40個胞嘧啶，就會同時含有40個鳥嘌呤，D正確。
3. D 解析：本題考查DNA的結構特點，難度中等。該基因的組成元素和DNA一樣，均是C、H、O、N、P，A正確；該基因中鳥嘌呤 G 占全部堿基的 26%，根據堿基互補配對原則，C+G占全部堿基的52%，A+T占全部堿基的1—52%=48%，堿基（C+G）/（A+T）為52%/48%=13:12，B正確；DNA 分子中 G—C 堿基對含有三個氫鍵，A—T含有兩個氫鍵，G—C的比例越高，越耐高溫，C正確；不同基因中堿基對的排列順序多種多樣，對特定基因而言，基因中的堿基排列順序具有特異性，D錯誤。
4. D 解析：本題考查與DNA相關的計算，難度較大。每個脫氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子堿基，所以脫氧核苷酸數＝磷酸數＝堿基數＝m，①正確；因為A和T之間有2個氫鍵、C和G之間有3個氫鍵，根據堿基互補配對原則，A＝T＝n，則C＝G＝（m－2n）/2，所以堿基之間的氫鍵數為2n＋3（m－2n）/2＝（3m/2）－n，②正確；雙鏈DNA中，A＝T＝n，則根據堿基互補配對原則，一條鏈中A＋T的數量為n，③正確；由②中計算可知：G的數量＝（m－2n）/2，④錯誤，D正確。
5. D 解析：本題考查與DNA相關的計算，難度較大。由DNA分子的堿基互補配對原則可知，A1=T2，T1=A2，所以若一條鏈中A和T的數目相等，則另一條鏈A和T的數目也相等，A正確；由DNA分子的堿基互補配對原則可知，G1=C2，C1=G2，如果G1=2C1，則G2=0. 5C2，B正確；由DNA分子的堿基互補配對原則可知，G1=C2，C1=G2，A1=T2，T1=A2，如果A1：T1：G1：C1=1：2：3：4，則A2：T2：G2：C2=2：1：4：3，C正確；由DNA分子的堿基互補配對原則可知，G1=C2，C1=G2，A1=T2，T1=A2，如果G1：T1=1：2，則C2：A2=1：2，D錯誤。
6. C 解析：本題考查與DNA相關的計算，難度較大。由于：A+T=A1+T1=54%，同時T1=28%，所以：T2=A1=26%；同理：G+C=G1+C1=1－（A+T）=1－54%=46%，同時G1=22%，所以：G2=C1=24%，C正確。
7. B 解析：本題考查與DNA相關的計算，難度較大。若DNA分子一條鏈中的堿基A所占比例為a，據此無法計算出另一條鏈的堿基C所占比例，A錯誤；如果一條鏈上（A+T）：（G+C）=m，根據堿基互補配對原則，則另一條鏈上該比值也為m，整個DNA分子中該比例的比值也為m，B正確；如果一條鏈上的A：T：G：C=2：2：3：3，則另一條鏈上該比值為2：2：3：3，C錯誤；由50個堿基對組成的DNA分子片段中至少含有氫鍵的數量為50×2=100個，最多含有氫鍵的數量為50×3=150個，D錯誤。
8. D 解析：本題考查DNA模型的構建，難度較大。每個脫氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脫氧核糖及一分子含氮堿基組成。根據堿基互補配對規律，“4個C，6個G，3個A，7個T”能配對4個G-C和3個A-T，共7個堿基對。但是本題中脫氧核糖和磷酸的連接物數較少，大大制約了搭建的模型中脫氧核苷酸數。結合DNA結構圖可知，14個脫氧核糖和磷酸的連接物能搭建的模型中每條鏈最多4個脫氧核苷酸，因此最多能搭建出一個4堿基對的DNA分子片段，共含8個脫氧核苷酸，理論上能搭建出不同的DNA分子模型遠少于410種；D正確。
9. （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 （6） 40 60
解析：本題考查DNA的結構，難度中等。
（1）圖甲表示DNA的平面結構，圖乙表示DNA片段的立體結構即雙螺旋結構。
（2）由圖可知，2是脫氧核苷酸鏈，5是腺嘌呤脫氧核苷酸。
（3）DNA分子的兩條鏈中，磷酸和脫氧核糖交替連接，構成DNA的基本骨架。
（4）DNA中A與T配對，C與G配對，堿基對之間以氫鍵相連，A-T之間2個氫鍵，C-G之間三個氫鍵。
（5）DNA分子的兩條鏈是反向平行的，從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成規則的雙螺旋結構。
（6）含有200個堿基的某DNA片段中堿基間的氫鍵共有260個。設該DNA種A為X個，則A=T=X，C=G=100-X，該DNA中氫鍵的數目為：2X+3（100-X）=260個，故X=40個。即腺嘌呤有40個，C-G堿基對由100-40=60個。
10. （1）30%　（2）60%　（3）2. 5　（4）0. 4　（5）1. 5 P
解析：本題考查與DNA相關的計算，難度較大。
（1）由雙鏈DNA分子的嘌呤堿基數占總堿基數的一半可知：A＋G＝50%，因而G占30%。
（2）由雙鏈DNA分子A占20%可知：該DNA分子中（A＋T）占40%，（C＋G）占60%，對任意一條鏈而言，某種堿基所占比例的最大值即該對堿基所占的比例，因而，C最多占該鏈的60%。
（3）由雙鏈DNA中，一條鏈中的（A＋C）/（T＋G）與另一條鏈中的該比值互為倒數可知：其互補鏈中的（A＋C）/（T＋G）＝1/0. 4＝2. 5。
（4）由于雙鏈DNA及任意一條鏈中的（A＋T）/（C＋G）為一定值，可知其互補鏈中的（A＋T）/（C＋G）＝0. 4。
（5）若A有P個，占全部堿基數的20%，則DNA分子的總堿基數為P/20%＝5P（個），而由雙鏈DNA分子的嘌呤堿基數占總堿基數的一半可知：G占總堿基數的50%－20%＝30%，則G有5P×30%＝1. 5 P （個）。

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