第2节DNA分子的结构

第2节DNA分子的结构【典例导悟】【典例1】如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。

请据图回答：（1）从主链上看，两条单链__________平行；从碱基关系看，两条单链___________。

（2）________和_______相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。

（3）图中有_____种碱基，__________种碱基对。

（4）含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。

请回答：①该DNA片段中共有腺嘌呤_____个，C和G构成的碱基对共________对。

②在DNA分子稳定性的比较中，_________碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。

【规范解答】（1）从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。

（2）脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。

（3）图中涉及到4种碱基，4种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有4种，即A—T、T—A、G —C、C—G。

（4）假设该DNA片段只有A、T两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即G—C或C—G碱基对共60个，所以该DNA中腺嘌呤数为×（200-2×60）=40个。

C 和G共60对，由于G与C之间有三个氢键，A与T之间有两个氢键，因此，G与C构成的碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。

答案：（1）反向碱基互补配对（2）脱氧核糖磷酸（3）4 4 （4）①40 60 ②G与C【互动探究】（1）图中的A与ATP中的A有何不同？（2）该图中的DNA片段最多可形成几种？提示：（1）图中A为腺嘌呤，而ATP中的A为腺苷。

（2）44种。

【规律方法】DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆五种元素：C、H、O、N、P；四种碱基：A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸；三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基；两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链；一种螺旋：规则的双螺旋结构。

【变式训练】下列关于DNA分子结构的叙述，不正确的是（）A.一般情况下，每个DNA分子含有四种脱氧核苷酸B.每个DNA分子中，都是碱基数等于磷酸数等于脱氧核苷酸数等于脱氧核糖数C.一段双链DNA分子中，若含有30个胞嘧啶，会同时含有30个鸟嘌呤D.每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个含氮碱基相连【解析】选D。

结合DNA分子结构平面图，不难看出，大多数情况为一个脱氧核糖与一个碱基和两个磷酸基团相连，一个磷酸与两个脱氧核糖相连。

【典例2】（2010·龙岩模拟）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.35%B.29%C.28%D.21%【思路点拨】解答该题应从以下三个方面入手：【自主解答】选A。

整个DNA中的A+T占整个DNA碱基总数的44%，则G+C占整个DNA碱基总数的56%，又因为其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链（b)上的C占B链碱基总数的21%,则G（a链上）+C（b链上）占DNA分子碱基总数的21%。

因为总的G+C占整个DNA分子碱基总数的56%，所以G（b链上）+C(a链上）占DNA整个分子碱基总数的35%，推得G占B链碱基总数的35%，所以答案选A。

【互动探究】（1）该DNA分子中腺嘌呤占的比例是多少？（2）若将该题改为“互补链上的G占该DNA碱基总数的比例”，应为多少？提示：（1）22%。

（2）17.5%。

【变式训练】DNA的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4。

上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为（）A.0.4、0.6 B.2.5、1.0C.0.4、0.4D.0.6、1.0【解析】选B。

根据碱基互补配对原则，在整个DNA分子中，因A=T,G=C，所以(A+G)/(T+C）比值为1.0。

在双链DNA分子中，一条链上的（A+G)/(T+C)与另一条链上（T+C）/(A+G)相等为0.4，因而互补链中（A+G)/(T+C)=2.5，互为倒数。

【典例3】（2009·福州高一检测）在制作DNA双螺旋结构模型时，如图为两个脱氧核苷酸的模型。

圆代表磷酸，下列正确的是A.方形可能代表A、T、C、U四种含氮碱基B.两个圆可用别针（代表共价键）连结，以形成DNA的侧链C.别针（代表共价键）应连结在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上D.如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，两个模型方向相同【规范解答】选C。

方形表示的是含氮碱基，有A、T、G、C四种，没有U，圆表示的是磷酸，五边形表示的是脱氧核糖，在DNA单链中，脱氧核苷酸之间通过3，5—磷酸二酯键相连，即别针应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上，而不是两个圆之间，两条DNA单链模型的位置关系应为反向平行。

【学业达标训练】1.下列哪项不是沃森和克里克构建过的模型（）A.碱基在外侧的双螺旋结构模型B.同种碱基配对的三螺旋结构模型C.碱基在外侧的三螺旋结构模型D.碱基互补配对的双螺旋结构模型【解析】选B。

沃森和克里克最先提出了碱基在外侧的双螺旋和三螺旋结构模型，后来又提出了碱基在内侧的双螺旋结构模型，并且同种碱基配对。

最后提出了碱基互补配对的双螺旋结构模型。

2.（2010·南通高一检测）噬菌体ΦX174是单链DNA生物，当它感染宿主细胞时，首先形成复制型（RF）21的双链DNA 分子。

如果该生物DNA 的碱基构成是：27%A ，31%G ，22%T 和20%C 。

那么，RF 中的碱基构成情况是（ ）A.27%A ，31%G ，22%T 和20%CB.24.5%A ，25.5%G ，24.5%T 和25.5%CC.22%A ，20%G ，27%T 和31%CD.25.5%A ，24.5%G ，25.5%T 和24.5%C【解析】选B 。

双链DNA 中A 与T 配对，可算出A=T=（27%+22%）× =24.5%，那么G=C=25.5%。

3.下列各项中，能正确表示DNA 分子中脱氧核苷酸对的是（ ）【解析】选A 。

DNA 分子中的碱基互补配对原则为：A 与T 配对，G 与C 配对，A 与T 之间形成两个氢键，G 与C 之间形成三个氢键，两条链反向平行，所以A 项正确；B 、D 两项配对方式不对；C 项两条链方向不对。

4.(2010·巢湖高一检测）在某双链DNA 分子的所有碱基中，鸟嘌呤的分子数占22%，则胸腺嘧啶的分子数占（ ）A.11%B.22%C.28%D.44%【解析】选C 。

双链DNA 分子中，A=T,G=C,鸟嘌呤的分子数占22%，则胞嘧啶的分子数也占22%，A+T 占所有碱基的56%，A=T= ×56%=28%。

5.制作DNA 双螺旋结构模型的目的是加深对DNA 分子结构特点的认识和理解，下列属于制作模型依据的是（ ）A.人们观察到的DNA 的空间结构B.沃森和克里克提出的双螺旋结构模型C.人们确认的DNA 的化学成分D.人们自行确认的DNA 的分子结构【解析】选B 。

制作DNA 双螺旋结构模型的依据是沃森和克里克提出的双螺旋结构模型，即构成DNA 分子的两条链反向平行；脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧，并按碱基互补配对原则由氢键相连。

6.地球上的生物多种多样，不同生物的DNA 不同，每一种生物的DNA 又具有特异性。

决定DNA 遗传特异性的是（ ）A.脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点B.嘌呤总数与嘧啶总数的比值C.碱基互补配对的原则D.碱基排列顺序【解析】选D。

生物性状的遗传信息储存在DNA的碱基排列顺序中。

DNA分子上一定的碱基排列顺序构成特定的基因，能够最终表达具有一定氨基酸组成的蛋白质，所以说DNA的遗传特异性取决于它的碱基排列顺序，正确选项是D。

其余选项，在不同的DNA片段之间没有区别，即所有DNA片段的脱氧核苷酸链都是磷酸与脱氧核糖交替排列，嘌呤总数和嘧啶总数的比值都是1，碱基互补配对原则都是A、T配对，G、C配对，因此A、B、C三项都不可能成为DNA遗传特异性的根据。

7.某双链DNA分子中共有含氮碱基1 400个，其中一条单链上（A+T）/（C+G）=2/5，问该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（）A.150个B.200个C. 300个D.400个【解析】选B。

双链DNA的一条链中，(A+T)/(G+C)与另一条互补链中（A+T)/(G+C)以及整个DNA分子中（A+T）/(G+C)相等。

DNA分子的一条单链上（A+T)/(C+G)=2/5，那么整个DNA分子中（A+T）/(C+G)=2/5，因此可以推导出A+T占DNA分子碱基总数的2/7。

双链DNA分子共有含氮碱基1 400个，A=T,则DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是8.下列哪项对双链DNA分子的叙述是不正确的（）A.若一条链中的A和T的数目相等，则另一条链中的A和T数目也相等B.若一条链中的G的数目为C的2倍，则另一条链中的G的数目为C的0．5倍C.若一条链中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3D.若一条链中G∶T=1∶2，则另一条链中C∶A=2∶19.下列关于DNA结构的叙述中，错误的是（）A.大多数DNA分子由两条核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构B.外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基C.DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对,C与G配对D.DNA的两条链反向平行【解析】选A。

绝大多数DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋而成为双螺旋结构，而不是由核糖核苷酸长链盘旋，核糖核苷酸是RNA的基本组成单位。

10.如图所示为DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题。

（1）组成DNA的基本单位是［］______。

（2）若3为胞嘧啶，则4应是_____。

两者之间通过_____键相连。

（3）图中8示意的是一条__________的片段。

与另一条片段的位置关系是_______。

（4）构成DNA分子的碱基有__________种，但由于______的排列顺序的千变万化，因此构成了DNA分子的多样性。

（5）DNA分子的结构具有稳定性的原因是什么？【解析】（1）DNA的基本单位是［5］脱氧核苷酸，有4种。

（2）根据碱基互补配对原则，若3为胞嘧啶，则4应为鸟嘌呤，两者之间通过氢键相连。

（3）8为一条脱氧核苷酸链的片段，与另一条片段的关系是反向平行。

（4）构成DNA的碱基只有4种，但碱基对的数量和排列顺序不同，决定了DNA分子的多样性。

（5）DNA分子结构稳定性主要表现在外侧的脱氧核糖和磷酸的相间排列方式稳定不变，内侧碱基配对的方式稳定不变。