2020-2021学年高中生物人教版必修2课后巩固练习：第3章第2节DNA分子的结构

2020-2021学年高中生物人教版必修2课后巩固练习：第3章第2节DNA分子的结构

1．下列关于威尔金斯、富兰克林、沃森和克里克、查哥夫等人在 DNA 分子结构构建方面的突出贡献的说法中，正确的是( ) A．威尔金斯和富兰克林提供了 DNA 分子的电子显微镜图像 B．沃森和克里克构建了 DNA 分子的双螺旋结构模型 C．查哥夫提出了 A 与 T 配对、C 与 G 配对的正确关系 D．富兰克林和查哥夫发现 A 的量等于 T 的量、C 的量等于 G 的 量 解析：威尔金斯和富兰克林提供了 DNA 衍射图谱，查哥夫发现腺 嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量。 沃森和克里克构建了 DNA 的双螺旋结构模型。 答案：B 2．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、1.0 C．0.4、0.4 D．0.6、1.0 解析：在整个 DNA 分子中，因 A＝T，G＝C，所以(A＋G)/(T＋ C)＝1.0。在双链 DNA 分子中，一条链上的(T＋C)/(A＋G)与另一条链 上(A＋G)/(T＋C)相等，均为 0.4，因而互补链中(A＋G)/(T＋C)＝2.5。 答案：B 3．某同学在制作 DNA 双螺旋结构模型的实验中，按要求制作含 20 个碱基对的 DNA 片段。那么该同学需要制作长方形、五边形、圆 形塑料片的数量依次为( ) A．20，20，20 B．30，30，30 C．40，40，40 D．20，30，40 解析：含 20 个碱基对的 DNA 片段包括 40 个脱氧核苷酸，长方形、 五边形、圆形依次代表碱基、脱氧核糖、磷酸，所以都需要 40 个。 答案：C 4．经检测得知，一双链 DNA 分子中鸟嘌呤的数目为 x，其占碱 基总数量的比例是 y，以下推断正确的是( ) A．与鸟嘌呤互补的碱基占碱基总数的比例是 1－y B．该 DNA 分子的嘌呤和嘧啶的比值是x y C．该 DNA 分子的碱基之间的氢键数是 x(1＋2 y ) D．与鸟嘌呤不互补的碱基数目是x（1－2y） y 答案：D 5．下列关于 DNA 分子结构的叙述不正确的是( ) A．每个 DNA 分子一般都含有 4 种脱氧核苷酸 B．一个 DNA 分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数 目是相等的 C．每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基 D．若一个双链 DNA 分子中有 40 个腺嘌呤，就一定同时含有 40 个胸腺嘧啶 答案：C 6．如图是 DNA 片段的结构图，请据图回答问题： (1)图甲表示 DNA 片段的________结构，图乙表示 DNA 片段的 ________结构。 (2)填出图中部分结构的名称：[2]________；[5]________。 (3)从图中可以看出 DNA 分子的两条链是由________和________ 交替连接形成的。 (4)连接碱基对的化学键是________，碱基配对的方式如下： ________与________配对，________与________配对。 (5)从图甲中可以看出组成 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。 解析：(1)题图甲表示 DNA 分子的平面结构，图乙表示 DNA 分子 的立体(空间)结构。(2)图中 2 表示一条脱氧核苷酸单链片段，而 5 表 示腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从题图甲的平面结构可以看出，DNA 分子中 脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架。(4)DNA 分子 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：A 与 T 配对， G 与 C 配对。(5)根据题图甲可以判断：组成 DNA 分子的两条脱氧核 苷酸链是反向平行的；从题图乙可以看出组成 DNA 分子的两条脱氧核 苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。 答案：(1)平面 立体(或空间) (2)一条脱氧核苷酸单链片段 腺 嘌呤脱氧核苷酸 (3)脱氧核糖 磷酸 (4)氢键 A(腺嘌呤) T(胸腺 嘧啶) G(鸟嘌呤) C(胞嘧啶) (5)相反 双螺旋 A 级 基础巩固 1．DNA 分子基本骨架的组成成分是( ) A．核糖、磷酸 B．脱氧核糖、磷酸、碱基 C．核糖、磷酸、碱基 D．脱氧核糖、磷酸 答案：D 2．某同学在构建 DNA 分子模型时，想用不同的几何图形代表核 苷酸的不同组成部分。那么该同学组建的 DNA 分子模型中共有多少种 不同的几何图形？( ) A．五种 B．六种 C．七种 D．八种 答案：B 3．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( ) 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。 答案：B 4．果蝇体内的核酸彻底水解后可得到的碱基种类数是( ) A．1 种 B．4 种 C．5 种 D．8 种 答案：C 5．某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是( ) 解析：选项 B，A、T 之间应该有两个氢键；C、D 两项方向错误， 且 D 项中的 G、C 之间应该有三个氢键。 答案：A 6．下图是 DNA 双螺旋结构模型的建构过程图解(1～5)，请据图 探讨相关问题。 (1)物质 1 是构成 DNA 的基本单位，与 RNA 的基本单位相比，两 者成分方面的差别是____________________。 (2)催化形成图 2 中的磷酸二酯键的酶是________。 (3)图 3 和图 4 中的氢键用于连接两条脱氧核苷酸链，如果 DNA 耐高温的能力越强，则__________(填“G－C”或“A－T”)碱基对的 比例越高。 (4)RNA 病毒相比 DNA 病毒更容易发生变异，请结合图 5 和有关 RNA 的结构说明其原因：____________________________。 解析：(1)构成 DNA 的基本单位与构成 RNA 的基本单位相比，主 要区别是构成 DNA 的基本单位中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是 T，而构成 RNA 的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是 U。(2) 图2是由 DNA分子的基本单位脱氧核苷酸脱水缩合形成的脱氧核苷酸 链，由脱氧核苷酸脱水缩合形成脱氧核苷酸链过程需要 DNA 聚合酶催 化。(3)DNA 分子中氢键越多，DNA 分子越稳定，C－G 之间有 3 个氢 键，A－T 之间有 2 个氢键。(4)RNA 分子是单链结构，DNA 分子是双 螺旋结构，DNA 分子结构稳定性较强，而单链 RNA 更容易发生变异。 答案：(1)物质 1 中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是 T，而 RNA 的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是 U (2)DNA 聚合酶 (3)G－C (4)DNA 的双螺旋结构较 RNA 单链结构更稳定 B 级 能力训练 7．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( ) 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。 答案：D 8．某生物的碱基组成是嘌呤碱基占碱基总数的 60%，嘧啶碱基占 碱基总数的 40%，它不可能是( ) A．棉花 B．绵羊 C．T2 噬菌体 D．烟草花叶病毒 解析：棉花和绵羊体内有 DNA 和 RNA，其嘌呤碱基数与嘧啶碱 基数不一定相等；烟草花叶病毒只含单链 RNA，嘌呤碱基数和嘧啶碱 基数不一定相等；而 T2 噬菌体只含双链 DNA，其嘌呤碱基数和嘧啶 碱基数一定相等。 答案：C 9．某双链 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% 解析：双链 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%，又因每条单链中 G＋C 的比例与 整个 DNA 分子中 G＋C 的比例相等，可知 b 链上 G＋C＝56%，其中 G(a 链)＝21%，可知 C(b 链)＝21%，推出 G(b 链)＝35%。 答案：A 10．已知双链 DNA 分子的一条链中(A＋G)/(T＋C)＝m，求： (1)在其互补链中的上述比例是________，据此可得出的结论是 _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (2)在整个 DNA 分子中，上述比例为________，据此可得出的结 论是______________________________________________________ _____________________________________________________。 (3)如果在一单链中，(A＋T)/(G＋C)＝n，求： ①在其互补链中的上述比例是________。 ②在整个 DNA 分子中上述比例为________。 ③据①和②可得出的结论是______________________________ _____________________________________________________。 (4)如果整个 DNA 分子中共有 400 个碱基对，其中胸腺嘧啶 120 个，那么 DNA 分子中含有氢键和游离磷酸基的个数分别为________ 个和________个。 (5)在不同 DNA 分子中，因生物种类而异的碱基比例是 ____________________________________________________。 解析：(1)根据碱基互补配对原则可知，DNA 分子中，一条单链中 的嘌呤数与嘧啶数之比与另一条链中相对应的比例互为倒数，即互补 链中（A＋G） （T＋C）＝1 m 。(2)在双链 DNA 分子中，由于 A＝T、G＝C，所 以（A＋G） （T＋C）＝1，即“整个双链 DNA 分子中的嘌呤碱基之和等于嘧啶 碱基之和”。(3)若 DNA 分子中的一条单链中（A＋T） （G＋C）＝n，因另一条 互补链中 A＋T 的含量、G＋C 的含量与此单链中对应碱基含量分别相 等，即另一互补单链中（A＋T） （G＋C）＝n；将给定的单链中碱基比例 （A＋T） （G＋C）变形为2（A＋T） 2（G＋C），即双链中上述比例也为 n。(4)A＝T＝ 120(个)，C＝G＝400－120＝280(个)，该 DNA 分子中含有氢键的个数 为 120×2＋280×3＝1 080(个)；每条脱氧核苷酸链中都有一个游离的 磷酸，因此一个 DNA 分子中有两个游离的磷酸。(5)在双链 DNA 分子 中，根据碱基互补配对原则 A＝T、G＝C 可知，在所有的双链 DNA 分子中存在（A＋G） （T＋C）＝（A＋C） （T＋G）＝1、C G ＝A T ＝1 的关系，它们不能反 映物种的特异性，但（A＋T） （G＋C）的值在不同的生物中是不同的，可反映 出物种的特异性。 答案：(1)1/m 两条互补链中（A＋G） （T＋C）的比例互为倒数 (2)1 整个双链 DNA 分子中，嘌呤碱基之和等于嘧啶碱基之和 (3)①n ②n ③在整个 DNA 分子中，（A＋T） （G＋C）的比例与任一条 链上的该比例相同 (4)1 080 2 (5) （A＋T） （G＋C） 11．分析以下材料，回答相关问题： 材料一 在沃森和克里克提出 DNA 的双螺旋结构模型之前，人们 已经证实了 DNA 分子是由许多脱氧核苷酸构成的长链，自然界中的 DNA 并不以单链形式存在，而是由两条链结合形成的。 材料二 在 1949 年到 1951 年期间，科学家 E.Chargaff 研究不同 生物的 DNA 时发现，DNA 分子中的嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤 核苷酸的总数；A 的总数等于 T 的总数，G 的总数等于 C 的总教，但 (A＋T)与(G＋C)的比值是不固定的。 材料三 根据 R.E.Franklin 等人对 DNA 晶体的 X 射线衍射分析 表明 DNA 分子由许多“亚单位”组成，且每一层的间距为 3.4 埃，而 且整个 DNA 分子长链的直径是恒定的。 以上科学研究成果为沃森和克里克提出 DNA 双螺旋结构模型奠 定了基础。请分析回答下列问题： (1)材料一表明 DNA 分子是由两条____________组成的，其基本 单位是________。 (2)嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，说明_____。 (3)A 的总数等于 T 的总数，G 的总数等于 C 的总数，说明 ________________________________________。 (4)A 与 T 的 总 数 和 G 与 C 的 总 数 的 比 值 不 固 定 ， 说 明 ________________________________________。 (5)R.E.Franklin 等 人 提出 的 DNA 分 子 中的 亚 单 位 事 实上 是 ________；亚单位的间距是 3.4 埃，而且 DNA 分子的直径是恒定的， 这些特征表明________________。 (6)基于以上分析，沃森和克里克提出了各对应的碱基之间的关系 是________________，并成功地构建了 DNA 分子的双螺旋结构模型。 答案：(1)脱氧核苷酸长链 脱氧核苷酸 (2)DNA 分子中嘌呤与嘧啶之间一一对应 (3)A 与 T 一一对应，C 与 G 一一对应 (4)A 与 T 之间的对应和 C 与 G 之间的对应互不影响 (5)碱基对 DNA 分子的空间结构非常规 则 (6)A 与 T 配对，C 与 G 配对 C 级 拓展提升 12．如图为不同生物或生物不同器官(细胞)的 DNA 分子中(A＋ T)/(G＋C)的比值情况，据图回答问题： (1)由图可见，不同种生物的 DNA 分子的碱基比率显著不同，这 一事实表明，DNA 分子结构具有________。猪的各种组织细胞的 DNA 分子的碱基比率大致相同，这一事实表明，DNA 分子结构具有 ________。 (2)猪的肝和脾的 DNA 碱基比率相同，原因是________________ ___________________________________；经分析：猪的精子与 其肝、胰、脾的 DNA 碱基比率稍有差异，原因是______________ _____________________________________________________。 (3)据图中数据判断上述生物的 DNA 分子的热稳定性，________ 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)若猪的某一 DNA 分子中有腺嘌呤 30%，则该分子一条链上鸟 嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的________。 (6)猪的各种器官的组织细胞中 DNA 分子相同，但组织细胞的形 态和功能不相同的原因是____________________________________ _____________________________________________________。 解析：(1)在 DNA 分子中碱基对的排列方式是千变万化的，这就 构成了 DNA 分子的多样性；而碱基对的特定序列又决定了 DNA 分子 的特异性。(T＋A)/(G＋C)＝定值，对于特定的 DNA 分子来说，反映 了该 DNA 分子的特异性，对于不同的 DNA 分子来说，反映了 DNA 的多样性。(2)猪的肝细胞和脾细胞都属于体细胞，均由同一个受精卵 经过有丝分裂和分化产生的，每个体细胞中的 DNA 均相同，因此其肝 和脾的 DNA 碱基比率相同。精子是生殖细胞，由精原细胞经减数分裂 形成的，分裂过程中 X 与 Y 染色体彼此分离，形成不同的精子，且 X、 Y 染色体上的 DNA 分子有差异。因此精子与肝、胰、脾的 DNA 碱基 比率稍有差异。(3)双链 DNA 分子中，A 与 T 之间有 2 个氢键，而 C 和 G 之间有 3 个氢键，因此 C 和 G 的含量越高，DNA 分子的热稳定 性越高，由图示中(A＋T)/(G＋C)的比值情况可知，小麦的 G－C 碱基 对含量比例最高，因此其热稳定性最高。(4)只要是双链 DNA 分子，(A ＋G)/(T＋C)的值均为 1。(5)据 A＋G＝T＋C＝50%，则鸟嘌呤占 20%。 若所有鸟嘌呤分布在一条链上，则分母缩小一半，一条链上的鸟嘌呤 含量最大值可占此链碱基总数的 40%。 (6)猪的各种器官的组织细胞中 DNA 分子相同，但在各种器官中 转录出的 mRNA 不同，继而翻译出的蛋白质也不同，因此其形态和功 能不相同，即遗传信息的表达有差异。 答案：(1)多样性 特异性 (2)同种生物的不同细胞中有相同的 DNA(或者猪的肝和脾细胞均来自同一个受精卵通过有丝分裂和分化 产生，所以 DNA 分子相同) 精子是减数分裂的产物，虽然 XY 染色 体是一对同源染色体，但 X、Y 染色体上的 DNA 分子有差异 (3)小麦 (4)1 (5)40% (6)DNA 分子中遗传信息的表达有差异(或基因的 选择性表达)