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第3课时DNA双螺旋结构模型的制作、遗传信息的多样性及基因的本质[随堂检测]1．下图是四位同学制作的DNA分子结构模型，其中正确的是()解析：选B。DNA各组成部分的连接有以下三点规律：①在一个脱氧核苷酸中，脱氧核糖位于中心；②DNA分子一条链中，磷酸与脱氧核糖交替排列；③相同的部分之间都不直接相连。2．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．碱基排列顺序C．碱基互补配对的原则D．嘌呤总数与嘧啶总数的比值解析：选B。DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成，其中磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，这种顺序稳定不变；碱基排列在内侧，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则，碱基配对原则固定不变，从而使嘌呤数与嘧啶数相等，这些都是DNA分子具有稳定性的原因。而DNA分子的特异性取决于脱氧核苷酸的数量和排列顺序，从DNA化学结构来看，决定核苷酸差异的是碱基，即碱基的排列顺序决定DNA遗传特异性。3．DNA分子的一条单链中A＋GT＋C＝0．4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是()A．0．4，1B．2．5，1C．0．4，0．4D．0．6，1解析：选B。可直接套用推论：DNA分子的一条单链中A＋GT＋C＝a，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是1a和1。4．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DNA分子碱基总数的比例是()A．35%B．29%C．28%D．17．5%解析：选D。已知该DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的比例为44%，根据碱基互补配对原则可知，A＝T，G＝C，所以A＝T＝22%，则G＝C＝50%－22%＝28%。又已知一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，即G1＝21%，在双链DNA分子中，G＝(G1＋G2)/2，解得互补链(b)上G2＝2G－G1＝35%，则G2占双链碱基总数的比例为35%/2＝17．5%。5．下列有关真核生物基因的叙述中，不正确的是()A．基因是遗传信息的携带者B．所有基因都在染色体上呈线性排列C．基因是有遗传效应的DNA片段D．相同基因在一个四分体上可达到4个解析：选B。基因上脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息，A项正确；核内基因在染色体上呈线性排列，线粒体和叶绿体内的基因位于裸露的DNA上，B项错误；基因是有遗传效应的DNA片段，C项正确；四分体含有4条染色单体，4个DNA分子，其上相同位置上可能有4个相同基因，D项正确。6．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)设DNA双链分别为a链和b链，a链为已知链，b链为互补链。根据碱基互补配对原则，在双链DNA分子中有如下关系：Aa＝Tb、Ab＝Ta、Ga＝Cb、Gb＝Ca，所以(Aa＋Ga)/(Ta＋Ca)＝(Tb＋Cb)/(Ab＋Gb)＝m，其互补链中(Ab＋Gb)/(Tb＋Cb)＝1/m，即两条互补链中的该比例互为倒数。在实际解题过程中，可按以下简图形式“直观地”求解。由图可知，两条链上、下对应的碱基数相等，故互补链中(T＋C)/(A＋G)＝m，则该链中(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)①根据以上分析可知，整个DNA分子中有：Aa＋Ta＝Tb＋Ab，Ga＋Ca＝Cb＋Gb，所以有(Aa＋Ta)/(Ga＋Ca)＝(Ab＋Tb)/(Gb＋Cb)＝n。②整个DNA分子中Aa＝Tb、Ab＝Ta、Ga＝Cb、Gb＝Ca，所以有(A＋T)/(G＋C)＝[(Aa＋Ab)＋(Ta＋Tb)]/[(Ga＋Gb)＋(Ca＋Cb)]＝2(Aa＋Ta)/2(Ga＋Ca)＝n。③根据①和②知，整个DNA分子中，(A＋T)/(G＋C)与分子内任一条链上的该比例相同。(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＝1080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)①n②n③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)10802(5)(A＋T)/(G＋C)[课时作业]一、选择题1．某同学制作的DNA双螺旋结构模型中，在一条链中所用碱基模型A∶C∶T∶G为1∶2∶3∶4，则该模型中四种碱基模型的比例应为()A．1∶2∶3∶4B．3∶4∶1∶2C．1∶1∶1∶1D．2∶3∶2∶3解析：选D。DNA双链中A与T配对，C与G配对，所以已知比例的这条链上的A数量与另一条链上的T数量相等，C数量与另一条链上的G数量相等，故另一条链中A、C、T、G数量之比为3∶4∶1∶2，两比值对应相加，即得到整个DNA双链中四种碱基数量比为2∶3∶2∶3。2．在含有四种碱基的DNA片段中，有腺嘌呤a个，占该片段全部碱基的比例为b，则()A．b≤0．5B．b≥0．5C．胞嘧啶为a(1/2b－1)个D．胞嘧啶为b(1/2a－1)个解析：选C。由题意知，该DNA片段中含有A、G、C、T四种碱基。在双链DNA分子中A＝T，所以b0．5，不可能等于0．5，所以A项、B项错误。在DNA分子中，A有a个，占全部碱基的比例为b，则碱基总数为a/b。所以(A＋G)＝a/2b个，G＝C＝a/2b－a＝a(1/2b－1)个。3．某DNA分子中，G＋C之和占全部碱基的35．8%，一条链的T与C分别占该链碱基总数的32．9%和17．1%，则它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()A．32．9%和17．1%B．31．3%和18．7%C．18．7%和31．3%D．17．1%和32．9%解析：选B。由于DNA分子中(G＋C)之和在整体中的比例与在单链DNA中该比例均相等，可推出该已知链中G＋C＝35．8%，又因T与C分别占32．9%与17．1%，可求出该链中的A为1－(G＋C＋T)＝1－(35．8%＋32．9%)＝31．3%，G＝35．8%－17．1%＝18．7%。其互补链中T和C应与该链中A与G的含量相等。4．如表为生物学家在分析大麦、果蝇、猪、牛和人等生物DNA碱基比率时得到的结果：生物的种类大麦果蝇猪牛人A＋TG＋C1．211．371．431．311．52根据上表，可获得的最恰当的结论是()A．DNA分子具有特异性B．DNA分子具有多样性C．DNA分子具有遗传性D．DNA分子具有特异性和多样性解析：选D。在双链DNA分子中，A＝T，G＝C，但A＋TG＋C的比值因生物种类不同而不同，每一种生物都有其特定的比值，这就构成了DNA分子的特异性；不同生物，其比值又不同，这就构成了DNA分子的多样性。5．某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是()解析：选C。A项，无论DNA分子的一条单链中(A＋C)/(T＋G)的值为多少，整个DNA分子中(A＋C)/(T＋G)都等于1。B项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(A＋C)/(T＋G)的值与其互补链中的(A＋C)/(T＋G)的值互为倒数。C项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(A＋T)/(G＋C)的值与整个DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的值相等。D项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(A＋T)/(G＋C)的值与其互补链中(A＋T)/(G＋C)的值相等。6．最新研究表明，人类24条染色体上含有3万～4万个蛋白质编码基因。这一事实说明()A．基因是DNA上有遗传效应的片段B．基因是染色体C．1条染色体上有许多个基因D．基因只存在于染色体上解析：选C。人类24条染色体上含有3万～4万个蛋白质编码基因，说明1条染色体上含有许多个基因；线粒体内基因就不在染色体上。二、非选择题7．DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，在亲子鉴定、侦查罪犯等方面是目前最为可靠的鉴定技术。请思考回答下列有关DNA指纹技术的问题：(1)如图为通过提取某小孩和其母亲以及待测定的三位男性的DNA并进行DNA指纹鉴定的部分结果。则该小孩的真正生物学父亲是________。(2)现在已知除了同卵双生双胞胎外，每个人的DNA都是独一无二的，就好像指纹一样，这说明了DNA分子具有________性。(3)为什么用DNA做亲子鉴定，而不用RNA?________________________________________________________________________。解析：(1)观察图知，孩子的DNA指纹图谱一部分与母亲相同，另一部分应该与父亲的DNA指纹图谱相同，所以孩子的真正生物学父亲是B。(2)除同卵双生双胞胎外，每个人的DNA不同且每个人的DNA是独一无二的，说明了DNA分子具有特异性。(3)DNA是人类的遗传物质，所以用DNA做亲子鉴定。答案：(1)B(2)特异(3)因为DNA是人类的遗传物质8．如图所示细胞中与基因有关的物质或结构，请分析并回答：a←h＋b←基因←c←def←元素g(1)细胞内的遗传物质是[]________，基因和b的关系是________________________。(2)遗传物质的主要载体是[]________，基因和a的关系是________________________。(3)c和b的关系是________________，b被彻底水解后的产物是________(填字母)。(4)b的空间结构是________________________________________________。若其中的(A＋T)/(G＋C)＝0．25，则G占总碱基数比例为________，其中一条单链中(A＋T)/(G＋C)＝_______