1、第2节DNA分子的结构学习目标知识概览1.了解科学家构建模型的研究历程，体会持之以恒的奋斗精神。2.理解并掌握DNA分子的双螺旋结构模型的特点。(重点)3.学习制作DNA双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点并掌握有关的计算规律。(难点)自 主 预 习探 新 知一、DNA双螺旋结构模型的构建1构建者：沃森和克里克。2构建过程3新模型的特点及意义(1)特点：AT碱基对与GC碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有稳定的直径。(2)意义能解释A、T、G、C的数量关系。能解释DNA的复制。模型与X射线衍射照片完全相符。二、DNA分子的结构1结构图示2图示解读基本组成元素C、H、O、N、P组
2、成物质碱基，脱氧核糖，磷酸基本组成单位脱氧核苷酸，共4种整体结构由两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构结构特点外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接组成基本骨架内侧碱基之间通过氢键连接；遵循碱基互补配对原则，即T(胸腺嘧啶)一定与腺嘌呤配对，C(胞嘧啶)一定与鸟嘌呤配对基础自测1判断对错(1)组成DNA分子的基本单位是4种脱氧核苷酸，其中所含的碱基是A、U、G、C。()(2)在DNA分子中一定存在如下关系C=T，A=G。()(3)双链DNA分子中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。()提示：(1)U(尿嘧啶)只在RNA中含有，DNA中含有的是T(胸腺嘧啶)。(2)在DNA分子双链上，A和T配对，C与G配对，一
3、定存在关系：AT，GC。(3)双链DNA分子中大多数磷酸与2个五碳糖连接，位于末端的磷酸只与1个五碳糖连接。2下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、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() 【导学号：77782080】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沃森和克里克提出了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B根据发展史可知，沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型。3如图表示某同学在制作DNA双螺旋结构模型时，制作的一条脱氧核苷酸链，下列表述不正确的是
4、()A能表示一个完整脱氧核苷酸的是图中的a或bB图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个C相邻脱氧核苷酸之间通过化学键连接起来D从碱基上看，缺少的碱基是TA图中所示a表示的是一个完整的脱氧核苷酸；图中与五碳糖直接相连的碱基只有1个；表示的是磷酸二酯键，相邻的脱氧核苷酸通过此键相连接；脱氧核苷酸中的碱基共有4种，即A、G、C、T。合 作 探 究攻 重 难DNA分子的结构背景材料如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题：思考交流1图中的1、2、5、7的名称分别是什么？提示：1是碱基对、2是一条脱氧核苷酸单链片段、5是腺嘌呤脱氧核苷酸、7是氢键。2DNA分子结构的基本骨架是怎样构成的？提示：DNA
5、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。3每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是多少？磷酸数脱氧核糖数含氮碱基数是多少？提示：2个。111。4为什么DNA分子中G与C碱基所占的比例越高，DNA分子结构的稳定性越强？提示：G与C之间有三个氢键，而A与T之间只有两个氢键。因此G与C所占比例越大，DNA分子的稳定性越强。归纳总结 1DNA分子的结构层次DNA单链：脱氧核苷酸链 DNA双链 空间结构：DNA分子双螺旋结构2DNA分子的结构(1)DNA单链：脱氧核苷酸分子连接成脱氧核苷酸链(如图)。(2)DNA双链：两条脱氧核苷酸单链以氢键相连形成(如图)。每个DNA片段中、之间的数量比
6、为111，游离的磷酸基团有2个；一条核苷酸链中相邻两个核苷酸通过磷酸二酯键相连；连接双链之间的化学键为碱基对之间的氢键；每个脱氧核糖(除两端外)连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接；在DNA分子的一条单链中相邻的碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连接；若碱基对数为n，则氢键数为2n3n；若已知A有m个，则氢键数为3nm。3DNA分子的结构特点(1)稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。(2)多样性：DNA分子中碱基对(或脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样，构成了DNA的多样性遗传信息的多样性生物多样性。(3)特异性：每种DNA有别于其他DNA
7、的特定的碱基排列顺序。巧学助记DNA分子结构的“五、四、三、二、一”活学活用1下面为含有四种碱基的DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是() 【导学号：77782081】A有可能是碱基AB和相间排列，构成DNA分子的基本骨架C中特有的元素分别是P、C和ND与有关的碱基对一定是ATD该DNA分子含有四种碱基，且A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，因此与有关的碱基对一定是AT，与有关的碱基对一定是GC，但无法确定具体是哪一种碱基。DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的，应为图中的。中特有的元素是P，中特有的元素是N，而C并不是所特有的，中也含有C。2下列关于DNA分子结
8、构的叙述，正确的是()A每个DNA分子都是以4种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的单链结构BDNA分子中的每个磷酸均连接着两个脱氧核糖和一个碱基CDNA分子一条链上的相邻碱基通过“磷酸脱氧核糖磷酸”相连D双链DNA分子的两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对DDNA分子是以4种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连，C错误；DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，因此两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对，D正确。DNA分子碱基比率的计算背景材料碱基
9、互补配对原则：AT，GC，如图所示。思考交流1两条链之间碱基有什么数量关系？整个DNA分子中嘌呤和嘧啶有什么数量关系？提示： 一条链中的A和另一条链中的T相等，可记为A1T2，同样：T1A2，G1C2，C1G2。整个DNA分子中AT，GC。因此，嘌呤总数与嘧啶总数相等，即AGTC。答案：A1T2，T1A2，G1C2，ClG2。整个DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等。2设在双链DNA分子中的1号链上A1T1n%，则2号链上A2T2的比例为多少？整个DNA分子中AT的比例又是多少？据此，你有什么结论？提示：因为A1T2，A2T1，则：A1T1T2A2n%。整个DNA分子中：ATn%。即在双链DNA
10、分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链上及整个DNA分子中都相等。答案：T2A2n%；整个DNA分子中：ATn%；互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。3若1号链上：m，则2号链上的比例为多少？据此，你有什么结论？提示：分析m，所以互补链上。即在双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。答案：；在双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。4某DNA分子中AT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多少？提示：整个DNA中的AT占整个
11、DNA分子碱基总数的44%，则GC占整个DNA分子碱基总数的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GC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%。答案：35%归纳总结 1DNA碱基比例计算的相关规律(1)规律一：一个双链DNA分子中，AT、CG，则AGCT，即“嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”。注意：一个双链DNA分子中，AT与CG不一定相等，而且一般都不相等。(2)规律二：
12、在双链DNA分子中，AT或CG在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中AT或CG所占的比例。由图知：A1T1G1C1m，A2T2G2C2m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。因为A1T2、T1A2，则A1T1A2T2，AT(A1T1)(A2T2)，(3)规律三：在DNA双链中，一条单链的的值与另一条互补单链的的值互为倒数关系。简记为“不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒数”。注意在整个DNA分子中该比值等于1。(4)规律四：DNA双链中，一条单链的的值，与另一条互补链的的值是相等的，也与整个DNA分子中的的值是相等的。注意综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。(5)规律五：不同生物的D
13、NA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(AT)/(CG)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。(6)规律六：若b%，则%。(7)规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。易错提醒：碱基数量计算的两个易错点(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。活学活用1下面四个DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中、一条单链与其互补链碱基数目比值的关系图中，不正确的是()C本题主要考查对DNA分子碱基互补配对原则的理解。双链DNA分
14、子中，(AC)/(TG)一定等于1，故A项正确；在DNA分子中，存在(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)(AT)/(GC)，故B项、D项正确；当一条链中存在(A1C1)/(T1G1)1时，其互补链中存在(A2C2)/(T2G2)(T1G1)/(A1C1)1，C项错误。2某双链DNA分子中AT占整个DNA分子碱基总数的38%，其中一条a链上的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()A41%B38%C28%D21%A在整个DNA分子中，AT38%，则GC62%。在a链上GC62%，由G21%，推知C62%21%41%。根据碱基互补配对原则
15、，在b链上G41%。【方法规律】关于碱基含量计算的“两点两法”(1)“两点”为两个基本点。A与T配对，G与C配对(AT，GC)。双链DNA分子中，嘌呤总数嘧啶总数1/2碱基总数(AGTC)。(2)“两法”为双链法和设定系数法。用两条直线表示DNA分子的双链结构即为双链法。设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。当 堂 达 标固 双 基1下列有关DNA分子结构的叙述，错误的是()A双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团BDNA的一条单链上相邻的碱基之间通过氢键连接C嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定DDNA分子两条链反向平行BDNA每条脱氧核苷酸链的一端有一
16、个游离的磷酸基团，双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团，A正确；一条单链上相邻碱基通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖相连，B错误；碱基互补配对原则中，A与T配对、G与C配对，C项正确；DNA双螺旋结构是由两条反向平行的脱氧核苷酸链构成的，D项正确。2关于DNA分子结构的叙述，正确的是()A组成双链DNA分子的脱氧核苷酸可以只有1种B脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基C双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的D双链DNA分子中，ATGCC根据碱基互补配对原则，组成双链DNA分子的脱氧核苷酸至少有2种，其中的五碳糖为脱氧核糖；位于DNA分子长链结束部位的每个脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱
17、基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，有AGTC。3某双链DNA分子一条链上的(AT)/(GC)的值为0.3，则在整个DNA分子中ATGC为()A1111B2233C331010D101033C某双链DNA分子一条链上的(AT)/(GC)的值为0.3，则另一条链上的(AT)/(GC)的值也为0.3。又因AT、CG，故在整个DNA分子中ATGC331010，C项正确。4下图为某同学在学习DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(其中代表磷酸)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是()【导学号：77782082】A甲说：该图没
18、有什么物质和结构上的错误B乙说：该图有一处错误，就是U应改为TC丙说：该图有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖D丁说：如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的C图中有三处错误，错误一：组成DNA分子的五碳糖应该是脱氧核糖，所以图中的核糖应改为脱氧核糖。错误二：碱基应为A、T、G、C四种，图中的U应改为T。错误三：单链中脱氧核苷酸之间的连接形式不应该是磷酸与磷酸之间，而是在磷酸与脱氧核糖之间。5如图为DNA片段的结构图，请据图回答：(1)图甲是DNA片段的_结构，图乙是DNA片段的_结构。(2)填出图中部分结构的名称：_、_。(3)从图中可以看出，DNA分子中的_和_交替连接排列在外侧，构成基本骨
19、架。(4)连接碱基对的是_，碱基配对的方式如下：即_与_配对；_与_配对。(5)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_结构。解析(1)从图中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面结构，而乙表示的是DNA分子的立体(空间)结构。(2)图中表示的是一条脱氧核苷酸单链片段，而表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从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)根据图甲可以判断：组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反
20、向平行的；从图乙可以看出组成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)反向平行规则的双螺旋核心语句归纳1DNA分子的双螺旋结构(1)两条链反向平行。(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列于外侧，构成基本骨架。(3)碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。2双链DNA分子中，嘌呤碱基数嘧啶碱基数，即AGTC。3互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。4非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，而在整个DNA分子中比值为1。5在DNA分子中，含GC碱基对越多的DNA分子相对越稳定。
