1、第2节DNA分子的结构学 习 目 标核 心 素 养1.了解科学家构建模型的研究历程。2.理解并掌握DNA分子的结构特点，并掌握有关的计算规律。3.学习制作DNA双螺旋结构模型。1.领悟模型建构在研究中的应用，体会持之以恒的科学精神。2.通过动手制作模型，培养观察能力，动手能力及空间想象能力等，形成结构与功能观。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
2、1结构图示2图示解读基本组成元素C、H、O、N、P组成物质碱基，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)一定与鸟嘌呤配对判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型过程中，碱基配对方式经历了相同碱基配对到嘌呤与嘧啶配对的过程。()2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。()3在DNA分子中一定存在如下关系：C=T，A=G。()4双链DN
3、A分子中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。()提示：1.2U(尿嘧啶)只在RNA中含有，DNA中含有的是T(胸腺嘧啶)。3在DNA分子双链上，A和T配对，C与G配对，一定存在的关系：AT，GC。4双链DNA分子中大多数磷酸与2个五碳糖连接，但位于末端的磷酸只与1个五碳糖连接。DNA分子的结构问题探究1DNA中的N、P分别存在于脱氧核苷酸的哪一组成成分中？提示：N存在于含氮碱基中，P存在于磷酸基团中。2DNA若进行初步水解和彻底水解，则产物分别是什么？提示：初步水解的产物是4种脱氧核糖核苷酸；彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。归纳总结 1DNA分子的结构(1)DNA单链：脱氧核苷酸分子连
4、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。2DNA分子的结构特性(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(脱氧核苷
5、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”1如图是某DNA片段的结构示意图，下列叙述正确的是()A构成一个脱氧核苷酸BDNA中AT含量高时稳定性较高C磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA的基本骨架Da链、b链方向相同，a链与b链的碱基互补配对Ca链、b链方向相反，构成一个脱氧核苷酸，A错误；碱基A和T之间有两个氢键，碱基G和C之间有三个氢键，因此GC含量高的DNA分子的相对稳定性较高，B错误；磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA的基本骨架，C正确；DNA的两条链方
6、向相反，a链与b链的碱基互补配对，D错误。2.如图是人体细胞中某DNA片段结构示意图。有关叙述正确的是()A图中X代表磷酸基团，A代表腺苷BDNA的基本骨架是N所示的化学键连接的碱基对C每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基DDNA双链中，嘌呤总数等于嘧啶总数D图中A代表腺嘌呤，A项错误；脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA的基本骨架，B项错误；每条链3端的脱氧核糖上连着一个磷酸，C项错误；DNA双链中，嘌呤与嘧啶配对，嘌呤总数等于嘧啶总数，D项正确。DNA分子碱基比率的计算1.碱基互补配对原则AT，GC，如图所示。2有关推论(1)规律一：一个双链DNA分子中，AT、CG，则AGCT，即“嘌呤碱
7、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：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，
8、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DNA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。1下列有关DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中、一条单链与其互
9、补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是()ABCDC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、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在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的54%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的22%，胸腺嘧啶占28%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的()A24%、26%B22%
10、、28%C27%、23% D20%、30%A已知双链DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的54%，即AT54%，则AT27%，CG50%27%23%。又已知一条链上的胞嘧啶占该链碱基总数的22%、胸腺嘧啶占28%，即C122%，T128%，根据碱基互补配对原则，C(C1C2)2，所以C224%，同理T226%。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳1.DNA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，排列在外侧，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，嘌呤数嘧啶数，即AGTC。3.互补碱基之和的比例在DN
11、A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。1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()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在DNA分子结构构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱，A错误；查哥夫发现了A的量总是等于T的量、
12、C的量总是等于G的量，沃森和克里克在此基础上提出了A与T配对、C与G配对的正确关系，并构建了DNA分子的双螺旋结构模型，B正确，C、D错误。2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()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，
13、中也含有C。3某双链DNA分子一条链上(AT)/(GC)的值为0.3，则在整个DNA分子中ATGC为()A1111 B2233C331010 D101033C某双链DNA分子一条链上(AT)/(GC)的值为0.3，则另一条链上(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%
14、，推知C62%21%41%。根据碱基互补配对原则可知，在b链上G41%。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
15、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教材课后习题(教师用书独具)一、基础题1胞嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶脱氧核糖磷酸(胸腺嘧啶)脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片段2C3.B二、拓展题AGTCAGTCTGACTCAG相等50%