高中生物第3章 第2節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)

第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)

1.生命觀念：基于對DNA的結(jié)構(gòu)特點的理解.形成結(jié)

1.概述DNA結(jié)構(gòu)的主要特點。

學(xué)

素構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念.

習(xí)

2.通過對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建過程的交流和討論.養(yǎng)

目

要2.科學(xué)思維：理解DNA分子結(jié)構(gòu)中的相關(guān)計算。

標

認同交流合作、多學(xué)科交叉在科學(xué)發(fā)展中的作用。求

3.科學(xué)探究：動手制作模型,培養(yǎng)觀察能力、動手能

3.制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

力及空間想象力。

一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

r梳理教材知識?夯實基礎(chǔ)」

1.構(gòu)建者：美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克。

2.過程

DNA以4種脫氧核件酸威爾金斯和富蘭克林提

為單位連接成長鏈供的DNA衍射圖-

|構(gòu)建模型1|雙螺旋和三螺旋

否定'A

查哥夫提出DNA分子堿基

的數(shù)量特點：A=T,G=C

|構(gòu)建模型2|雙螺旋：脫鈍核糖一磷酸骨架在外部，堿

基在內(nèi)部，A與工配對，G與g配

對.DNA分子毓

r思考延伸拓展?強化素養(yǎng)」

探究DNA的兩條單鏈之間的連接方式：

(l)DNA的兩條單鏈由位于內(nèi)側(cè)的堿基連接而成還是由“脫氧核糖一磷酸”的基本骨架連接

而成？請結(jié)合以下文字資料及生物膜的流動鑲嵌模型，判斷模型1、2中哪一個是科學(xué)的？

資料一喋吟和喀”定堿基具有疏水性，脫氧核糖和磷酸具有親水性。

資料二生物膜的流動鑲嵌模型

蛋白質(zhì)分子

請判斷：在科學(xué)的模型下畫“，反之畫“X”。

模型1模型2

V

(2)兩條鏈中的堿基排列在內(nèi)側(cè)，是相同的堿基兩兩相連嗎?

請結(jié)合以下資料進行分析：

資料三DNA螺旋的直徑是固定的，均為2nm。

資料四嘿吟和啥嚏的分子結(jié)構(gòu)圖

o

II

Hq、c/C、N/H

III

H/C,N/CN。

H

腺喋吟胸腹喀噴

NH2

H、c/\

II1

H/C\N^C^O

H

胞喀噫

結(jié)論：不是相同的堿基兩兩相連，應(yīng)是嗯吟與口密咤相連。

(3)請根據(jù)查哥夫堿基數(shù)據(jù)表猜測應(yīng)是哪兩種堿基配對？

堿基的相對含量

來源

腺喋吟A鳥喋嶺G胞喘唾C胸腺喀呢T

人30.919.919.829.4

牛27.922.722.127.3

酵母菌31.318.717.132.9

結(jié)合分支桿菌15.134.935.414.6

結(jié)論：A與T配對，G與C配對。

二、DNA的結(jié)構(gòu)

「梳理教材知識?夯實基礎(chǔ)」

雙螺旋結(jié)構(gòu)特點

(l)DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA的一條單

鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，稱作5'一端,另一端有一個羥基(一OH),

稱作3'—端，兩條單鏈走向相反，一條單鏈是從5'一端到3'一端的，另一條單鏈是從3'

一端到5'一端的。

(2)DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架：堿基排列在內(nèi)側(cè)。

(3)兩條鏈上的堿基通過氫鋌連接成堿基對，并且堿基配對具有一定規(guī)律：A(腺喋吟)一定與

T(胸腺喀咤)配對，G(鳥喋吟)一定與C(胞/嚏)配對。堿基之間的這種一一對應(yīng)的關(guān)系，叫作

堿基互補配對原則。

I■辨析易錯易混?練前清障」

(l)DNA中A與T堿基對所占的比例越高，該DNA穩(wěn)定性越強()

(2)一個DNA分子中1個磷酸均與2個脫氧核糖相連()

(3)DNA兩條鏈上的堿基通過氫鍵相連()

(4)每個DNA分子中，脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)()

答案⑴X(2)X⑶J(4)7

【易錯警示】準確辨析DNA結(jié)構(gòu)中的數(shù)量、位置關(guān)系及連接方式

每個DNA片段中，1個磷酸(脫氧核糖)與1個

或2個脫氧核糖(磷酸)相連

每個DNA片段中，游離的磷酸基團有2個

(1)數(shù)量關(guān)系

A與T間有兩個氫鍵，G與C間有三個氫鍵

脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)

單鏈中相鄰堿基：通過脫氧核糖一磷酸一脫氧核

(2)|位置關(guān)系(糖連接

互補鏈中互補配對的堿基：通過氫鍵相連

?力了氧鍵:連接互補鏈中的互補配對的堿基

(3)匕__磷酸二酯鍵：連接單鏈中相鄰的兩個脫氧核甘酸

r思考延伸拓展?強化素養(yǎng)」

回答有關(guān)堿基互補配對原則應(yīng)用的問題：

[鏈，—3——

2鏈T玄2

設(shè)DNA一條鏈為1鏈，互補鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補配對原則可知，AI=T2,A2=TI,GI

=Cz，G2=CIO

請據(jù)此完成以下推論：

(DA1+A2—T1+T2;Gi+G?—C1+C20

即：雙鏈中A=T，G=C,A+G=T+C=A+C=T+G=1(A+G+T+C)o

規(guī)律一：雙鏈DNA分子中喋吟堿基總數(shù)等于喀嚏堿基總數(shù)，任意兩個不互補堿基之和為堿

基總數(shù)的一半。

(2)AI+TI=A2+T2;G-G2+C2。

fA.-4-T,=失A-J-9TO=2A君4-T(N為相應(yīng)的堿基總數(shù))

/V1IV2/V

C]+G]C2+G2C+G

N]N?N

規(guī)律二:互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等，簡記為“補則等”o

(3)誓今與與的關(guān)系是互為倒教。

11-TVJ112?VJ2

規(guī)律三：非互補堿基之和的比值在兩條互補鏈中互為倒數(shù)，簡記為“不補則倒”。

A.AcA1

（4）若所="，范=從則R=，m+8）。

規(guī)律四：某種堿基在雙鏈中所占的比例等于它在每一條單鏈中所占比例和的一半。

三、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

r梳理教材知識?夯實基礎(chǔ)」

i.材料用具

曲別針、泡沫塑料、紙片、扭扭棒、牙簽、橡皮泥、鐵絲等。

2.制作過程

從DNA的基本組成物質(zhì)磷酸、脫氧核糖、含氮堿基的代表物開始，通過訂書釘連接成基本

單位——脫氧核甘酸模型，然后把“脫氧核甘酸”按一定的堿基順序依次穿在鐵絲上構(gòu)成一

條“脫氧核甘酸鏈”，用同樣方法制作另一條，再按堿基互補配對方式用訂書釘連接兩條鏈,

最后旋轉(zhuǎn)。

r思考延伸拓展?強化素養(yǎng)」

1.DNA只含有4種脫氧核甘酸，它為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息？

提示堿基排列順序的千變?nèi)f化，使DNA儲存了大量的遺傳信息。

2.DNA是如何維系它的遺傳穩(wěn)定性的？

提示兩條鏈上的堿基之間的氫鍵維持了雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定等。

_______________________梳理網(wǎng)絡(luò)要語必背_________________________

-材料

|DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建人制作DNA

1用具1

雙螺旋結(jié)-

|c、H、O、N、p|~|組成元素卜r

構(gòu)模型

DNA制作

1脫氧核計酸□基本單位1■-方法

的結(jié)構(gòu)-1

兩條鏈、反向平行堿基互補配對原

外側(cè):脫氧核糖DNA的雙」則的應(yīng)用

一1螺旋結(jié)構(gòu)「

和磷酸交替連接

內(nèi)側(cè)：堿基間有氫

鍵，堿基互補配對

1.DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈接反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

2.DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。

3.兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，A一定與T配對，G一定與C配對，堿基之間

的這種一一對應(yīng)的關(guān)系，叫作堿基互補配對原則。

隨堂演練知識落實

1.沃森和克里克制作的著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型屬于哪一種模型（)

A.化學(xué)模型B.物理模型C.概念模型D.數(shù)學(xué)模型

答案B

2.下列關(guān)于DNA化學(xué)組成的說法正確的有()

①基本組成單位是脫氧核甘酸②基本組成單位是核糖核甘酸③五碳糖是核糖④五碳糖

是脫氧核糖⑤含氮堿基有A、T、G、C四種⑥含氮堿基有A、U、G、C四種

A.①?@B.②③⑤

C.②③⑥D(zhuǎn).①④⑤

答案D

解析DNA的基本組成單位是脫氧核普酸，①正確：RNA的基本組成單位是核糖核普酸，

②錯誤；組成RNA的五碳糖是核糖，③錯誤；組成DNA的五碳糖是脫氧核糖，④正確；組

成DNA的含氮堿基有A、T、G、C四種，⑤正確、⑥錯誤。故選D。

3.下列有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，錯誤的是()

A.雙鏈DNA分子中含有兩個游離的磷酸基團

B.DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在內(nèi)側(cè)

C.嚶吟堿基與喀咤堿基的結(jié)合保證了DNA分子空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定

D.DNA分子兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)

答案B

解析雙鏈DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)。

4.設(shè)某雙鏈DNA的堿基為皿對，其中腺口票吟為x個，那么胞喀噬的個數(shù)為()

A.(m—x)f2B.(2m—x)/2

C.(m一2x)/2D.m-x

答案D

解析已知某雙鏈DNA中有堿基機對，即堿基數(shù)為2”?個，其中A為x個，則根據(jù)堿基互

補配對原則，T=A=x個，C=G=(2w—2x)/2=/n—Xo

5.下圖是制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的過程圖，請回答下列問題：

(1)在制作模型前進行的設(shè)計中，甲處應(yīng)考慮具備一種材料，它們分別是；

其中五邊形材料表示.

(2)乙表示的物質(zhì)是,a位置的元素是。制作一個乙用到了種材料。

(3)由乙連接成丙的過程，需考慮的主要有：兩條鏈中五邊形材料的頂角應(yīng)呈_______(填“同

向”或“反向”)關(guān)系；若一條鏈的下端是磷酸基團，則另一條鏈的上端應(yīng)該是，

這樣制作的目的是體現(xiàn)DNA雙鏈的特點。

(4)丙到丁過程體現(xiàn)了DNA分子的特點，丁中排在外側(cè)的物質(zhì)是o

答案（1）6磷酸、脫氧核糖、四種堿基脫氧核糖（2）脫氧核甘酸氧3（3）反向磷酸

基團反向平行（4）（雙）螺旋交替連接的脫氧核糖和磷酸

課時對點練

IA組基礎(chǔ)對點練】

題組一DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建及制作

1.（2019-河北張家口高一下期末）下列表示某同學(xué)制作的脫氧核甘酸結(jié)構(gòu)模型（表示脫氧

核糖、口表示堿基、①表示磷酸基團），其中正確的是（

答案C

解析DNA分子中不含堿基U,A錯誤；磷酸和含氮堿基都連接在脫氧核糖上，且分別位于

脫氧核糖的兩側(cè)，B、D錯誤。

2.下列關(guān)于沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的敘述，錯誤的是（）

A.沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是建立在DNA是以4種脫氧核苜酸為單位連接

而成的長鏈的基礎(chǔ)上，這4種脫氧核甘酸分別含有A、T、G、C4種堿基

B.威爾金斯和富蘭克林通過對DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，得出DNA呈雙螺旋結(jié)構(gòu)

C.沃森和克里克曾嘗試搭建了多種模型，但都不科學(xué)

D.沃森和克里克最后受“腺喋吟（A）的量總是等于胸腺喀咤（T）的量；鳥喋吟（G）的量總是等

于胞喀咤（C）的量”的啟發(fā)，構(gòu)建出科學(xué)的模型

答案B

解析沃森和克里克以DNA衍射圖譜及有關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)，B錯誤。

3.在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型搭建實驗中，如果用一種長度的塑料片代表A和G,用另一長度

的塑料片代表C和T,用訂書釘代表氫鍵，由此搭建而成的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（）

A.粗細相同，A與T之間3個釘，C與G之間2個釘

B.粗細相同，A與T之間2個釘，C與G之間3個釘

C.粗細不同，A與T之間3個釘，C與G之間2個釘

D.粗細不同，A與T之間2個釘，C與G之間3個釘

答案B

解析在DNA分子中，A一定與T配對，C一定與G配對，用一種長度的塑料片代表A和

G,用另一長度的塑料片代表C和T,則DNA的粗細相同。A與T之間有兩個氫鍵，G和C

之間有三個氫鍵，依題意，A與T之間以及C與G之間分別釘2個釘、3個釘。

4.在制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時，會發(fā)現(xiàn)制成的DNA分子的平面結(jié)構(gòu)像一架“梯子”，

那么組成這架“梯子”的“扶手”、“扶手”間的“階梯”、連接“階梯”的鍵依次是（）

①磷酸和脫氧核糖②氫鍵③堿基對④肽鍵

A.①②?B.①③?C.③①@D.①③④

答案B

5.（2020?遼寧師大附中月考）所謂“DNA指紋”，就是把DNA作為像指紋那樣的獨特特征

來識別不同的人。DNA指紋鑒定技術(shù)的依據(jù)是不同人的DNA中不同的（）

A.堿基種類B.脫氧核糖排列順序

C.磷酸排列順序D.堿基排列順序

答案D

解析每個DNA分子中都含有A、T、C、G4種堿基，即不同DNA分子中的堿基種類相同，

A項錯誤；磷酸、脫氧核糖的排列順序是不變的，它們交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成DNA的

基本骨架，B、C項錯誤。

題組二DNA的結(jié)構(gòu)

6.在DNA的一條單鏈中，相鄰的堿基A與T是通過下列哪種結(jié)構(gòu)連接起來的（）

A.氫鍵B.脫氧核糖一磷酸一脫氧核糖

C.肽鍵D.磷酸一脫氧核糖一磷酸

答案B

7.下圖表示某同學(xué)制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的一個片段。其中存在的錯誤有（）

/0、

核糖

核瓶

A.3處B.5處C.7處D.8處

答案C

解析組成DNA的五碳糖為脫氧核糖（共4處錯誤）；構(gòu)成DNA的堿基中不含尿喀噫；腺喋

吟通過兩個氫鍵與胸腺嚎唉配對；胞。密噫通過三個氫鍵與鳥喋吟配對，共7處錯誤。

8.DNA由反向平行的兩條脫氧核甘酸長鏈組成。如果DNA的一條鏈上某堿基序列是5'-

AGCTGCG-3',則另一條鏈與之配對的部分是（）

A.5'-CGCAGCT—3'B.5'-TCGACGC-3'

C.5'-AGCTGCG-3zD.5'-GCGTCGA_3/

答案A

9.下列有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的敘述，錯誤的是（）

A.DNA的基本骨架排列在外側(cè)

B.DNA具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)

C.DNA中，A與U配對，C與G配對

D.遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序中

答案C

解析DNA中，A與T配對，C與G配對，C錯誤。

10.如圖是DNA的局部結(jié)構(gòu)示意圖，請據(jù)圖回答：

（I）圖中有種堿基，有一個完整的脫氧核甘酸單位，有一個游離的磷酸基團。

（2）從主鏈看，DNA的兩條單鏈方向；從堿基關(guān)系看，兩條單鏈上的堿基

（填“相同”或“互補”）。

（3）圖中的1、2是,3是,4、5是,若該DNA片段中

的這些結(jié)構(gòu)可任意替換，則可形成種不同的DNA片段。

答案（1）242（2）反向平行互補（3）磷酸基團脫氧核糖含氮堿基4

【B組綜合強化練】

11.（2019?陜西西安長安一中高二期末）某同學(xué)要制作一個DNA片段模型，現(xiàn)準備了15個堿

基A塑料片、8個堿基T塑料片、40個脫氧核糖塑料片和40個磷酸塑料片，已有堿基數(shù)不

再增加，為了充分利用現(xiàn)有材料?，還需準備堿基C塑料片（）

A.8個B.24個C.16個D.12個

答案D

解析DNA分子的基本組成單位是脫氧核苔酸，1分子脫氧核甘酸由1分子磷酸、1分子脫

氧核糖和1分子含氮堿基組成，所以40個脫氧核糖和40個磷酸的塑料片能形成20個脫氧核

苔酸對，即20個堿基對。在雙鏈DNA分子中，堿基之間的配對遵循堿基互補配對原則，即

A=T、G=C,所以15個堿基A塑料片、8個堿基T塑料片能形成8個A—T堿基對，且已

有堿基數(shù)量不再增加。因此，為了充分利用現(xiàn)有材料，還需準備12個堿基C塑料片，以形

成12個C—G堿基對。故選D。

12.某生物的堿基組成是喋吟堿基占堿基總數(shù)的60%,嚏咤堿基占堿基總數(shù)的40%,則它不

可能是（）

A.棉花B.綿羊

C.T2噬菌體D.煙草花葉病毒

答案c

解析棉花和綿羊體內(nèi)有DNA和RNA,其嚓吟堿基數(shù)與喀噫堿基數(shù)不一定相等：煙草花葉

病毒只含單鏈RNA,喋吟堿基數(shù)和喀。定堿基數(shù)不一定相等；而T2噬菌體只含雙鏈DNA,其

喋吟堿基數(shù)和啜噫堿基數(shù)一定相等。

13.如圖所示為DNA的結(jié)構(gòu)示意圖，對該圖的正確描述是（）

A.②和③相間排列，構(gòu)成了DNA的基本骨架

B.①②③構(gòu)成一個胞喀咤脫氧核甘酸

C.④所指堿基占的比例越大，DNA越穩(wěn)定

D.DNA中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T

答案D

解析DNA的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的，A錯誤：②③⑨組成一個胞喀

噫脫氧核甘酸，B錯誤；氫鍵越多，DNA越穩(wěn)定，A與T之間有2個氫鍵，C與G之間有

三個氫鍵，因此C與G所占比例越大，DNA越穩(wěn)定,C錯誤；根據(jù)堿基互補配對原則，⑤⑥⑦⑧

依次代表A、G、C、T,D正確。

14.在一個雙鏈DNA中，堿基總數(shù)為〃?，腺喋吟堿基數(shù)為〃，G與C之間形成3個氫鍵，A

與T之間形成2個氫鍵。則下列有關(guān)敘述正確的是（）

①脫氧核甘酸數(shù)=磷酸數(shù)=堿基數(shù)=機

②堿基之間的氫鍵數(shù)為（3〃?-2〃）/2

③一條鏈中A+T的數(shù)量為n

@G的數(shù)量為m-n

A.①②?④B.②@④C.③?D.①②③

答案D

解析每個脫氧核昔酸分子都含有一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子堿基，所以脫氧核

昔酸數(shù)=磷酸數(shù)=堿基數(shù)=機，①正確；因為A和T之間有2個氫鍵、C和G之間有3個氫

鍵，根據(jù)堿基互補配對原則，A=T=",則C=G=（m—2"）/2,所以堿基之間的氫鍵數(shù)為2〃

+3（機一2〃）/2=（3加-2〃）/2,②正確，④錯誤；雙鏈DNA中，A=T=〃，則根據(jù)堿基互補配

對原則，一條鏈中A+T的數(shù)量為"，③正確。故選D。

15.分析一個DNA分子時，發(fā)現(xiàn)含有30%的腺喋吟脫氧核甘酸，因此可知該分子中一條鏈

上鳥喋吟含量最大值可占此鏈堿基總數(shù)的（）

A.20%B.30%C.40%D.70%

答案C

16.分析某生物的雙鏈DNA分子，發(fā)現(xiàn)腺噂吟與胸腺喀咤之和占全部堿基的64%,又知一

條鏈上的腺喋吟占該鏈全部堿基的30%,則另一條鏈中腺喋吟占整個DNA分子堿基的比例

是（）

A.17%B.32%C.34%D.50%

答案A

解析腺喋吟與胸腺喀噫之和占全部堿基的64%,則二者之和在一、條鏈中的比例也是64%,

又知一條鏈中腺。票吟占該鏈全部堿基的30%,所以這一條鏈中胸腺啥唉占該鏈全部堿基的

64%-30%=34%,另一條鏈中腺噂吟占該鏈全部堿基的34%,占整個DNA分子堿基的17%。

17.某研究小組測定了多個不同雙鏈DNA的堿基組成，根據(jù)測定結(jié)果繪制了DNA的一條單

鏈與其互補鏈、一條單鏈與其所在DNA中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖