高中生物 第3章 第2節(jié) DNA的結構學案 新人教版必修第二冊

第2節(jié)DNA的結構

學習目標

1.總結DNA結構的主要特點，初步形成遺傳物質結構與功能相統(tǒng)一的觀點。(生命觀

念)2.嘗試制作DNA分子的雙螺旋結構模型，領悟模型方法在科學研究中的作用。(科學

探究)

軟目⑥?q圓

一、DNA雙螺旋結構模型的構建

威爾金斯和富蘭克林DNA的結構單位：4種脫氧核甘酸，

提供的DNA衍射圖譜分別含有A、T、C、G四種堿基

I_______?i—

i

沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋結構

1

嘗試建［雙螺旋

立模型1三螺旋

1

失敗r查哥夫提出DNA分

I，廠1子中A=T,G=C

重新建構模型：磷酸一脫氧核糖骨架在處，

堿基在內，且讓A與工配對，G與&配對

-I-

形成DNA雙螺旋結構模型

二、DNA的結構

1.雙螺旋結構的特點

(l)DNA是由兩條鏈構成的,這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。

(2)DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側，構成基本骨架；堿基排列在內

側。

(3)兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。堿基配對具有一定的規(guī)律：上一定與T配

對，蟲一定與C配對。堿基之間這種一一對應的關系，叫作堿基互補配對原則。

2.寫出下圖中各部分的名稱

5'3'

①胸腺喀咤⑴;②脫氧核糖;③磷酸;④堿基對;⑤腺喋吟(A)；⑥鳥喋吟(G)；⑦胞

口密端

三、制作DNA雙螺旋結構模型

1.目的要求

(1)通過制作DNA雙螺旋結構模型，加深對DNA結構特點的認識和理解。

(2)進一步理解和掌握DNA的結構。

(3)理解堿基互補配對原則。

2.材料用具：曲別針、泡沫塑料、紙片、扭扭棒、牙簽、橡皮泥、鐵絲等常用物品,

都可用作模型制作的材料。

3.制作DNA雙螺旋模型。

》仍合?福袋碘重拓展?破能力.

知識點一DNA的結構剖析

■深化旗展難點深度剖析

1.利用數(shù)字“五、四、三、二、一”巧記DNA的結構

五種四種三種小二條一種空

————

元素堿基分子K鏈間結構

J___.....J....一……一…一J.

C、H、0、：?A.G、?脫氧核糖、'脫氧核并規(guī)則的雙

N、P：C.T磷酸、堿基七酸雙鏈螺旋結構

2.解讀DNA結構模型的三個關鍵

每個DNA片段中，游離的磷酸基團有2個，

這一端稱為5'端；

A—T堿基對之間有兩個氫鍵，G—C堿基對之

(脫間氧有核三糖個數(shù)氫=鍵磷；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

⑵-氧核糖連接；

.互補鏈中相鄰堿基通過氫健相連

f氫鍵：連接互補鏈中相鄰的堿基；

(3)|化學鍵磷酸二酯鍵：連接單鏈中相鄰兩個脫氧核

［甘酸的脫氧核糖和磷酸

3.DNA的特性

(1)特異性：每種DNA都有區(qū)別于其他DNA的特定的堿基排列順序。

(2)穩(wěn)定性：①DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變；②兩條鏈間堿基互補配對

的方式不變。

(3)多樣性：不同DNA中脫氧核甘酸的數(shù)量不同，排列順序多種多樣?！▊€堿基對構成

的DNA分子中，排列順序有4"種。

［典題⑥關命題熱點突破

1.(2019?濱州高一檢測)下列關于DNA結構的敘述，不正確的是()

A.每個DNA中通常都含有四種脫氧核甘酸

B.DNA的兩條鏈反向平行

C.DNA兩條鏈上的堿基以氫鍵相連，A與T配對，G與C配對，且A—T之間有兩個氫

鍵

D.每個脫氧核糖上均連接著一個磷酸和一個堿基

解析：選D。通常情況下，DNA分子中每個脫氧核糖上連接兩個磷酸和一個堿基，位于

兩條鏈兩端的脫氧核糖連接著一個磷酸和一個堿基，D錯誤。

2.下圖表示某同學在制作DNA雙螺旋結構模型時，制作的一條脫氧核甘酸鏈，下列表

述不正確的是()

A.能表示一個完整脫氧核甘酸的是圖中的a或b

B.圖中與每個五碳糖直接相連的堿基只有1個

C.相鄰脫氧核昔酸之間通過化學鍵②連接起來

D.從堿基上看，缺少的堿基是T

解析：選A。題圖中只有a表示的是一個完整的脫氧核甘酸，A錯誤；題圖中與五碳糖

直接相連的堿基只有.1個，B正確：②表示的是磷酸二酯鍵，相鄰的脫氧核甘酸通過此鍵相

連接，C正確；脫氧核甘酸中的堿基共有4種，即A、G、C、T,D正確。

知識點二DNA中的相關計算

［深化?展

結合DNA雙螺旋結構模型的特點，歸納DNA中的有關計算規(guī)律。

A丁GC

1111

1111

-!~~：——!——；—2鏈

TACG

1.以DNA雙鏈為研究對象時堿基數(shù)量的關系

(DA、T、G、C的關系：A=T,G=C。

⑵非互補堿基和之比：(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1。

結論：DNA中非互補堿基之和相等。

2.以DNA單鏈為研究對象時堿基數(shù)量的關系

(1)AI=T2,G1=C2,C1=G2,TI=A20

⑵若1鏈中(Ai+Gj/⑴+G)=血則2鏈中(A2+G2)/12+C2)=l/他

結論：兩鏈間非互補堿基和之比互為倒數(shù)。

3.DNA雙鏈和單鏈中堿基數(shù)量的關系

⑴若雙鏈DNA中的一條鏈上A1+T尸點,則

Ai=T2

=AI+TI=A2+T2=祝，所以A+T=

TI=A2

Al+Az+Tl+Tz成+成

2=痰°

結論：在同一DNA中，單鏈中某互補堿基之和所占的比例與雙鏈中該互補堿基之和所

占的比例相等。

⑵若1鏈中4所占比例為例2鏈中A2所占比例為弱,則整個DNA中A所占比例為（％

+粉/2。

結論：某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的比例等于相應堿基占相應單鏈比例之和的一半。

匚典題頜關,命題那點突破

3.在雙鏈DNA中，有關四種堿基的關系，下列等式中錯誤的是（）

C.A+G=T+CD.A+T=G+C

答案：D

4.若一個雙鏈DNA的G占整個DNA堿基的27%,并測得DNA一條鏈上的A占這個鏈堿

基的18%,則另一條鏈上的A的比例是（）

A.9%B.27%

C.28%D.46%

解析：選C。G占整個DNA堿基的27%,據(jù)堿基互補配對原則可知，G=C=27%,G+C=

54%,那么A+T=l—54%=46%,又因為它的任何一條鏈中A+T=46%,其中一條鏈中的人=

18%,則此鏈中T=46%-18%=28%,另一條鏈中A=28%,C符合題意。

5.某DNA中，胞嗡噬與鳥喋嶺共占堿基總數(shù)的46%,其中一條鏈上腺噂吟占此鏈堿基

總數(shù)的28%,則另一條鏈上腺喋吟占此鏈堿基總數(shù)的百分比為（）

A.46%B.26%

C.54%D.24%

解析：選B。假設這段DNA中分為H鏈和L鏈，據(jù)堿基互補配對原則可知（G“+C“）％=（G

+0）%=總（G+C）%,故G.+G=46%；同理，（如+4）%=仇.+））％=總依+>%,即AI.+TI.

=54%,AM=TL=28%,故AL=54%—28%=26虬B符合題意。

技:法:點:撥

DNA中的堿基計算

解答此類問題分三步

第一步：（1）看清單雙鏈：所求的堿基占單鏈中的比例還是雙鏈中的比例。

⑵看清“個”或“對”：題干中給出的數(shù)量是多少“對”堿基還是多少“個”堿基。

第二步：畫一個DNA簡圖，標出已知和求解，并分析堿基之間的關系。

第三步：根據(jù)堿基互補配對原則及其推論進行解答。

歷典題?提素養(yǎng)?

［隨堂檢測］

1.下面是4位同學拼制的DNA部分平面結構模型，正確的是（）

解析：選Co脫氧核甘酸之間的連接點是在一個脫氧核甘酸的磷酸和另一個脫氧核甘

酸的脫氧核糖之間，A、B錯誤；磷酸分別與兩個脫氧核糖的5號、3號碳原子相連，C正

確，D錯誤。

2.下圖為某同學在學習DNA的結構后畫的含有兩個堿基對的DNA片段(其中代表

磷酸)，下列為幾位同學對此圖的評價，其中正確的是()

A.甲說：“該圖沒有什么物質和結構上的錯誤”

B.乙說：“該圖有一處錯誤，就是U應改為T”

C.丙說：“該圖有三處錯誤，其中核糖應改為脫氧核糖”

D.丁說：“如果說他畫的是RNA雙鏈則該圖就是正確的”

解析：選C。題圖中有三處錯誤，錯誤一：組成DNA分子的五碳糖應該是脫氧核糖，所

以題圖中的核糖應改為脫氧核糖；錯誤二：堿基應為A、T、G、C四種，圖中的U應改為

T；錯誤三：單鏈中脫氧核甘酸之間的連接形式不應該是磷酸與磷酸相連，而是磷酸與脫氧

核糖相連。

3.(2019?昆明高一檢測)某同學制作的DNA雙螺旋結構模型中，在一條鏈中所用堿基

模型A：C：T：G為1：2：3：4,則該模型中四種堿基模型的比例應為()

A.1：2：3：4B.3：4：1：2

C.1：1：1：1D.2：3：2：3

解析：選D。DNA雙鏈中A與T配對，C與G配對，所以己知比例的這條鏈上的A(T)數(shù)

量與另一條鏈上的T(A)數(shù)量相等，C(G)數(shù)量與另一條鏈上的G(C)數(shù)量相等，故另一條鏈中

A、C、T、G數(shù)量之比為3：4：1：2,兩比值對應相加，即得到整個DNA雙鏈中四種堿基數(shù)

量的比例為2：3：2：3,D符合題意。

4.(2019?濟寧高一檢測)某DNA中A+T占整個DNA堿基總數(shù)的44%,其中一條鏈⑸

上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%,那么，對應的另一條互補鏈(b)上的G占DNA分子堿基總數(shù)

的比例是()

A.35%B.29%

C.28%D.17.5%

解析：選D。已知該DNA中A+T占整個DNA堿基總數(shù)的44%,根據(jù)堿基互補配對原則可

知，A=T、G=C,所以A=T=22%,則G=C=50%—22%=28%。又已知-一條鏈(a)上的G占該

鏈堿基總數(shù)的21樂即&=21%,在雙鏈DNA分子中，G=（Gi+Gj/2,故互補鏈（b）上G?=2G

—Gi=35%,則G2占雙鏈堿基總數(shù)的比例為35%/2=17.5%?

5.（2019?煙臺高一檢測）下圖是DNA片段的結構圖，請據(jù)圖回答下列問題：

（1）圖甲表示DNA片段的結構，圖乙表示DNA片段的結構。

（2）填出圖中部分結構的名稱：［2］、［5］o

（3）從圖中可以看出DNA的兩條鏈是由________和交替連接形成的。

（4）連接堿基對的化學鍵是,堿基配對的方式：與配對；

與配對。

（5）從圖甲中可以看出組成DNA的兩條鏈的方向是的，從圖乙可以看出組成

DNA的兩條鏈相互纏繞成規(guī)則的結構。

解析：（1）題圖甲表示DNA的平面結構，圖乙表示DNA的立體（空間）結構。（2）題圖中2

表示一條脫氧核甘酸單鏈片段，而5表示腺噂吟脫氧核甘酸。（3）從題圖甲的平面結構可以

看出，DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側構成了基本骨架。（4）DNA兩條鏈上的

堿基通過氫鍵連接成堿基對，且有一定規(guī)律：A與T配對，G與C配對。（5）根據(jù)題圖甲可以

判斷：組成DNA的兩條脫氧核甘酸鏈是反向平行的；從題圖乙可以看出組成DNA的兩條脫氧

核甘酸鏈相互纏繞成規(guī)則的雙螺旋結構。

答案：（1）平面立體（或空間）（2）一條脫氧核甘酸單鏈片段腺喋吟脫氧核甘酸

（3）脫氧核糖磷酸（4）氫鍵A（腺喋吟）T（胸腺嗓噬）G（鳥喋吟）C（胞n密咤）（5）反

向平行雙螺旋

［課時作業(yè)］

A級?合格考通關區(qū)

1.（2019?連云港高一檢測）脫氧核甘酸的正確組成圖示應為圖中的（）

CT口

AB

CD

解析：選D。堿基應該連接在脫氧核糖的第1號碳原子上，磷酸連接在脫氧核糖的第5

號碳原子上，D正確。

2.某同學制作的堿基對模型如下圖所示，下列對其敘述正確的是（）

A.模型中的圓圈表示磷酸基團

B.模型中的五邊形表示核糖

C.模型中的A和T之間的雙線表示磷酸二酯鍵

D.模型中的A表示腺首

答案：A

3.DNA的基本骨架是（）

A.磷脂雙分子層

B.規(guī)則的雙螺旋結構

C.由脫氧核糖和磷酸交替連接而成

D.堿基的連接

解析：選C。脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成DNA的基本骨架，C符合題

后、O

4.（2019?西安高一檢測）由1對氫鍵連接的脫氧核甘酸，已查明它的結構中有1個腺

噂吟，則它的其他組成成分應是（）

A.3個磷酸、3個脫氧核糖和1個胸腺嚏咤

B.2個磷酸、2個脫氧核糖和1個胞喀咤

C.2個磷酸、2個脫氧核糖和1個胸腺喀咤

D.2個磷酸、2個脫氧核糖和1個尿喘咤

解析：選C。根據(jù)堿基互補配對原則可知，A=T、C=G,則這一對氫鍵連接的脫氧核

甘酸可表示為?回%,可見它的其他組成成分應是2個磷酸、2個脫氧核糖和1個

胸腺喀咤，C符合題意。

5.下表為生物學家在分析大麥、果蠅、豬、牛和人等生物DNA堿基比例時得到的結

果:

生物的種類大麥果蠅豬牛人

A+T

1.211.371.431.311.52

G+C

根據(jù)上表，可獲得的最恰當?shù)慕Y論是（）

A.DNA具有特異性

B.DNA具有多樣性

C.DNA具有遺傳性

D.DNA具有特異性和多樣性

A+T

解析：選D。在雙鏈DNA中，A=T,G=C,但的值因生物種類的不同而不同，每一

U-rC

種生物都有其特定的比值，這就構成了DNA的特異性；不同生物，其比值又不同，這就構

成了DNA的多樣性。

6.（2019?湖南益陽期末）下列四個雙鏈DNA中穩(wěn)定性最差是（）

A.G-C—T-A一A-A一C-C-…一T一T-A-C—G,其中A占25%

B.G—C—T—A—A—C—C----T—T—A—C—G—A,其中T占30%

C.G—C—A—A—C—C-----T—T—A—C—G—T—A,其中G占25%

D.T-A-A-A-C-C-…一G-C-T-T-A-C-G,其中C占30%

解析：選B。DNA中的G、C堿基對的比例越高，該DNA越穩(wěn)定。由題可知，A項DNA中

A=25%,則G=C=25%；B項DNA中T=30%,因此G=C=20版C項DNA中G=C=25%；D項

DNA分子中G=C=30%,故B項的雙鏈DNA分子穩(wěn)定性最差。

7.如果有人給你一種單鏈DNA的樣品，你不相信，于是你對樣品做了核甘酸組成分

析，以下能證明你的樣品一定是單鏈DNA的數(shù)據(jù)是（）

A.38%A,12%C,12%G,38%U

B.22%A,32%C,17%G,29%U

C.22%A,32%C,17%G,29%T

D.38%A,12%C,12%G,38%T

解析：選C。雙鏈DNA中互補配對的堿基數(shù)量一定相等，如果配對堿基數(shù)量不相等則一

定是單鏈DNA,且DNA中不含有堿基U,C符合題意。

8.下列與生物體內核酸分子功能的多樣性無關的是（）

A.核甘酸的組成種類B.核甘酸的連接方式

C.核甘酸的排列順序D.核甘酸的數(shù)量

解析：選B。核酸包括DNA和RNA,兩種物質的功能不同。DNA由4種脫氧核昔酸組成,

RNA由4種核糖核甘酸組成，A不符合題意；核甘酸的數(shù)量和排列順序的不同，決定了核酸

分子結構的多樣性，結構的多樣性決定了功能的多樣性，C、D不符合題意；組成核酸的核

甘酸分子之間都是通過磷酸二酯鍵連接的，B符合題意。

9.某同學用紙片、細線等材料及剪刀、針等工具制作了一個DNA雙螺旋結構模型?；?/p>

答下列與模型制作有關的問題：

（D下圖是該同學剪出來的一些小紙片，若C代表堿基，則A和B分別代表和

O0n

ABC堿基

（2）如果用線段的條數(shù)表示堿基對之間氫鍵的數(shù)目，請用線條連接下列堿基對。

E>23CHS

（3）請畫出含三個脫氧核甘酸的DNA單鏈圖。

解析：（D通常用圓圈表示磷酸，用五邊形表示脫氧核糖，而4種堿基的形狀各不相

同。（2）G和C之間是通過3個氫鍵連接，A和T之間是通過2個氫鍵連接。（3）畫圖時要注

意：脫氧核糖的1號碳原子上連堿基，5號碳原子上連磷酸，3號碳原子上連另一個脫氧核

甘酸的磷酸。

答案：（1）磷酸脫氧核糖

⑵

10.已知多數(shù)生物的DNA是雙鏈的，但也有個別生物的DNA是單鏈的。有人從兩種生物

中提取出DNA分子，分析它們的堿基比例如下，請據(jù)表回答下列問題：

生物ATCG

甲25351921

乙31311919

（D從生物的堿基比例來看，它的DNA的結構應為鏈，是極少數(shù)

病毒才具有的。

（2）從生物的堿基比例來看，它代表著大多數(shù)生物種類DNA的結構，其堿基構

成特點為?

解析：雙鏈DNA的兩條鏈之間由氫鍵相連，堿基之間的連接遵循堿基互補配對原則，

即A=T,G=C,若AWT,GWC,則說明該DNA不是雙鏈，而是單鏈。

答案：（1）甲單（2）乙A=T、G=C

15級?等級考擬戰(zhàn)區(qū)

11.（2019?山東師大附中學模擬）2017年7月，科學家們揭開了關于染色質中DNA的

世紀之謎，首次在人類活細胞的細胞核中實現(xiàn)了3D基因組成像。這項研究可能有助于改寫

DNA結構的教科書模型。下列關于DNA結構的敘述，錯誤的是（）

A.組成DNA的堿基排列在內側，互補鏈間的堿基配對有一定的規(guī)律性

B.脫氧核甘酸的數(shù)目和排列順序決定了DNA的多樣性

C.雙鏈DNA中，若一條鏈的G：T=1：2,則另一條鏈的C：A=2：1

I）.沃森和克里克研究DNA結構時，運用了建構物理模型的方法

答案：C

12.在含有四種堿基的DNA片段中，有腺喋吟a個，占該片段全部堿基的比例為公則

下列有關敘述正確的是（）

A.6W0.5

B.欄0.5

C.胞喀咤為a（l/26-l）個

D.胞嗑咤為6（l/2a-l）個

解析：選C。由題意可知，該DNA片段中含有A、G、C、T四種堿基。在雙鏈DNA中A

=T,所以灰0.5,不可能等于0.5,A、B錯誤；在