高中生物 第3章第2節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)學(xué)案 新人教版必修2

第2節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.體驗DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的制作過程，學(xué)會制作DNA分子的模型。

2.掌握DNA分子的結(jié)構(gòu)特點并會進(jìn)行相應(yīng)的堿基計算。(重、難點)

知識點一DNA分子的結(jié)構(gòu)[學(xué)生用書P45]

.冽iiS■導(dǎo)

閱讀教材P47-P49

1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

威爾金斯和富蘭克林DNA的結(jié)構(gòu)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

沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)

I一

r旅、堿基位于螺旋的外部

試建J雙螺旋UI-

:模型1三螺旋/用盡磷酸一脫氧核糖骨架在處，堿

重新建構(gòu)模型：讓A與罷配對，G與C配對

I

形成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

2.DNA分子的結(jié)構(gòu)

(1)寫出下圖中各部分的名稱

②

③

①胸腺口密陡(T)；②脫氧核糖;③磷酸;④堿基對;⑤腺喋吟(A)；⑥鳥口票吟(G)；⑦胞

喀咤。

(2)雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點

①DNA分子是由兩條鏈構(gòu)成,這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

②DNA分子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。堿基配對的規(guī)律是：A與T配對，魚與C配

對。堿基之間這種一一對應(yīng)的關(guān)系，叫做堿基互補(bǔ)配對原則。

深化?展

1.解讀DNA結(jié)構(gòu)模型的三個關(guān)鍵

［每個DNA分子片段中，游離的磷酸基團(tuán)有2個;

JA—T堿基對之間有兩個氫鍵，G—C堿基對之

H|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

(2)^5氧核糖連接；

關(guān)系|

〔互補(bǔ)鏈中相鄰堿基通過氫鍵相連

［氫鍵：連接互補(bǔ)鏈中相鄰堿基；

(3)|化學(xué)鍵||磷酸二酯鍵:連接單鏈中相鄰兩個脫氧核

〔昔酸的脫氧核糖和磷酸

2.利用數(shù)字“五、四、三、二、一”巧記DNA分子結(jié)構(gòu)

|五種1四種11一種空1

元素「堿基「

1「分子11長鏈「1間結(jié)構(gòu)1

~~r~1__1___1-1

；C、H、0.：：A、G、;脫氧核糖、「脫氧核昔::規(guī)則的雙1

：N、P：C.T，磷酸、堿基?酸雙鏈：;螺旋結(jié)構(gòu)

3.DNA分子的特性

(1)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(bǔ)配對

的方式不變。

(2)多樣性：不同DNA分子中脫氧核昔酸的數(shù)量不同，排列順序多種多樣?！▊€堿基對

構(gòu)成的DNA分子中，排列順序有4"種。

(3)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。

題組⑥破

1.(2019?濱州高一檢測)下面關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，不正確的是()

A.每個DNA分子中通常都含有四種脫氧核甘酸

B.DNA分子的兩條鏈反向平行

C.DNA兩條鏈上的堿基以氫鍵相連，且A與T配對，G與C配對

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。

2.下圖表示某同學(xué)在制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)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.相鄰脫氧核甘酸之間通過化學(xué)鍵②連接起來

D.從堿基上看，缺少的堿基是T

解析：選A。圖中所示只有a表示的是一個完整的脫氧核音酸；圖中與五碳糖直接相連

的堿基只有1個；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；脫氧核甘酸

中的堿基共有4種，即A、G、C、To

知識點二DNA分子中的相關(guān)計算[學(xué)生用書P46]

讀

結(jié)合DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點，歸納DNA分子中的有關(guān)計算規(guī)律。

ATGC

(1)以DNA雙鏈為研究對象時堿基數(shù)量的關(guān)系

①A、T、G、C的關(guān)系：A=T,G=C。

②非互補(bǔ)堿基和之比：(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1。

結(jié)論：DNA中非互補(bǔ)堿基之和相笠。

(2)以DNA單鏈為研究對象時堿基數(shù)量的關(guān)系

①Ai=Tz，Gi-C2?Ci—G2,TI=A2O

②若1鏈中(Ai+Gi)/(「+G)=處則2鏈中(Az+G2)/(T2+C2)=l/伍

結(jié)論：兩鏈間非互補(bǔ)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(guān)系

①若雙鏈DNA分子中的一條鏈上缶+/=或，貝1J

Ai-T2I

f=>Ai+Ti=A2+T2=75%,所以A+T=

TI=A2J

A1+A2+T1+T2ifk+lfk

2=2=成。

結(jié)論：在同一DNA分子中，單鏈中某互補(bǔ)堿基之和所占的比例與雙鏈中該互補(bǔ)堿基之和

所占的比例相等。

②若1鏈中Ai占比例為％,2鏈中A?占比例為扁則整個DNA分子中A占比例為（％+

%）/2。

結(jié)論：某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的比例等于相應(yīng)堿基占相應(yīng)單鏈比例和的一。

深化?展

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分子簡圖，標(biāo)出已知和求解，并分析堿基之間的關(guān)系。

第三步：根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則及其推論進(jìn)行解答。

題組⑥破

1.在雙鏈DNA分子中，有關(guān)四種堿基的關(guān)系，下列等式中錯誤的是（）

CGAG

A—=一B-=-

TATC

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

答案：D

2.若一個雙鏈DNA分子的G占整個DNA分子堿基的27%,并測得DNA分子一條鏈上的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分子的27%,依堿基互補(bǔ)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%。

3.某DNA分子中，胞嚏咤與鳥喋吟共占堿基總量的46%,其中一條鏈上腺喋吟占此鏈

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(shè)這段DNA分子中分為H鏈和L鏈，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，列出：

（GH+CH）%=（Q+GJ%=總（G+C）%,故GL+Q=46%。同理，?？?，）%=31.+11）%=總供

+T）%,即AL+TL=54%,AH=TL=28%,故AL=54%—28%=26%。

核心知識小結(jié)

［規(guī)范答題］

?DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)

［要點回眸］

（1）兩條鏈反向平行。

（2）脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外

DNA結(jié)構(gòu)模型側(cè)，構(gòu)成基本骨架。

的構(gòu)建過程

(3)堿基通過氫鍵連接成堿基對，排列在

內(nèi)側(cè)。

?雙鏈DNA分子中，喋吟堿基數(shù)=嚏咤堿

基數(shù)，即A+G=T+C。

?互補(bǔ)堿基之和的比例在DNA的任何一

條鏈及整個DNA分子中都相等。

0在DNA分子中，含G—C堿基對越多的

DNA分子相對越穩(wěn)定。

?非互補(bǔ)堿基之和的比例在兩條互補(bǔ)鏈

中互為倒數(shù)，而在整個DNA分子中比值為

lo

■■■一堂達(dá)標(biāo)檢測■■■［學(xué)生用書P47］

［拓寬教材］

1.(必修2P50“模型建構(gòu)”改編)下面是4位同學(xué)拼制的DNA分子部分平面結(jié)構(gòu)模型，

正確的是()

AB

D

解析：選C。脫氧核甘酸之間的連接點是在一個脫氧核昔酸的磷酸和另一個脫氧核甘酸

的脫氧核糖之間，A、B兩項錯誤；磷酸分別與兩個脫氧核糖的5號、3號碳原子相連，C項

正確，D項錯誤。

2.(必修2P51拓展題改編)(1)如果DNA分子一條鏈?zhǔn)现械?A+C)/(T+G)為如那么

互補(bǔ)鏈上中(A+C)/(T+G)為；在整個DNA分子中，該比值為o

(2)在雙鏈DNA分子中，若某一條鏈中(A+T)/(G+C)=〃，則在另一條鏈中(A+T)/(G

+0的比值是；在整個DNA分子中(A+T)/(G+C)的比值是o

答案：(D-1

m

(2)nn

［精練好題］

3.下圖為某同學(xué)在學(xué)習(xí)DNA分子的結(jié)構(gòu)后畫的含有兩個堿基對的DNA片段(其中O代表

磷酸)，下列為幾位同學(xué)對此圖的評價，其中正確的是()

A.甲說：該圖沒有什么物質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的錯誤

B.乙說：該圖有一處錯誤，就是U應(yīng)改為T

C.丙說：該圖有三處錯誤，其中核糖應(yīng)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(yīng)該是脫氧核糖，所

以圖中的核糖應(yīng)改為脫氧核糖。錯誤二：堿基應(yīng)為A、T、G、C四種，圖中的U應(yīng)改為T。

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

相連。

4.(2019?昆明高一檢測)某同學(xué)制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)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(yīng)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，所以已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(yīng)相加，即得到整個DNA雙鏈中四種堿基數(shù)

量的比為2：3：2：3。

5.(2019?濟(jì)寧高一檢測)某DNA分子中A+T占整個DNA分子堿基總數(shù)的44%,其中一

條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%,那么，對應(yīng)的另一條互補(bǔ)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。己知該DNA分子中A+T占整個DNA分子堿基總數(shù)的比例為44%,根據(jù)堿基

互補(bǔ)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%,即儕=21%,在雙鏈DNA分子中，G=(GI+G2)/2,解得

互補(bǔ)鏈(b)上Gz=2G—Gi=35%,則Gz占雙鏈堿基總數(shù)的比例為35%/2=17.5%。

6.(2019?煙臺高一檢測)下圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖，請據(jù)圖回答下列問題:

（1）圖甲表示DNA片段的結(jié)構(gòu)，圖乙表示DNA片段的結(jié)構(gòu)。

（2）填出圖中部分結(jié)構(gòu)的名稱：［2］、［5］。

（3）從圖中可以看出DNA分子的兩條鏈?zhǔn)怯珊徒惶孢B接形成的。

（4）連接堿基對的化學(xué)鍵是,堿基配對的方式如下：與配對；

與配對。

（5）從圖甲中可以看出組成DNA分子的兩條鏈的方向是的，從圖乙可以看出組

成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成規(guī)則的結(jié)構(gòu)。

解析：（1）圖甲表示DNA分子的平面結(jié)構(gòu)，圖乙表示DNA分子的立體（空間）結(jié)構(gòu)。（2）

圖中2表示一條脫氧核甘酸單鏈片段，而5表示腺喋吟脫氧核昔酸。（3）從圖甲的平面結(jié)構(gòu)

可以看出，DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)構(gòu)成了基本骨架。（4）DNA分子

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)

圖甲可以判斷：組成DNA分子的兩條脫氧核甘酸鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?；從圖乙可以看出組成DNA

分子的兩條脫氧核甘酸鏈相互纏繞成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

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（胸腺喀咤）G（鳥喋吟）C（胞嚓咤）（5）反向

平行雙螺旋

■■■演練強(qiáng)化提升■■■［學(xué)生用書P107（單獨(dú)成冊）］

［基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)］

1.（2019?連云港高一檢測）脫氧核昔酸的正確組成圖示應(yīng)為圖中的（）

解析：選D。堿基應(yīng)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，只有D項連接正確。

2.某同學(xué)制作的堿基對模型如圖，下列對其分析正確的是（）

A.模型中的圓圈表示磷酸基團(tuán)

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表示腺音

答案：A

3.DNA分子的基本骨架是（）

A.磷脂雙分子層

B.規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)

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(cè)，構(gòu)成DNA的基本骨架。雙螺旋結(jié)

構(gòu)是DNA的立體結(jié)構(gòu)。

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(jié)構(gòu)中有1個腺

喋吟，則它的其他組成成分應(yīng)是（）

A.3個磷酸、3個脫氧核糖和1個胸腺喀咤

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個胸腺喘陡

D.2個磷酸、2個脫氧核糖和1個尿喀咤

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

表示為%可見它的其他組成應(yīng)是2個磷酸、2個脫氧核糖和1個胸腺喀咤。

5.下表為生物學(xué)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(jié)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(dāng)?shù)慕Y(jié)論是（）

A.DNA分子具有特異性

B.DNA分子具有多樣性

C.DNA分子具有遺傳性

D.DNA分子具有特異性和多樣性

A+T

解析：選D。在雙鏈DNA分子中，A=T,G=C,但不的比值因生物種類不同而不同,

b十1/

每一種生物都有其特定的比值，這就構(gòu)成了DNA分子的特異性；不同生物，其比值又不同,

這就構(gòu)成了DNA分子的多樣性。

［能力提升］

6.（2019?湖南益陽期末）以下四個雙鏈DNA分子中穩(wěn)定性最差是（）

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

解析：選B。由題意知，A選項的DNA分子中A=25%,則G=C=25%；B選項中的DNA

分子中T=30%,因此G=C=20%；C選項中的DNA分子的G=C=25%；D選項中的DNA分子

中G=C=30%；因此四個選項中D選項中的DNA分子的G、C堿基對的比例最高，該DNA分

子最穩(wěn)定，B中G、C堿基對最少，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分子中互補(bǔ)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分子，且DNA分子中不含有堿基U。

8.（2019?山東師大附中學(xué)分認(rèn)定）2017年7月，科學(xué)家們揭開了關(guān)于染色質(zhì)中DNA的

世紀(jì)之謎，首次在人類活細(xì)胞的細(xì)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(jié)構(gòu)的教科書模型。下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，錯誤的是（）

A.組成DNA的堿基排列在內(nèi)側(cè)，互補(bǔ)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分子的多樣性

C.雙鏈DNA分子中，若一條鏈的G：T=1：2,則另一條鏈的C：A=2：1

D.沃森和克里克研究DNA分子結(jié)構(gòu)時，運(yùn)用了建構(gòu)物理模型的方法

答案：C

9.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6,則

下列有關(guān)敘述正確的是（）

A.6W0.5

B.心0.5

C.胞嚓陡為a（l/2b—l）個

D.胞口密咤為灰l/2a—1）個

解析：選C。由題意知，該DNA片段中含有A、G、C、T四種堿基。在雙鏈DNA分子中A

=T,所以僅0.5,不可能等于0.5。在DNA分子中，A有a個，占全部堿基的比例為6,則

堿基總數(shù)為a/boG=C=a/26—a=a(l/26—1)個。

10.(2019?淄博高一檢測)在一個雙鏈DNA分子中，堿基總數(shù)為如腺喋吟堿基數(shù)為

則下列有關(guān)敘述錯誤的是()

A.脫氧核甘酸數(shù)=磷酸數(shù)=堿基總數(shù)=〃

B.堿基之間的氫鍵數(shù)為(加一2〃)/2

C.兩條鏈中A+T的數(shù)量為2A

D.G的數(shù)量為ni—n

答案：D

11.(2019?廣州高一檢測)某DNA分子中，G+C之和占全部堿基的35.8%,一條鏈的T

與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%,則它的互補(bǔ)鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數(shù)

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：選B。由于DNA分子中(G+C)之和在整體中的比例與在單鏈DNA中該比例均相等,

可推出該已知鏈中G+C=35.8%,又因T與C分別占32.9%與17.1%,可求出該鏈中的A為1

-(G+C+T)=1-(35.8%+32.9%)=31.3%,G=35.8%-17.1%=18.7%o其互補(bǔ)鏈中T和C

應(yīng)與該鏈中A與G的含量相等。

12.下列與生物體內(nèi)核酸分子功能多樣性無關(guān)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.核昔酸的數(shù)量

解析：選B。核酸包括DNA和RNA,兩種物質(zhì)功能不同。DNA由4種脫氧核甘酸組成，

RNA由4種核糖核昔酸組成；核甘酸的數(shù)量和排列順序的不同，決定了核酸分子結(jié)構(gòu)的多樣

性，結(jié)構(gòu)的多樣性決定了功能的多樣性；組成核酸的核甘酸分子之間都是通過磷酸二酯鍵連

接的。

13.某同學(xué)用紙片、細(xì)線等材料及剪刀、針等工具制作了一個DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型?；?/p>

答下列與模型制作有關(guān)的問題：

(1)下圖是該同學(xué)剪出來的一些小紙片，若C代表堿基，則A和B分別代表什么？

00n

A.B.C.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。