人教版生物必修二讲义DNA分子的结构Word版含答案.docx

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人教版生物必修二讲义DNA分子的结构Word版含答案

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：

A—T碱基对与G—C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

①能解释A、T、G、C的数量关系。

②能解释DNA的复制。

③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

组成物质

[①]碱基，[②]脱氧核糖，[③]磷酸

基本组成单位

[④]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[⑥]腺嘌呤配对，C（胞嘧啶）一定与[⑦]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DNA分子中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。

（　　）

提示：

1．√

2．×　U（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：

A＝T，G＝C。

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

1．DNA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）。

①每个DNA片段中○、、▭之间的数量比为1∶1∶1，游离的磷酸基团有2个；

②一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；

③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；

④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；

⑤若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。

2．DNA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．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、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．③有可能是碱基A

B．②和③相间排列，构成DNA分子的基本骨架

C．①②③中特有的元素分别是P、C和N

D．与⑤有关的碱基对一定是A—T

D　[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⑤有关的碱基对一定是A—T，与③有关的碱基对一定是G—C，但无法确定③⑤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①②。

①中特有的元素是P，③中特有的元素是N，而C并不是②所特有的，③中也含有C。

]

DNA分子碱基比率的计算

1．碱基互补配对原则

A－T，G－C，如图所示。

2．有关推论

（1）规律一：

一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，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，A＋T与C＋G不一定相等，而且一般都不相等。

（2）规律二：

在双链DNA分子中，A＋T或C＋G在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中A＋T或C＋G所占的比例。

由图知：

A1＋T1＋G1＋C1＝m，A2＋T2＋G2＋C2＝m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。

因为A1＝T2、T1＝A2，则A1＋T1＝A2＋T2，A＋T＝（A1＋T1）＋（A2＋T2），

＝

＝

（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DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A＋T）/（C＋G）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、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，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分子中，（A＋C）/（T＋G）一定等于1，故A项正确；在DNA分子中，存在（A1＋T1）/（G1＋C1）＝（A2＋T2）/（G2＋C2）＝（A＋T）/（G＋C），故B、D项正确；当一条链中存在（A1＋C1）/（T1＋G1）＝1时，其互补链中存在（A2＋C2）/（T2＋G2）＝（T1＋G1）/（A1＋C1）＝1，C项错误。

]

2．某双链DNA分子中A＋T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（　　）

A．41%　　　　　B．38%

C．28%D．21%

A　[在整个DNA分子中，A＋T＝38%，则G＋C＝62%。

在a链上G＋C＝62%，由G＝21%，推知C＝62%－21%＝41%。

根据碱基互补配对原则可知，在b链上G＝41%。

]

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。

①A与T配对，G与C配对（A＝T，G＝C）。

②双链DNA分子中，嘌呤总数＝嘧啶总数＝1/2碱基总数（A＋G＝T＋C）。

（2）“两法”为双链法和设定系数法。

①用两条直线表示DNA分子的双链结构即双链法。

②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。

[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A＋G＝T＋C。

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G－C碱基对越多的DNA分子相对越稳定。

1．在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的（　　）

A．氢键

B．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—

C．肽键

D．—磷酸—脱氧核糖—磷酸—

B　[在DNA分子的一条单链中，相邻碱基之间的连接是脱氧核苷酸之间的连接，故相邻的碱基A与T之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”彼此连接起来的，B正确。

]

2．如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是（　　）

A．DNA与RNA的不同点只体现在②处

B．若②为核糖，则③可以是胸腺嘧啶

C．在T2噬菌体中核苷酸共有8种

D．人体内的③有5种，②有2种

D　[图中①②③分别是磷酸、五碳糖、含氮碱基。

DNA与RNA的不同点体现在②③两处，A错误；若②为核糖，则③可以是A、U、C、G，但是不可能是T（胸腺嘧啶），B错误：

T2噬菌体是DNA病毒，只含有一种核酸，4种核苷酸，C错误；人体内有2种核酸，故有2种核糖，5种碱基，D正确。

]

3．某双链DNA分子一条链上（A＋T）/（G＋C）的值为0.3，则在整个DNA分子中A∶T∶G∶C为（　　）

A．1∶1∶1∶1　　B．2∶2∶3∶3

C．3∶3∶10∶10D．10∶10∶3∶3

C　[某双链DNA分子一条链上（A＋T）/（G＋C）的值为0.3，则另一条链上（A＋T）/（G＋C）的值也为0.3。

又因A＝T、C＝G，故在整个DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶10∶10，C项正确。

]

4．甲生物核酸的碱基组成为嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基组成为嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是（　　）

A．发菜、变形虫B．玉米、T2噬菌体

C．硝化细菌、绵羊D．乳酸菌、SARS病毒

D　[甲生物核酸的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，可能是含有DNA和RNA，也可能是只含有RNA一种核酸；乙生物遗传物质的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，说明只含有RNA，而上述答案中，只有D项中SARS病毒的遗传物质是RNA。

]

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：

②__________________、

⑤__________________。

（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⑦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②表示的是一条脱氧核苷酸单链片段，而⑤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

2．C　3.B

二、拓展题

A＋G＋T＋C　A＋G＋T＋C　T＋G　A＋C　T＋C

A＋G　相等　50%