高中生物第三章遗传的分子基础第二节DNA的分子结构和特点学案浙科版必修.doc

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1、第二节DNA的分子结构和特点1.简述核酸的分子组成。2.概述DNA分子结构及其特点，认识到多学科合作研究的重要性。3.在进行“活动：制作DNA双螺旋结构模型”时，运用构建模型的科学方法，感悟DNA双螺旋结构对称、简洁、和谐的科学美。1DNA的分子结构(1)基本组成元素：C、H、O、N、P五种元素。(2)基本单位：脱氧核苷酸。(3)脱氧核苷酸分子组成：磷酸、脱氧核糖、碱基(A、T、G、C)。(4)脱氧核苷酸的种类碱基组成：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)。种类：腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸。2DNA分子的结构特点(1)整体：由两

2、条长链按反向平行方式盘旋而成的双螺旋结构。(2)主链由脱氧核糖和另一个核苷酸上的磷酸基团交替连接，排列在主链外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。(3)碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连。(4)卡伽夫法则：在DNA分子中，A与T的分子数相等，G与C的分子数相等，(AG)等于(TC)；但(AT)不一定等于(GC)。判断下列叙述是否正确。(1)构成烟草花叶病毒、噬菌体、大肠杆菌的核苷酸分别有4、4、8种()(2)DNA分子中，GC碱基对的比例越大，DNA分子越相对稳定()(3)DNA分子由两条方向

3、相同的脱氧核苷酸链盘旋而成()(4)DNA分子中的碱基一定存在如下数量关系：CT，AG()(5)DNA单链中的A与T的数量一定相等()DNA分子的结构和特点学生用书P441DNA分子的结构层次2DNA分子的结构分析(1)DNA单链：脱氧核苷酸链。每条链中，脱氧核苷酸分子之间的连接如图：即一个脱氧核苷酸分子中脱氧核糖上的3号碳原子与另一个脱氧核苷酸中的磷酸通过形成新的化学键(磷酸二酯键)相连。(2)DNA双链：两条脱氧核苷酸单链以氢键相连形成双链。两条单链之间的连接如图：碱基之间的配对方式有两种，即上图所示的A一定与T配对，G一定与C配对。配对的碱基之间以氢键相连，A与T之间形成两个氢键，G与C

4、之间形成三个氢键。配对的两个脱氧核苷酸方向相反，尤其要注意脱氧核糖的位置。(3)立体结构规则的双螺旋：两条长链反向平行盘旋形成规则的双螺旋结构。如图：两条链反向平行。脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在主链外侧；碱基排列在主链内侧，且遵循碱基互补配对原则。3DNA结构的特点(1)稳定性：指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。与其相对稳定有关的因素主要有以下几点：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定。DNA分子中碱基与碱基之间形成氢键，从而维持了双螺旋结构的稳定。DNA分子中碱基互补配对的原则严格不变。每个特定的DNA分子中碱基对的数量和排列顺序稳定不变。(2)多样性尽管组成DNA分子的碱基

5、只有四种，而且四种碱基的配对方式只有两种，但是碱基对的排列顺序可以千变万化，因而构成了DNA分子的多样性。(3)特异性每个特定的DNA分子中都有特定的碱基对排列顺序，而特定的碱基对排列顺序中有遗传效应的片段代表遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都储存着特定的遗传信息，这种特定的碱基对排列顺序就构成了DNA分子的特异性。1(2019浙江6月学考)下图是DNA片段的结构示意图。下列叙述正确的是()A该片段中AT的含量等于GC的含量B与结合在一起的结构是脱氧核苷C和通过磷酸二酯键直接相连DRNA分子中也存在和答案：B与DNA分子结构有关的计算学生用书P45在双链DNA分子中，两条链分别是a链和b链

6、，根据卡伽夫法则可以得出以下碱基之间含量关系式：(1)AT，CG。(2)AGCT50%，即嘌呤碱基分子总数等于嘧啶碱基的分子总数。(3)(AG)/(TC)1，此比例不因生物种类的不同而不同。(4)若Am%，则Tm%，CG(12m%)/250%m%。(5)在a链中(AG)/(TC)n，则b链中(AG)/(TC)1/n，整个双链分子中(AG)/(TC)1。(6)在a链中(AT)/(CG)n，则b链中(AT)/(CG)n，整个DNA分子中(AT)/(CG)n。(7)a链中AGm%，则a链中TC1m%；b链中AG1m%，b链中TCm%，整个DNA分子中AGTC50%。(8)a链中ATm%，则b链中AT

7、m%，整个分子中ATm%。a链中CGn%，则b链中CGn%，整个分子中CGn%。(9)在一个双链DNA分子中，某碱基占碱基总量的百分数等于每条链中的平均值。2在一个DNA分子片段中有200个碱基对，其中腺嘌呤有90个，则这个DNA片断中含有游离的磷酸基的数目和氢键的数目依次为()A200个和400个B400个和510个C2个和510个D2个和400个解析：选C。解答本题的关键是正确理解关键词“游离的磷酸基”并不是脱氧核苷酸中含有的磷酸基数目。在DNA中，磷酸基团同时与两个脱氧核糖相连，每条脱氧核苷酸链中，只有最末端有一个游离的磷酸基，因此一个DNA分子中，只有2个游离的磷酸基。A90，即有90

8、对AT对，则GC对为110对，氢键数为9021103510个。3从某生物中提取出DNA进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的()A26%B24%C14% D11%解析：选A。解此题时，为理清解题思路应先绘出两条链及碱基符号，并注明含量，这样非常直观，便于推导和分析，寻求解题方法。明确DNA的两条链所含碱基数目相同，且AT，GC，一条链中的A、T、G、C数目等于另一条链中的T、A、C、G数目，由此可列出方程组来解题：假定每条链中有100个碱基，则双链DNA中(GC)100

9、246%92(个)，所以AT20092108(个)。因为A对TH(AT)(AHT对)，AHT对28(个)，所以A对TH1/2(AT)(AHT对)1/2108(2828)26(个)。即：A对占该链全部碱基数的26%。三步破解与DNA分子结构有关的计算第一步：弄清题干所给的碱基比例是占整个DNA分子的比例，还是占一条链的碱基比例。第二步：画一个DNA分子简图，标出已知和求解，并分析碱基之间的关系。第三步：根据碱基互补配对原则及其推论进行解答。制作DNA双螺旋结构模型学生用书P451实验原理依据DNA的结构特点，每个DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则双螺旋结构；DNA分子的外侧

10、(基本骨架)是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的；两条链的内侧是碱基对，碱基对之间严格按碱基互补配对原则配对，并通过氢键相连接。2方法步骤从小到大依次完成(共分五步)：3制作DNA双螺旋结构模型时应注意的问题(1)严格按照实验操作程序，按结构层次从小到大，从简单到复杂依次完成。(2)制作磷酸、脱氧核糖和含氮碱基的模型时，注意各分子的大小比例。(3)制作含氮碱基模型时：腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的一端应剪成相互吻合的形状。同理，鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的一端也应剪成另一种相互吻合的形状。这两种碱基对模型的长度应相等，以保证DNA分子中两条平行链之间的距离相等。(4)制作脱氧核苷酸长链模型时，要注意

11、三点：两条长链中脱氧核苷酸的个数必须相同；两条长链并排时，必须保证碱基之间能够相互配对；两条长链走向要相反。(5)旋转平面结构成立体结构时，如发现某结构部件有扭曲现象，应予以矫正。(6)整个制作过程，各零件之间的连接应保持足够的牢固性，以免旋转时零件脱落。4(2016浙江4月选考)下列表示某同学制作的脱氧核苷酸结构模型(表示脱氧核糖、表示碱基、P 表示磷酸基团)，其中正确的是()解析：选D。每1个脱氧核苷酸是由1个脱氧核糖、1个磷酸基团和1个碱基构成，碱基可能是A或C或G或T，不可能是U，A项错误；脱氧核糖是戊糖，其中1号碳上连着碱基，5号碳上连着磷酸基团，B项、C项错误，D项正确。5如图表示

12、某同学制作的DNA双螺旋结构模型的一个片段。其中存在的错误有()A3处B5处C7处 D8处解析：选C。该DNA双螺旋模型中存在7处错误：4个核糖应改为4个脱氧核糖(4处错误)；不存在尿嘧啶；腺嘌呤和胸腺嘧啶间有两个氢键；胞嘧啶和鸟嘌呤之间有三个氢键。“三看法”判断DNA分子结构的正误一看外侧链成键位置是否正确，正确的成键位置在一分子脱氧核苷酸的5号碳原子上的磷酸基团与相邻核苷酸的3号碳原子之间；二看外侧链是否反向平行；三看内侧链碱基之间配对是否遵循碱基互补配对原则。核心知识小结要点回眸规范答题1.DNA分子的双螺旋结构(1)两条链反向平行。(2)脱氧核糖和磷酸基团交替连接，排列在外侧，构成基本

13、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，嘌呤碱基数嘧啶碱基数，即AGTC。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.在DNA分子中，含GC碱基对越多的DNA分子相对越稳定。5.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。随堂检测学生用书P46 1.(2017浙江4月选考)与DNA分子相比，RNA分子特有的碱基是()A鸟嘌呤(G)B胞嘧啶(C)C尿嘧啶(U) D腺嘌呤(A)解析：选C。DNA分子含有的碱基是A、C、G、T，RNA分子含有的碱基是A、C、G、U。因此，与DNA分子相比，RNA分子特有的碱基是

14、U。2.如图表示某同学在制作DNA双螺旋结构模型时，制作的一条脱氧核苷酸链，下列表述不正确的是()A能表示一个完整脱氧核苷酸的是图中的a或bB图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个C相邻脱氧核苷酸之间通过化学键连接起来D从碱基上看，缺少的碱基是T解析：选A。图中所示只有a表示的是一个完整的脱氧核苷酸；图中与五碳糖直接相连的碱基只有1个；表示的是磷酸二酯键，相邻的脱氧核苷酸通过此键相连接；脱氧核苷酸中的碱基共有4种，即A、G、C、T。3某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是

15、()解析：选C。A项，无论DNA分子的一条单链中(AC)/(TG)的值为多少，整个DNA分子中(AC)/(TG)都等于1。B项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AC)/(TG)的值与其互补链中的(AC)/(TG)的值互为倒数。C项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AT)/(GC)的值与整个DNA分子中(AT)/(GC)的值相等。D项，由于双链DNA分子中A与T配对，G与C配对，故一条单链中(AT)/(GC)的值与其互补链中(AT)/(GC)的值相等。4根据DNA分子结构模式图回答下列问题：(1)写出的名称：_；_；_；_；_；_。(2)分析这

16、种结构的主要特点：构成DNA分子的两条链按_盘旋成双螺旋结构。DNA分子的基本骨架由_而成。DNA分子两条链上的碱基通过_连接成碱基对。(3)DNA分子中的碱基有_种，碱基间配对方式有_种，但由于_使DNA分子具有多样性；由于_，使DNA分子具有特异性。解析：(1)根据脱氧核苷酸的结构及碱基互补配对原则可依次推断出的名称。(2)根据DNA的立体结构可知，DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，其外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接形成的基本骨架；内侧是通过氢键连接而成的碱基对。(3)DNA分子中的碱基共4种，配对方式共2种，即AT，GC，由于碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样

17、性，而碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。答案：(1)胸腺嘧啶胞嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤脱氧核糖磷酸(2)反向平行脱氧核糖与磷酸交替连接氢键(3)42不同DNA分子中碱基对排列顺序的千变万化每个DNA分子具有特定的碱基对排列顺序课时作业 学生用书P111(单独成册)一、选择题1如图是一个DNA分子的片段，从图中不能得到的信息是()ADNA是双螺旋结构B碱基严格互补配对C嘌呤数等于嘧啶数D两条脱氧核苷酸链反向平行解析：选D。由图示可以看出，DNA是双螺旋结构，且两条链之间碱基严格互补配对，即嘌呤数等于嘧啶数；从图中不能看出两条链的方向。2有关DNA分子结构的叙述，正确的是()ADNA

18、分子由4种核糖核苷酸组成BDNA单链上相邻碱基以氢键连接C碱基与磷酸基团相连接DDNA链的基本骨架由磷酸基团与脱氧核糖构成解析：选D。DNA分子由4种脱氧核苷酸组成，选项A错误；DNA单链无碱基对，相邻碱基没有形成氢键，选项B错误；碱基不与磷酸基团相连接，而与脱氧核糖相连，选项C错误。3在DNA分子的一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构是()A氢键B磷酸脱氧核糖磷酸C肽键D脱氧核糖磷酸脱氧核糖解析：选D。解决本题的关键是“一条脱氧核苷酸链，相邻碱基A和T之间的连接结构”核苷酸与核苷酸之间是通过磷酸与脱氧核糖相连形成单链。4如表为生物学家在分析大麦、果蝇、猪、牛和人等生物DNA碱基

19、比率时得到的结果：生物的种类大麦果蝇猪牛人1.211.371.431.311.52根据上表，可获得的最恰当的结论是()ADNA分子具有特异性BDNA分子具有多样性CDNA分子具有遗传性DDNA分子具有特异性和多样性解析：选D。在双链DNA分子中，AT，GC，但(AT)/(GC)的比值因生物种类不同而不同，每一种生物都有其特定的比值，这就构成了DNA分子的特异性；不同生物，其比值又不同，这就构成了DNA分子的多样性。5在含有四种碱基的DNA片段中，有腺嘌呤a个，占该片段全部碱基的比例为b，则()Ab0.5 Bb0.5C胞嘧啶为a(1/2b1)个D胞嘧啶为b(1/2a1)个解析：选C。由题意知，该

20、DNA片段中含有A、G、C、T四种碱基。在双链DNA分子中AT，所以b0.5，不可能等于0.5，所以A项、B项错误。在DNA分子中，A有a个，占全部碱基的比例为b，则碱基总数为a/b。所以(AG)a/2b个，GCa/2baa(1/2b1)个。6在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述错误的是()A脱氧核苷酸数磷酸数碱基总数mB碱基之间的氢键数为(3m2n)/2C两条链中AT的数量为2nDG的数量为mn答案：D7某同学制作的DNA双螺旋结构模型中，在一条链中所用碱基模块ACTG为1234，则该模型中四种碱基模块的比例应为()A1234B3412C1111 D2323

21、解析：选D。DNA双链中A与T配对，C与G配对，所以已知比例的这条链上的A数量与另一条链上的T数量相等，C数量与另一条链上的G数量相等，故另一条链中A、C、T、G数量之比为3412，两比值对应相加，即得到整个DNA双链中四种碱基数量比为2323。8现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和计算得到下列结果：(AT)/(GC)1，(AG)/(TC)1，根据此结果，该样品()A无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸B可被确定为双链DNAC无法被确定是单链DNA还是双链DNAD可被确定为单链DNA解析：选C。此题主要考查DNA的结构，在双链DNA中，碱基比例的含量符合碱基互补配对原则，单链DNA中

22、不符合该原则。双链DNA分子中，AT，GC，所以(AG)/(TC)(AC)/(TG)1。(AT)/(GC)的碱基比率在特殊情况下等于1，在绝大多数情况下不等于1；在单链DNA分子中，A和T，G和C之间无对应关系，其(AG)/(TC)的比例在绝大多数情况下不等于1，特殊情况下等于1，所以题干给出的情况无法判断该核酸是单链DNA还是双链DNA。9若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这条链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是()A9% B27%C28% D46%解析：选C。这是一道卡伽夫法则应用在DNA结构方面的计算题。解答此类题目须从以下三步分析：

23、搞清题中所给的和所求的碱基比例是占整个DNA分子的碱基比例，还是占DNA分子一条链的碱基比例；画一个DNA分子的模式图，并在图中标出已知和未知的碱基，如图所示。根据卡伽夫法则进行计算据题意：G占整个DNA分子的27%，依碱基互补配对原则：GC27%，GC54%，那么AT154%46%，又因为它的任何一条链中AT46%，其中A18%，则此链中T46%18%28%，另一条链中A28%。10下图四种化合物的化学组成中，“”中所对应的名称正确的是() A腺嘌呤脱氧核苷酸B腺苷C腺嘌呤脱氧核苷酸D腺嘌呤解析：选C。由图可知是腺嘌呤核糖核苷酸，是腺嘌呤，是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，是腺嘌呤核糖核苷酸，故C正确

24、。11在双链DNA分子中，A和T之和占全部碱基的比例为m % ；其中一条链中C占该链碱基数的比例为n %。则另一条链中C占链碱基的百分比是()An%B(mn)/2C1(mn)% D(mn)/2%解析：选C。A和T之和占全部碱基的比例为m%，所以C和G之和占全部碱基的比例为1m%，链中C和G之和占该链碱基的比例为1m%，另一条链中C占链碱基的百分比链中G占链碱基的比例1m%n%，C项正确。12据报道，哈佛大学研究人员将一本大约有5.34万个单词的书籍编码进不到亿万分之一克的DNA微芯片中，然后成功利用DNA测序来阅读这本书。这是迄今为止人类使用DNA遗传物质储存数据量最大的一次实验。下列有关DN

25、A的说法正确的是()ADNA测序实际就是确定基因在DNA中的排列顺序B每个DNA分子不仅具有多样性，还具有特异性CDNA的稳定性与胸腺嘧啶的含量成正相关D大肠杆菌的DNA中每个脱氧核糖均连接两个磷酸基团解析：选D。DNA测序实际上是测定DNA中碱基对的排列顺序，A项错误，每个DNA分子具有特定的碱基排列顺序，具有特异性，B项错误；DNA中含有的氢键数量越多，结构越稳定，A与T碱基对之间有2个氢键，C与G碱基对之间有3个氢键，因此DNA的稳定性与胸腺嘧啶的含量成反相关，C项错误；大肠杆菌的拟核中有一个大型环状DNA分子，质粒为小型环状DNA分子，所以大肠杆菌的DNA中每个脱氧核糖均连接两个磷酸基

26、团，D项正确。二、非选择题13如图是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_、5_。(3)从图中可以看出DNA分子中的两条链是由脱氧核糖和_交替连接构成的。(4)连接碱基对的7是_，碱基配对的方式如下：即A(腺嘌呤)与_配对；C(胞嘧啶)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)据图分析可知，图甲表示DNA片段的平面结构，图乙表示DNA片段的立体(或空间)结构，为独特的双螺旋结构。(2)图中3表示脱氧核糖，5表示腺嘌呤脱

27、氧核糖核苷酸。(3)DNA分子的磷酸和脱氧核糖交替排列形成DNA分子的基本骨架。(4)碱基对之间通过氢键连接，碱基配对遵循的原则是A与T碱基配对、C与G碱基配对。(5)从图甲可以看出组成DNA分子的两条链是反向平行的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成双螺旋结构。答案：(1)平面立体(或空间)(2)脱氧核糖腺嘌呤脱氧核苷酸(3)磷酸(4)氢键T(胸腺嘧啶)G(鸟嘌呤)(5)反向平行规则的双螺旋结构14图甲是用DNA测序仪测出的某DNA片段上一条脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序(TGCGTATTGG)，请回答下列问题：(1)据图甲推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是_个。(2)

28、根据图甲中脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序，推测图乙中显示的脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为_(从上往下)。(3)图甲所显示的DNA片段与图乙所显示的DNA片段中的(AG)/(TC)总是为_，由此证明DNA分子中碱基的数量关系是_。图甲中的DNA片段与图乙中的DNA片段中的 A/G分别为_、_，由此说明了DNA分子具有特异性。解析：(1)图甲中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个，胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个，根据碱基互补配对原则，其互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸。(2)看清楚图甲中各列所示的碱基种类是读出脱氧核苷酸链碱基序列的关键。(3)在双链DNA分子中，因为碱基互补配对，所以嘌呤数等于嘧啶数；不同的DNA分子中(AT)/(GC)、A/G、T/C是不同的，体现了DNA分子的特异性。答案：(1)5(2)CCAGTGCGCC(3)1嘌呤数等于嘧啶数1/11/4