2016_2017版高中生物第3章遗传的分子基础第2节DNA的分子结构和特点学案浙科版

第二节DNA的分子结构和特点1．简述核酸的分子组成。

2．说出DNA分子的结构和特点。

(重点)3．用碱基互补配对原则分析DNA中的碱基数量。

(难点)1．核苷酸是核苷和磷酸连接起来的结构单元，其中的核苷又是含氮碱基与脱氧核糖结合形成的单位。

2．DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，DNA分子是脱氧核苷酸的多聚体。

由于组成脱氧核苷酸的碱基只有4种，分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)，因此，脱氧核苷酸也有4种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。

[合作探讨]探讨1：请写出脱氧核苷酸的化学元素组成。

提示：脱氧核苷酸的基本组成元素是C、H、O、N、P。

探讨2：脱氧核苷酸的构成如何？请画出其结构模式图。

提示：脱氧核苷酸由3种小分子构成，它们是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。

其结构模式图可以表示为：探讨3：脱氧核苷酸有几种？不同的脱氧核苷酸怎么判断？提示：脱氧核苷酸有4种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、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。

不同的脱氧核苷酸中磷酸和脱氧核糖都相同，只是碱基不同。

[思维升华]DNA的化学组成(1)基本组成元素：C、H、O、N、P。

(2)基本单位：脱氧核苷酸1．下图表示生物体内核酸的基本单位——核苷酸的模式图，下列说法正确的是( )A．DNA与RNA在核苷酸上的不同点在③方面B．如果要构成三磷酸腺苷，必须在②位置上加上两个磷酸基团C．人体内的③有5种，②有2种D．③在细胞核内共有4种【解析】DNA与RNA在核苷酸上的不同点有两处，②五碳糖不同和③含氮碱基不同；要构成三磷酸腺苷必须在①位置上加上两个磷酸基团；③在细胞核中共有5种。

【答案】 C2．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③连接起来D．从碱基上看，缺少的碱基是T【解析】图中所示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；③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。

【答案】 A1．沃森和克里克认为：DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构。

2．DNA分子结构的主要特点：(1)DNA分子是由两条长链组成的，并按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

其中每条链上的一个核苷酸以脱氧核糖与另一个核苷酸上的磷酸基团结合，形成主链的基本骨架，并排列在主链的外侧，碱基位于主链的内侧。

(2)DNA分子一条链上的核苷酸碱基总是跟另一条链上的核苷酸碱基互补配对，两条链上的核苷酸碱基由氢键连接。

碱基互补配对原则是：腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)通过两个氢键相连，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)通过三个氢键相连。

(3)DNA分子中碱基A＝T，G＝C，但是A＋T的量不一定等于G＋C的量，这就是DNA中碱基含量的卡伽夫法则。

[合作探讨]下图为DNA分子结构图示，据图回答：探讨1：请写出①和②两个碱基的名称，并叙述判断的理由。

提示：①是胸腺嘧啶(T)，②是胞嘧啶(C)，因为在DNA分子中A总是与T配对，G总是与C配对。

探讨2：请写出③—④这对碱基对，并叙述判断的理由。

提示：该碱基对是G—C(或C—G)，因为这对碱基对之间有三个氢键。

探讨3：思考在所有的双链DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的值是否相同？在DNA分子的一条单链中是否存在这样的规律？提示：相同。

在整个双链DNA分子中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤数等于嘧啶数，即A ＋G＝C＋T，可得(A＋G)/(C＋T)＝1，因此在所有的双链DNA分子中(A＋G)/(C＋T)的值相同。

在DNA分子的一条单链中，A的数目不一定等于T的数目，C的数目不一定等于G的数目，所以在DNA分子的一条单链中(A＋G)/(C＋T)的值不一定相同。

探讨4：如果DNA一条链中的(A1＋T1)/(G1＋C1)＝a，那么另一条链中的(A2＋T2)/(G2＋C2)是多少？该DNA分子中(A＋T)/(G＋C)是多少？请阐明原因。

提示：(1)(A2＋T2)/(G2＋C2)＝a。

根据碱基互补配对原则，A1＝T2、T1＝A2、G1＝C2、C1＝G2，所以由(A1＋T1)/(G1＋C1)＝a，可知(A2＋T2)/(G2＋C2)＝a；(2)(A＋T)/(G＋C)＝a。

因为(A＋T)/(G＋C)＝(A1＋A2＋T1＋T2)/(G1＋G2＋C1＋C2)＝2(A1＋T1)/2(G1＋C1)＝a。

[思维升华]1．碱基比例与双链DNA 分子的共性及特异性(1)共性：不因生物种类的不同而不同A T ＝T A ＝1；G C ＝C G ＝1；A ＋C T ＋G ＝A ＋G T ＋C＝1。

(2)特异性：A ＋T C ＋G的值在不同DNA 分子中是不同的，是DNA 分子多样性和特异性的表现。

2．DNA 分子中碱基的相关计算(1)基本规则①碱基互补配对原则为A 与T 配对，G 与C 配对。

②总的碱基数量为两条单链的碱基之和。

(2)计算规律规律一：DNA 双链中的两条互补链的碱基数相等，任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的50%，即A ＋G ＝T ＋C ＝A ＋C ＝T ＋G ＝50%。

结论：DNA 中非互补碱基之和总相等。

规律二：DNA 双链中的一条单链的A ＋G T ＋C 的值与其互补链的A ＋G T ＋C的值互为倒数关系。

结论：DNA 两条链间非互补碱基和之比互为倒数。

规律三：DNA 双链中，一条单链的A ＋T G ＋C 的值与其互补链的A ＋T G ＋C的值是相等的，也与整个DNA 分子中的A ＋T G ＋C的值相等。

结论：在同一DNA 中，双链和单链中互补碱基和之比相等。

规律四：DNA 一条链中A 占的比例为a 1，另一条链中A 占的比例为a 2，则整个DNA 分子中A 占的比例为(a 1＋a 2)/2。

结论：某碱基占双链DNA 碱基总数的百分比数等于相应碱基占相应单链比值和的一半。

1．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】审题时应扣住“一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构”，相邻的脱氧核苷酸相连接，依靠磷酸基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，因此两个碱基之间的连接结构是：脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖。

【答案】 D2.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( )【导学号：35930022】A．9% B．27%C．28% D．46%【解析】据题意：G占整个DNA分子的27%，依碱基互补配对原则可知：G＝C＝27%，G＋C＝54%，那么A＋T＝1－54%＝46%，又因为它的任何一条链中A＋T＝46%，其中一条链中的A＝18%，则此链中T＝46%－18%＝28%，另一条链中A＝28%。

【答案】 C1．在下列DNA分子结构的模式图中，正确的是( )【解析】一看外侧链是否由磷酸与脱氧核糖交替连接而成，据此可知，图D错误；二看外侧链是否反向平行，据此可知，图B错误；三看内侧碱基配对是否遵循碱基互补配对原则，如出现“同配”“错配”均不正确，图C错误。

【答案】 A2．如图是一个DNA分子的片段，从图中不能得到的信息是( )A．DNA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】由图示可以看出，DNA是双螺旋结构，两条链之间碱基严格互补配对，即嘌呤数等于嘧啶数；从题中不能看出两条链的方向。

【答案】 D3．一对由氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是( )A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶B．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶C．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶D．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶【解析】DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，每一个脱氧核苷酸都是由一分子磷酸、一分子含氮碱基(有4种)、一分子脱氧核糖组成。

一对由氢键连接的脱氧核苷酸包含两个脱氧核苷酸分子，由于一个含有腺嘌呤，则另一个应含有胸腺嘧啶，另外还有两个磷酸、两个脱氧核糖。

【答案】 C4．如图所示为DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题：(1)组成DNA的基本单位是[ ] ，共有种。

(2)若3为胞嘧啶，则4应是。

两者之间通过键相连。

(3)图中8示意的是一条的片段，与另一条片段的位置关系是。

(4)构成DNA分子的碱基有种，其中A与T通过个氢键相连，G与C 通过个氢键相连。

(5)如果该DNA分子的一条链中的A占该链的35%，T占该链的25%，那么该DNA中的G 占该DNA分子的比例是。

【解析】(1)图中的1、2、3、4、5、6、7分别是磷酸、脱氧核糖、碱基、碱基、脱氧核苷酸、碱基对、氢键，其中组成DNA的基本单位是4种脱氧核苷酸。

(2)根据碱基互补配对原则，若3为胞嘧啶，则4应为鸟嘌呤，两者之间通过氢键相连。

(3)8为一条由若干个脱氧核苷酸连接而成的脱氧核苷酸链片段，与另一条片段的位置关系是反向平行。

(4)构成DNA分子的碱基只有4种，A与T通过2个氢键相连，G与C通过3个氢键相连。

(5)据题知一条链中的A＋T占该链的60%，所以整个DNA分子中A＋T＝60%，故G＋C占整个DNA分子的比例是40%，所以G占该DNA分子总碱基数的比例是20%。

【答案】(1)5 脱氧核苷酸 4(2)鸟嘌呤氢(3)脱氧核苷酸链反向平行(4)4 2 3 (5)20%课堂小结：。