版高中生物第四章第二节DNA的结构和DNA的复制第1课时教学案苏教版必修32

金戈出品 学 习 资 料 汇编 第1课时 DNA分子的结构 [学习导航] 1.阅读教材P67，了解DNA双螺旋结构模型的构建过程。2.结合教材P68～69，概述DNA分子的双螺旋结构模型的特点。3.通过制作DNA双螺旋结构模型，理解DNA分子的结构特点及相关计算。 [重难点击] 1.DNA分子的双螺旋结构模型的特点。2.DNA分子结构的有关计算规律。

通过前面的学习，我们知道生物的遗传物质主要是DNA，细胞生物和部分病毒的遗传物质都是DNA。那么DNA究竟具有怎样的结构呢？如图是坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕像和雅典奥运会中关于人类发现DNA的过程，这就是科学家模拟的DNA模型，下面就让我们重温科学家构建DNA模型的研究历程，分析DNA的结构特点。 一、DNA分子结构的认识过程及结构特点

1．对DNA分子结构的认识过程 时期 科学家 成果 20世纪30 年代后期 瑞典科学家 证明DNA分子是不对称的

1951年 查哥夫(奥地利) 定量分析DNA分子的碱基组成，发现腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量 1952年 富兰克琳(英) 确认DNA为螺旋结构，而不是由一条链构成

1953年 沃森(美)和 克里克(英) 提出DNA分子的双螺旋结构模型 金戈出品

2.DNA分子的结构 (1)写出图中各部分的名称 ①胸腺嘧啶(T)； ②脱氧核糖； ③磷酸； ④胸腺嘧啶脱氧核苷酸； ⑤碱基对； ⑥腺嘌呤(A)； ⑦鸟嘌呤(G)； ⑧胞嘧啶(C)。 (2)从图中可以看出，和A配对的一定是T，和G配对的一定是C，碱基对之间靠氢键连接。其中A－T之间是2个氢键，G－C之间是3个氢键。 (3)双螺旋结构特点 ①DNA分子是由两条链构成的，这两条链按照反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。 ②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。 ③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基配对的规律是：A与T配对，G与C配对。碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。

如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题：

1．图中的[1]、[2]、[5]、[7]的名称分别是什么？ 答案 [1]为碱基对、[2]为一条脱氧核苷酸单链片段、[5]为腺嘌呤脱氧核苷酸、[7]为氢键。

2．两条链之间的碱基是怎样结合的？配对有什么规律？ 答案 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。 金戈出品

3．结构[2]中的相邻碱基C和A是如何连接的？ 答案 连接方式为：C－脱氧核糖－磷酸基－脱氧核糖－A。 4．该片段中，游离的磷酸基有几个？ 答案 2个。 5．现有M、N两个均含有200个碱基的双链DNA分子，其中M分子中共有260个氢键，N分子中含有20个腺嘌呤，那么M分子中有C－G碱基对多少个？这两个DNA分子哪个结构更稳定？ 分析 假设M分子只有A、T两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即G—C碱基对共60个。N分子中A－T对有20个，则G－C对有80个，氢键共有20×2＋80×3＝280个，氢键越多的DNA分子越稳定。 答案 M分子中有C－G碱基对共60个；N分子更稳定。 知识整合 DNA中两条链反向平行，每条链有一个游离的磷酸基；一条链内的相邻碱基由脱氧核糖－磷酸基－脱氧核糖连接；两条链之间的碱基由氢键连接形成碱基对，A－T之间有2条氢键，G－C之间有3条氢键；相同长度的DNA分子，G－C碱基对越多，氢键越多，DNA分子越稳定。

1．下面对DNA结构的叙述中，错误的一项是( ) A．DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧 B．DNA分子中的两条链反向平行 C．DNA分子中氢键数目和碱基数目一定相等 D．DNA分子中碱基之间一一对应配对的关系是碱基互补配对原则 答案 C 解析 在DNA分子中，A＝T、G＝C，脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在DNA外侧，共同构成DNA分子的基本骨架；DNA分子两条链反向平行；A－T间是2个氢键，G－C间是3个氢键，氢键数目和碱基数目不相等。 2．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 答案 D 解析 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；从题中不能看出两条链的方向。 金戈出品

知识拓展 (1)相对稳定性：DNA分子中磷酸和脱氧核糖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：不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。 (3)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。 二、制作DNA双螺旋结构模型及有关计算规律

1．制作DNA双螺旋结构模型 (1)组装“脱氧核苷酸模型”：利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。 (2)制作“多核苷酸长链模型”：将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相同，碱基之间能够互补配对。 (3)制作DNA分子平面结构模型：按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。 (4)制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)模型：把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。 2．DNA分子双螺旋结构模型的计算规律 (1)在双链DNA片段中，腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即A＝T，G＝C。因此，嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。

(2)A＋TG＋C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。 (3)在一个双链DNA分子中，脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的数量比例为1∶1∶1。 (4)DNA分子中共有4种类型的碱基对，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有4n种组合方式。

结合DNA分子双螺旋结构模型的特点，分析： 1．设在双链DNA分子中的1号链上A1＋T1＝n%，则2号链上A2＋T2的比例为多少？整个DNA分子中A＋T的比例又是多少？据此，你有什么结论？ 分析 因为A1＝T2，A2＝T1，则：A1＋T1＝T2＋A2＝n%。整个DNA分子中：A＋T＝n%。即在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。 金戈出品

答案 T2＋A2＝n%；整个DNA分子中：A＋T＝n%；互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。

2．若1号链上：A1＋G1T1＋C1＝m，则2号链上A2＋G2T2＋C2的比例为多少？整个DNA分子中，该比值又是多少？据此，你有什么结论？ 分析 A1＋G1T1＋C1＝T2＋C2A2＋G2＝m，所以互补链上A2＋G2T2＋C2＝1m。即在双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，整个DNA分子中，该比值是1。 答案 A2＋G2T2＋C2＝1m；在双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，整个DNA分子中，该比值是1。 知识整合 双链DNA分子中配对碱基之和的比值在两条单链和整个DNA分子中都相等；不配对的碱基之和的比值在两条单链中互为倒数，整个DNA分子中该比值为1。

3．已知1个DNA分子中有4 000个碱基对，其中胞嘧啶有2 200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是( ) A．4 000个和900个 B．4 000个和1 800个 C．8 000个和1 800个 D．8 000个和3 600个 答案 C 解析 每个脱氧核苷酸含有一个碱基，因为含有4 000个碱基对，所以含有8 000个脱氧核苷酸。因为胞嘧啶和鸟嘌呤的数目是2 200对，所以腺嘌呤和胸腺嘧啶的数目是1 800对，又因腺嘌呤和胸腺嘧啶数目相等，所以腺嘌呤的数目是1 800个。

4．某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(a)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．35% B．29% C．28% D．21% 答案 A 解析 整个DNA中的A＋T占整个DNA碱基总数的44%，则G＋C占整个DNA碱基总数的56%，又因为其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链(b)上的C占b链碱基总数的21%，则G(a链上)＋C(b链上)占DNA分子碱基总数的21%。因为总的G＋C占整个DNA分子碱基总数的56%，所以G(b链上)＋C(a链上)占DNA整个分子碱基总数的35%，推得G占b链碱基总数的35%，所以答案选A。 金戈出品

易错提醒 进行碱基计算时要注意以下几点 (1)单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。 (2)注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。 (3)解题时最好画一下简图，比较直观，减少因为思路不清晰引起的错误。

1．1953年沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于( ) ①发现DNA如何存储遗传信息 ②确定DNA是主要的遗传物质 ③发现DNA分子中碱基含量的规律性 ④为DNA复制机制的阐明奠定基础 A．①③ B．②③ C．①④ D．③④ 答案 C 解析 双螺旋结构模型的确定解释了DNA为什么能存储大量遗传信息，为DNA半保留复制奠定了基础，因此①④正确。 2．关于DNA分子结构的叙述，正确的是( ) A．组成双链DNA分子的脱氧核苷酸可以只有1种 B．每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基 C．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的 D．双链DNA分子中，A＋T＝G＋C 答案 C 解析 根据碱基互补配对原则，组成双链DNA分子的脱氧核苷酸至少有2种，其中的五碳糖为脱氧核糖；位于DNA分子长链结束部位的每个脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，有A＋G＝T＋C。 3．下图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子片段(其中○代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是( )