高中生物第3章基因的本质第2节DNA的结构教学案新人教版必修第二册

第 2 节 DNA的构造
学习目标中心修养
1. 意会模型建立在研究中的应用，领会持之1.认识科学家建立模型的研究历程。

以恒的科学精神。

2. 理解并掌握DNA分子的构造特色，并掌握有关
2. 经过着手制作模型，培育察看能力、着手的计算规律。

能力及空间想象能力等，形成构造与功能3.学习制作 DNA双螺旋构造模型。

观。

一、 DNA双螺旋构造模型的建立
1．建立者：沃森和克里克。

2．建立过程
二、 DNA的构造
1．构造图示
2．图示解读
基本构成元素C、 H、O、 N、 P
构成物质[ ①] 碱基， [ ②] 脱氧核糖， [ ③] 磷酸
基本构成单位[ ④] 脱氧核苷酸，共 4 种
整体构造由两条链按反向平行方式回旋成双螺旋构造
外侧由脱氧核糖和磷酸交替连结构成基本骨架
构造
碱基之间经过氢键连结；按照碱基互补配对原则，即 T( 胸腺嘧啶 ) 必定
特色内侧
与[ ⑥] 腺嘌呤配对， C(胞嘧啶 ) 必定与 [ ⑦] 鸟嘌呤配对
判断对错 ( 正确的打“√”，错误的打“×”)
1．在 DNA模型建立过程中，沃森和克里克曾试试建立三螺旋构造模型。

( )
2． DNA分子由两条方向相反的脱氧核苷酸链回旋而成。

()
3．构成 DNA分子的基本单位是 4 种脱氧核苷酸，此中所含的碱基是A、U、 G、C。

() 4．在 DNA分子中必定存在以下关系：C＝T，A＝G。

( )
5．双链 DNA分子中的每个磷酸都与 2 个五碳糖连结。

( )
提示： 1.√ 2.√
3．×U(尿嘧啶 ) 只在 RNA中含有， DNA中含有的是 T( 胸腺嘧啶 ) 。

4．×在 DNA分子双链上， A 和 T 配对， C与 G配对，必定存在以下关系：A＝ T，G＝ C。

5．×双链 DNA分子中大部分磷酸与 2 个五碳糖连结，但位于尾端的磷酸只与 1 个五碳糖连结。

DNA的构造
[ 问题研究 ]
1．构成 DNA分子的化学元素有哪些？此中N 存在于什么部位？
提示： C、 H、 O、 N、P，此中 N 存在于碱基中。

2．由 DNA的构造推知，脱氧核苷酸和含氮碱基的比值是多少？一条单链中的相邻碱基是
如何连结的？
提示： 1∶1，经过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”互相连结。

[ 概括总结 ]
1． DNA分子的构造层次
2． DNA分子的构造
(1)DNA 单链：脱氧核苷酸分子连结成脱氧核苷酸链(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片段中之间的数目比为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经过磷酸二酯键相连；连结双链之间的化学键为碱基
对之间的氢键。

③每个脱氧核糖( 除两头外 ) 连结着 2 个磷酸，分别在 3 号、 5 号碳原子上相连结。

④在 DNA分子的一条单链中相邻的碱基经过“—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。

3． DNA分子的构造特征
(1)稳固性： DNA中脱氧核糖和磷酸交替连结的方式不变；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 ) 的摆列次序多种多样，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有别于其余 DNA的特定的碱基摆列次序。

巧学助记DNA分子构造的“五、四、三、二、一”
4． DNA双螺旋构造模型的建立
1．以下对于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子构造建立方面
的突出贡献的说法中，正确的选项是()
A．威尔金斯和富兰克林供给了DNA分子的电子显微镜图像
B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋构造模型
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
A 错误；
B [ 在DNA分子构造建立方面，威尔金斯和富兰克林供给了DNA的衍射图
谱，
查哥夫发现了 A 的量老是等于T 的量、 C 的量老是等于G的量，沃森和克里克在此基础上提出
DNA分子的双螺旋构造模型， B 正确， C、D 了 A与T配对、 C 与G配对的正确关系，并建立
了
错误。

]
2．下边为含有四种碱基的DNA分子构造表示图，对该图的正确描绘是( )
A．③有可能是碱基 A
B．②和③相间摆列，构成DNA分子的基本骨架
C．①②③中独有的元素分别是P、 C和 N
D．与⑤有关的碱基对必定是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，所以与⑤有关的碱基对必定是A— T，与③有关的碱基对必定是G— C，但没法确立③⑤详细是哪一种碱基。

DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连结构成的，应为图中的①②。

①
中独有的元素是P，③中独有的元素是N，而 C 其实不是②所独有的，③中也含有C。

] DNA分子碱基比率的计算
[ 问题研究 ]
1． DNA分子中 A＝ T、 G＝ C，每条链中也有该等量关系吗？
提示：一般没有。

2．若 DNA分子一条链中A＋ T/G＋ C＝a，则另一条链中该比值为多少？整个DNA分子中的该比值呢？
提示： a； a。

[ 概括总结 ]
1．碱基互补配对原则
A－ T， G－ C，以下图。

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不必定相等，并且一般都不相等。

(2)规律二：在双链 DNA分子中， A＋ T 或 C＋ G在所有碱基中所占的比率等于其任何一条
单链中 A＋ T 或 C＋ G所占的比率。

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。

A ＋ T A ＋ T 由于 A 1＝ T 2、T 1＝ A 2，则 A 1＋T 1＝ A 2＋ T 2， A ＋ T ＝ (A 1＋ T 1) ＋ (A 2＋ T 2) ， 1 1 2 2
m ＝ m
＝
A 1＋ T 1＋ A 2＋T 2
2m 。

A 1＋G 1
A 2＋ G 2
(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
T ＋ C 的值互为倒
T
＋C
1
1 2
2
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 A 1＋ T 1
A 2＋ T 2
的值是相等的，
的值，与另一条互补链的
＋ C
G ＋ C
G
1 1 2
2
A ＋T
也与整个 DNA 分子中的 G ＋C 的值相等。

注意 综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。

(5) 规律五：不一样生物的 DNA 分子中互补配对的碱基之和的比值不一样，即
(A ＋ T)/(C ＋ G)
的值不一样。

该比值表现了不一样生
物 DNA 分子的特异性。

A A b
1 1
(6) 规律六：若 单链 ＝ b %，则 双链 ＝2%。

(7) 规律七：若已知 A 在双链中所占的比率为 c %，则 A 1 在单链中所占的比率没法确立，但最大值为 2c %，最小值为 0。

易错提示： 碱基数目计算的两个易错点
(1) 看清单双链：所求的碱基占单链中的比率仍是双链中的比率。

(2) 看清“个”或“对” ：题干中给出的数目是多少“对”碱基仍是多少“个”碱基。

1．下边四个 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，不正确的选项是
( )
C [ 此题主要考察对DNA分子碱基互补配对原则的理解。

双链DNA分子中， (A ＋ C)/(T
＋G)必定等于 1，故 A 项正确；在 DNA分子中，存在 (A 1＋ T1)/(G 1＋ C1) ＝ (A 2＋T2 )/(G 2＋ C2) ＝ (A ＋ T)/(G ＋ C)，故 B、D 项正确；当一条链中存在(A ＋ C )/(T ＋G) ＝ 1 时，其互补链中存在(A
2
1 1 1 1
＋C2)/(T 2＋G2) ＝ (T 1＋ G1)/(A 1＋ 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%，此中一条 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率
是
( ) A． 41% B． 38%
C． 28% D． 21%
推知A [ 在整个 DNA分子中， A＋ T＝ 38%，则 G＋ C＝ 62%。

在 a 链上 G＋C＝ 62%，
由C＝62%－ 21%＝ 41%。

依据碱基互补配对原则可知，在 b 链上 G＝ 41%。

]
G＝ 21%，
方法例律：对于碱基含量计算的“两点两法”
(1) “两点”为两个基本点。

① A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
分子的双链构造即双链法。

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。

[ 讲堂小结]
知识网络建立中心语句概括
1.DNA 分子的双螺旋构造
(1) 两条链反向平行。

(2) 脱氧核糖和磷酸交替连结，
摆列在外侧，构成基本骨架。

(3) 碱基经过氢键连结成
碱基对，摆列在内侧。

2.双链 DNA分子中，嘌呤数＝嘧啶数，即 A＋ G＝ T＋C。

3.在 DNA分子中，含 G－ C碱基对越多的 DNA分子相
对越稳固。

1．在 DNA分子的一条单链中，相邻的碱基 A 与 T 是经过以下哪一种构造连结起来的() 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，相邻碱基之间的连结是脱氧核苷酸之间的连结，故相邻
的碱基 A 与 T 之间是经过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相互连结起来的， B 正确。

] 2．如图为核苷酸的模式图，以下有关说法正确的选项是()
A． DNA与 RNA的不一样点只表此刻②处
B．若②为核糖，则③能够是胸腺嘧啶
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的不一样点表此刻②③两处，
A 错误；若②为核糖，则③能够是 A、U、C、G，可是不行能是 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 种五碳糖，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 C． 3∶ 3∶ 10∶ 10 B．2∶2∶3∶3 D． 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．甲生物核酸的碱基构成为嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基构成为嘌
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
RNA，也可能是
D [ 甲生物核酸的碱基构成中嘌呤数不等于嘧啶数，可能是含有DNA
和
RNA，只含有 RNA一种核酸；乙生物遗传物质的碱基构成中嘌呤数不等于嘧啶数，说明只含有
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片段的构造图，请据图回答：
(1)图甲是 DNA片段的 ________构造，图乙是 DNA片段的 ________构造。

(2)填出图中部分构造的名称：② __________________、
⑤__________________ 。

(3)从图中能够看出， DNA分子中的 ______________和 ________________ 交替连结摆列在
外侧，构成基本骨架。

(4)连结碱基对的⑦是 ________，碱基配对的方式以下：即 ________与 ________配对；
________与 ________配对。

(5)从图甲能够看出，构成 DNA分子的两条链的方向是 ________的；从图乙能够看出构成DNA分子的两条链互相环绕成______________构造。

[ 分析 ] (1) 从图中能够看出：甲表示的是DNA分子的平面构造，而乙表示的是DNA分子的立体 ( 空间 ) 构造。

(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) 从图甲的平面构造能够看出：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连结，摆列在外侧，
构成了基本骨架。

(4)DNA 分子两条链上的碱基经过氢键连结成碱基对，且有必定规律： A 与 T 配对， G与 C配对。

(5) 依据图甲能够判断：构成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的；
从图乙能够看出构成DNA分子的两条脱氧核苷酸链互相环绕成规则的双螺旋构造。

[ 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
教材课后练习与应用
教材 P52
一、观点检测
1．(1) √(2) √
2．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
3． C 4.C
二、拓展应用
碱基互补配对原则保证了遗传信息的传达能够正确地进行。