人教课标版高中生物必修2第3章《DNA分子的结构》教学参考2

第2节DNA分子的结构问题导学一、DNA双螺旋结构模型的构建活动与探究1．填空复习DNA的化学组成：DNA的基本单位是____________，种类分别是________________、________________、____________________、____________________。

2．填空识记DNA双螺旋结构模型的构建历程：（1）当时，科学家对DNA分子的认识：DNA分子是由4种____________为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有______________四种碱基。

↓（2）依据DNA衍射图谱推算出__________________。

↓（3）尝试构建：双螺旋和三螺旋结构模型，被否定。

↓（4）重新构建：将____________________安排在螺旋的外部，______安排在内部的__________结构。

但__________违反化学规律，模型被否定。

↓（5）获得重要信息：腺嘌呤的量等于______________，鸟嘌呤的量等于____________。

↓（6）构建新模型：让________________配对，这样构成的DNA分子具有稳定的______，能够解释________________________，同时能解释DNA的复制。

迁移与应用小麦体内的遗传物质彻底水解后，可以得到的是（）。

A．四种脱氧核苷酸B．一种五碳糖C．八种碱基D．五种碱基现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果，也是多位科学家共同努力、相互合作的结果。

沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了他人的许多经验和成果。

（1）当时科学界已经发现的证据有：组成DNA分子的单位是脱氧核苷酸；DNA分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱；（3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950年），即按照X射线衍射分析的实验数据建立模型的方法（因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建DNA结构模型；（4）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果：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。

出现的错误：（1）碱基位于螺旋外侧的双螺旋和三螺旋结构被否定。

（2）相同碱基配对违反化学规律。

（3）最后，让A与T配对，G与C配对。

最终，构建出了正确的DNA模型。

二、DNA分子双螺旋结构活动与探究1．构成DNA的两条链有怎样的关系？2．两条链之间的碱基通过什么连接？碱基配对有什么规律？3．如果将DNA的双螺旋比作“螺旋的楼梯”，那么它的“扶手”和“阶梯”各由什么构成？迁移与应用1953年，沃森和克里克建立了DNA分子的结构模型，两位科学家于1962年获得诺贝尔生理学或医学奖。

关于DNA分子双螺旋结构的特点，叙述错误的是（）。

A．DNA分子由两条反向平行的链组成B．脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧C．碱基对构成DNA分子的基本骨架D．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对1．由于GC碱基对间含三个氢键，AT碱基对间含两个氢键，因此在DNA分子中，GC 碱基对含量越高，DNA越稳定，耐高温的能力越强。

2．DNA在高温下解旋后，逐渐恢复低温后又恢复螺旋，其遗传信息仍存在，可以体现在肺炎双球菌转化实验中。

三、碱基互补配对原则的应用活动与探究1．在整个双链DNA分子中，嘌呤总数是否等于嘧啶总数？在一条单链上呢？在RNA 中呢？2．（T＋C）/（G＋A）在整个DNA分子中应是多少？两条单链中的此比值有什么关系？3．（A＋T）/（G＋C）在整个DNA分子及两条单链中有什么关系？不同的DNA分子此比值相同吗？迁移与应用一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的（）。

A．44% B．24%C．14% D．28%1．相关规律：解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律。

规律1：在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，都等于碱基总数的一半。

规律2：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和（如A＋T或C＋G）占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例，即单双链转化公式：（A ＋T）/单链＝（A＋T）/双链，（C＋G）/单链＝（C＋G）/双链。

规律3：DNA分子一条链中（A＋G）/（C＋T）的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。

2．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。

3．若已知A占双链的比例＝c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。

四、制作DNA双螺旋结构模型活动与探究1．实验操作程序：按结构层次__________，从____________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________________。

3．制作碱基模型时，应注意（1）A与T的一端应剪成相互吻合的形状；________也如此。

（2）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__________。

4．制作脱氧核苷酸长链模型时，应注意（1）两条链中的脱氧核苷酸的______必须相等。

（2）两条长链并排时，必须保证碱基之间能够相互______。

（3）两条长链走向______。

迁移与应用在制作DNA双螺旋结构模型时，下图为两个脱氧核苷酸的模型。

圆代表磷酸，下列说法正确的是（）。

A．长方形可能代表A、T、C、U四种含氮碱基B．两个圆可用别针（代表共价键）连结，以形成DNA的侧链C．别针（代表共价键）应连结在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上D．如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，两个模型方向相同1．旋转平面结构成立体结构时，如果发现某结构部件有不规则现象，应加以矫正。

2．整个制作过程中，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。

答案：课前·预习导学一、1．沃森和克里克2．DNA的X射线衍射A、G、C、T螺旋碱基A的量＝T的量，G的量＝C的量A与T C与G二、1．C、H、O、N、P脱氧核糖脱氧核苷酸双螺旋2．（1）内侧（2）脱氧核糖磷酸（3）反向平行（4）碱基互补配对A（腺嘌呤）G（鸟嘌呤）（5）双螺旋预习交流：答案：DNA分子双螺旋结构模型属于物理模型。

在本模块的前两章内容中，属于数学模型的实例有：体现分离定律和自由组合定律的配子基因型和比例、后代性状分离比；表示减数分裂过程染色体及DNA数量变化的坐标曲线等。

课堂·合作探究【问题导学】一、活动与探究：1．答案：脱氧核苷酸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2．答案：（1）脱氧核苷酸A、T、C、G（2）DNA分子呈螺旋结构（4）磷酸—脱氧核糖骨架碱基双链螺旋碱基配对（5）胸腺嘧啶的量胞嘧啶的量（6）A与T、C与G直径A、T、C、G的数量关系迁移与应用：B解析：小麦的遗传物质是DNA，初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种碱基。

二、活动与探究：1．答案：反向平行。

2．答案：氢键。

A与T配对，C与G配对。

3．答案：脱氧核糖和磷酸，碱基对。

迁移与应用：C解析：DNA分子的基本骨架是排列在外侧的脱氧核糖与磷酸，碱基对排列在内侧，通过碱基互补配对原则连接而成。

三、活动与探究：1．答案：等于，一般不等于，一般不等于。

2．答案：1，互为倒数关系。

3．答案：相等，不相同。

迁移与应用：D解析：A1、G1分别表示一条链上腺嘌呤和鸟嘌呤的数目，T2表示另一条链中胸腺嘧啶数目，A 1＋G 1占DNA 分子碱基总数的24%，即11A G A+G+C+T ＝24%，由于A 1＋G 1＋C 1＋T 1＝12（A ＋G ＋C ＋T ），所以A 1＋G 1占本链碱基总数的48%。

又因为A 1＝（1＋40%）G 1，所以由以上分析可解得A 1＝28%，G 1＝20%。

根据碱基互补配对原则T 2＝A 1＝28%。

四、活动与探究：1．从小到大 简单到复杂2．分子的大小比例3．（1）G 与C （2）距离相等4．（1）个数 （2）配对 （3）相反迁移与应用：C 解析：长方形表示的是含氮碱基，有A 、T 、G 、C 四种，没有U ，圆表示的是磷酸，五边形表示的是脱氧核糖，在DNA 单链中，脱氧核苷酸之间通过3,5磷酸二酯键相连，即别针应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上，而不是两个圆之间，两条DNA 单链模型的位置关系应为反向平行。

当堂检测1．下列能正确表示DNA 片段示意图的是（ ）。

答案：D2．在DNA 分子的一条单链中相邻的碱基A 与T 的连接是通过（ ）。

A ．肽键B ．—磷酸—脱氧核糖—磷酸—C ．氢键D ．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—答案：D 解析：DNA 分子单链上相邻碱基A 与T 的连接方式如下图：由此可知是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接起来的。

3．分析一个DNA 分子时，发现含有30%的腺嘌呤脱氧核苷酸，因此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的（ ）。

A ．20%B ．30%C ．40%D ．70%答案：C 解析：由题意知，A ＝T ＝30%，G ＋C ＝40%，当一条链中只含有G ，另一条链中只含有C 时，可在一条链上取得G 或C 的最大值，即40%。

4．在一个双链DNA 分子中，碱基总数为m ，腺嘌呤碱基数为n ，则下列有关叙述正确的是（ ）。

①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m②碱基之间的氢键数为322m n③一条链中A＋T的数量为n④G的数量为m－nA．①②③B．②③④C．③④D．①②③④答案：A解析：①的等量关系容易判断；对于②，须知G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，故氢键数为：2n＋3×(2)2m n－＝322m n－；③因A＋T的总量为2n，故一条链中的A＋T的数量应为n；④中计算G的数量有误，应为(2)2m n－＝2m－n。

5．构建DNA分子双螺旋结构模型可以不必考虑的是（）。

A．两条链的脱氧核苷酸数量相等B．碱基对的长度相等C．制作过程中，各部件的连接应保持足够的牢固性D．模型一定要美观漂亮答案：D。