DNA的分子结构和特点

DNA 的分子结构和特点

目标导航 1.结合图例分析，概述DNA 分子的双螺旋结构及特点。2.阅读教材图文，学会制作DNA 双螺旋结构模型的构建过程。3.通过制作DNA 双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点并掌握有关的计算规律。

一、两种核酸在结构上的异同

1．结构

(1)该模型构建者：美国学者沃森和英国学者克里克。 (2)写出图中①②③④的结构名称。

①__A__，②__G__，③腺嘌呤脱氧核苷酸，④氢键。

2．DNA分子结构的三个主要特点：

(1)两条链的位置及方向：反向平行。

(2)主链的基本骨架：脱氧核糖与磷酸基团交替连接，排列在外侧。

(3)主链的内侧：碱基排列在内侧，且遵循碱基互补配对原则。

3．卡伽夫法则：

(1)在DNA分子中，A与T的分子数相等，G与C的分子数相等，有A＋G＝T＋C。

(2)A＋T不一定等于G＋C。

三、制作DNA双螺旋结构模型

1．原理：DNA分子双螺旋结构的主要特点。

2．实验目的：通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。3．制作步骤：

选择材料制作若干个磷酸、脱氧核糖、碱基

↓连接

多个脱氧核苷酸

↓连接

脱氧核苷酸长链

↓形成

一个DNA分子

↓

DNA双螺旋结构

4．注意事项

(1)选材时，用不同形状、不同大小和颜色的材料分别代表脱氧核糖、磷酸和不同的碱基。

(2)要选用有一定强度和韧性的支架和连接材料。

判断正误：

(1)DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，这四种脱氧核苷酸含有的碱基是A、U、C、G。( )

(2)A—T碱基对和G—C碱基对具有相同的形状和直径，使DNA分子具有稳定的直径。( )

(3)DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。( )

(4)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。( )

(5)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。( )

(6)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝T，G＝C。( )

答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)√

一、DNA 分子的结构及特点 1．DNA 的分子组成

2．DNA 的结构

五种元素：C 、H 、O 、N 、P ；

四种碱基：A 、G 、C 、T ，相应的有四种脱氧核苷酸； 三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基； 两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链； 一种螺旋：规则的双螺旋结构。 4．制作DNA 双螺旋结构模型 (1)制作原理

DNA 的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧。碱基排列在内侧，碱基对通过氢键连接，碱基互补配对。 (2)制作程序

①使用各种材料分别“制作”若干个磷酸、脱氧核糖、碱基；将各种配件整合在一起，并连接成脱氧核苷酸链；连接两条脱氧核苷酸链，拼成DNA 分子平面结构图；再“旋转”成双螺旋结构。

②根据设计计划，对制作的DNA 分子双螺旋结构模型进行检查，对模型的不足加以修正。

1．DNA分子中的碱基是如何连接的？

答案 DNA单链中相邻的碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，而在双链中碱基通过氢键连接。

2．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关系如何？一个DNA分子中含有多少个游离磷酸基团？

答案脱氧核糖∶磷酸∶碱基＝1∶1∶1。一个DNA分子中只含有2个游离磷酸基团。

3．双链DNA分子中，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数有什么关系？

答案嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数。

1．如图是DNA分子的部分平面结构示意图，下列有关叙述不正确的是( )。

A．图中4的全称是腺嘌呤脱氧核苷酸

B．构成DNA的核苷酸种类的不同与2有关

C．N元素存在于图中的含氮碱基中

D．从主链上看，两条脱氧核苷酸链反向平行

问题导析

(1) 构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸；

(2) 脱氧核苷酸种类的不同与含氮碱基有关，与脱氧核糖无关，图中2为脱氧核糖，3为含氮碱基。

答案 B

一题多变

(1)从主链上看，两条单链________平行；从碱基关系看，两条单链________。

(2)________和________相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。

(3)图中有________种碱基，________种碱基对。

(4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：

①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G构成的碱基对共________对。

②在DNA 分子稳定性的比较中，________碱基对的比例越高，DNA 分子稳定性越高。 答案 (1)反向 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 磷酸 (3)4 4 (4)①40 60 ②G 与C 解析 (1)从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA 分子的基本骨架。(3)图中涉及到4种碱基，4种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有4种，即A —T 、T —A 、G —C 、C —G 。(4)假设该DNA 片段只有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 或C —G 碱基对共60个，所以该DNA 中腺嘌呤数为：(200－2×60)/2＝40个。C 和G 共60对，由于G 与C 之间有三个氢键，A 与T 之间有两个氢键，因此，G 与C 构成的碱基对的比例越高，DNA 分子稳定性越高。 二、有关DNA 分子结构的计算 1．DNA 分子的共性和特异性

(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 G ＋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。

2．相关计算

如图是DNA 分子中碱基配对的情况示意图，与碱基互补配对原则有关的规律：

①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 。一条链中的A 和另一条链中的T 相等，可记为A 1＝T 2，同样：T 1＝A 2，G 1＝C 2，C 1＝G 2。

②设在双链DNA 分子中的一条链上A 1＋T 1＝n %，因为A 1＝T 2，A 2＝T 1，则：A 1＋T 1＝T 2＋A 2＝n %。整个DNA 分子中：A ＋T ＝n %。

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。 ③设双链DNA 分子中，一条链上：

A 1＋G 1T 1＋C 1＝m ，则：A 1＋G 1T 1＋C 1＝T 2＋C 2A 2＋G 2＝m ，所以互补链上A 2＋G 2T 2＋C 2＝1

m 。 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。

④DNA 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

种碱基对排列方式。

1．在双链DNA 分子中，若某一条链中(A ＋T)/(G ＋C)＝m ，则在另一条链中(A ＋T)/(G ＋C)的