3.2 DNA的结构 【知识精研】高一生物（人教版2019必修2）

第2节

DNA的结构第3章基因的本质必修二DNA双螺旋结构模型的构建1DNA的结构2目录习题检测3一、学习目标二、重难点1.概述DNA结构的主要特点。2.通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的讨论和交流，认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。3.制作DNA双螺旋结构模型。DNA结构的主要特点。DNA双螺旋结构模型的构建1DNA双螺旋结构模型的构建120世纪初1951-195219521951年DNA的结构单位：四种脱氧核苷酸科赛尔、琼斯、列文沃森和克里克推算出DNA呈螺旋结构，尝试建构模型：双螺旋、三螺旋→失败（配对违反化学规律）物理模型X射线衍射技术威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱查哥夫在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C）DNA双螺旋结构模型的构建1据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。

TCGAAGCT010302DNA具有恒定的直径能解释A、T、C、G的数量关系制作的模型与基于拍摄的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符DNA双螺旋结构模型的构建1英国《自然》杂志同时刊登了三篇论文，一篇是沃森和克里克的、一篇是威尔金斯的、一篇是富兰克林的。1962年，沃森、克里克、威尔金斯同时获得了诺贝尔生理学或医学奖。1953年4月25日沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型DNA双螺旋结构模型的构建11.请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。（1）DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？（2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？DNA是由两条链构成的。这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，它们排列在DNA的外侧。DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定的规律：A与T配对；G与C配对。DNA双螺旋结构模型的构建12.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示？★要善于利用他人的研究成果和经验；★要善于与他人交流、合作，

闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；★研究小组成员在知识背景上最好是互补的，

对所从事的研究要有兴趣和激情等。11.DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（

）①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制A.①②

B.②③

C.③④

D.①④B习题巩固DNA的结构21.DNA的基本单位脱氧核苷酸2.脱氧核苷酸的组成一分子磷酸一分子脱氧核糖一分子含氮碱基C胞嘧啶T胸腺嘧啶A腺嘌呤G鸟嘌呤OPCH2

OHOOHHOHHH

HH碱基

磷酸

5’1’2’3’4’脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1’-C，与磷酸基团相连的碳叫作5’-C。3.元素组成C、H、O、N、P回顾对DNA的认识OPCH2

OHOOHHOHHHHHA磷酸

OPCH2

OHOOHHOHHHHHC磷酸

OPCH2

OHOOHHOHHHHHT磷酸

OPCH2

OHOOHHOHHHHHG磷酸

腺嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸OOHHH2O磷酸二酯键DNA链是由脱氧核苷酸脱水缩合连接而成的长链。4.DNA链的形成回顾对DNA的认识DNA的结构2一、DNA分子的结构5’ATGCTACG3’5’3’磷酸二酯键1.由

条单链按_________方式盘旋成_______结构。反向平行双螺旋25’3’5’3’ATATTAGGGCCATC磷酸

和

交替连接，构成基本骨架；2.外侧碱基对内侧脱氧核糖3.碱基互补配对原则

两条链上的碱基通过

连接形成

，且A只和

配对、G只和

配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作

。氢键氢键TC碱基互补配对原则碱基对碱基对一、DNA分子的结构腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）氢键越多，结构越稳定，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温。一、DNA分子的结构ATATTAGGGCCATC4.总结五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：A、T、C、G三种物质：两条长链：一种螺旋：规则的双螺旋结构磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条反向平行的脱氧核苷酸链氢键关系:A=TG≡C一、DNA分子的结构DNA结构模型解读DNA的结构2二、DNA分子的结构特异性20在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？440002.特异性碱基对的特定排列顺序。3.稳定性1.多样性①外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成；②内部碱基对稳定——通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则，

加强稳定性；③空间结构稳定——规则的双螺旋结构。碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。遗传信息：DNA分子中的碱基对的排列顺序。DNA的结构2三、制作DNA双螺旋结构模型某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要：(1)代表磷酸的球形塑料片几个？(2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？(3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？(4)可组装出几种该DNA片段模型？2020204101习题巩固1.用卡片构建DNA平面结构模型,所提供的卡片类型和数量如表所示,

下列说法正确的是(

)A.最多可构建4种脱氧核苷酸,5个脱氧核苷酸对B.构成的双链DNA片段最多有10个氢键C.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA卡片类型脱氧核糖磷酸碱基ATGC卡片数量10102332B1习题巩固2.如图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有2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，其中哪位同学的评价较合理？①甲认为该图没有什么物质和结构上的错误。②乙认为该图至少有3处错误，其中核糖应改为脱氧核糖，U应改为T，DNA单链中脱氧核苷酸的磷酸基团应与相邻脱氧核苷酸3′碳上的羟基脱水形成磷酸二酯键。③丙认为如果他画的是双链RNA分子，则该图就是正确的。该同学要画的为DNA分子结构图，图中的错误有：①五碳糖应为脱氧核糖；②碱基不含尿嘧啶(U)；③磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。故乙同学评价较合理。13.图中1为DNA分子片段的一条链，2为碱基对，

3为氢键，4为一个脱氧核苷酸。TGAATCTGAATC5’3’(1)双链DNA中，游离的磷酸基团有

个。每个脱氧核糖一般连接着

个磷酸，一条单链上有

个脱氧核糖只连接一个磷酸。221(2)○与

、▭之间的数量关系为

。1：1：1(3)A与T之间有

个氢键，G与C之间有

个氢键。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

；若已知G有m个，则氢键数为

。233n－m2n+m习题巩固1.根据碱基比例对核酸样品进行判定是否含有U是否则含有RNA为DNAA+CT+G是否=1是否可能是双链DNA可能是单链DNA则为单链DNA2.双链DNA分子中有关单链碱基的计算A1=

,T1=

,C1=

,G1=

。T2A2G2C2DNA分子中的碱基数量的计算规律3.双链DNA分子中有关计算（1）一个双链DNA分子中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，即A+G=T+C。注意：一个双链DNA分子中，A+T与C+G不一定相等，而且一般都不相等。在双链DNA分子中：∵A=TG=C∴A+G=

T+C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）/（G+C）的值不同。该比值体现了不同生物的DNA分子的特异性。DNA分子中的碱基数量的计算规律在双链DNA分子中：∵A=TG=C∴A+G=

T+C（2）在DNA双链中，任意两个非互补碱基和的比例_______，

并为碱基总数的_____。恒等50%也可写成：∴A+G/(A+G+C+T)=T+C/(A+G+C+T)=A+GT+CT+GA+C=1A+CT+GT+CA+G===50%任意两个非互补碱基和的比例为1，则可能为双链。若为双链，则任意两个非互补碱基和的比例为1。非互补碱基：不配对的碱基3.双链DNA分子中有关计算（3）双链DNA分子中，互补碱基之和与碱基总数之比，

与任意一条链的这种比值相等。设A1+G1+C1+T1=m，则A2+G2+C2+T2=m∴A+G+C+T=2m∵A1=T2、T1=A2，则A1+T1=A2+T2，A+T=(A1+T1)+(A2+T2)A+T2mmA1+T1mA2+T2==故3.双链DNA分子中有关计算（4）在双链DNA分子的两条互补链中，

非互补碱基之和比例互为倒数。A1+G1T1+C1在一条链中，=mA1+G1T1+C1则=m=T2+C2A2+G2A2+G2T2+C2在互补链中，=1/m（5）双链DNA分子中，互补碱基之和的比例在任意一条链

及整个DNA分子中都相同。A+TG+CG1+C1A1+T1G2+C2A2+T2==补则等，不补则倒。3.双链DNA分子中有关计算（6）若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。【例题】在一个双链DNA分子中A占22%，则A在其中一条单链中的数值能确定吗？能确定范围，0%≤A1≤44%（8）DNA分子的总氢键数=2(A-T碱基对数)+3(G-C碱基对数)3.双链DNA分子中有关计算（7）某碱基在双链中所占的比例等于它在每条单链中所占比例的平均值。AA+T+G+CA1A1+T1+G1+C1A2A2+T2+G2+C2A1+A2A1+T1+G1+C1A2A1+T1+G1+C1A1A1+T1+G1+C1A(A+T+G+C)×1/2====AA+T+G+C()1/2A1A1+T1+G1+C1A2A2+T2+G2+C2++=+即某种碱基在1链中占m%，在互补链（即2链）中占n%，则这种碱基在双链中应占(m+n)/2%3.双链DNA分子中有关计算1.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（

）A.32.9%，17.1%

B.31.3%，18.7%C.18.7%，31.3%

D.17.1%，32.9%1B(A＋T)%＝(A1＋T1)%＝(A2＋T2)%=64.2%T1=32.9%T2=?(G＋C)%＝(G1＋C1)%＝(G2＋C2)%=35.8%C1=17.1%C2=?习题巩固2.(2024·哈尔滨模拟)在一个DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占(

)A.12%和34% B.21%和24%C.34%和12% D.58%和30%1C习题巩固13.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（）C习题巩固14.酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是（

）A.DNA复制后A约占32%B.DNA中C约占18%C.DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1D.RNA中U约占32%D习题巩固1课堂总结习题检测31.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。判断下列相关表述是否正确。