第3章 第2节 DNA 的结构（讲义word）-【大鹏生物】2024-2025学年高中生物同步课讲义必修2 遗传与进化

第2节　DNA 的结构 [学习目标] 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交流和讨论，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。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 [教材梳理] 1.构建者：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。 2.过程 [强化素养] 探究DNA的两条单链之间的连接方式： (1)DNA的两条单链由位于内侧的碱基连接而成还是由“脱氧核糖—磷酸”的基 本骨架连接而成？请结合以下文字资料及生物膜的流动镶嵌模型，判断模型1、 2中哪一个是科学的？ 资料一　嘌呤和嘧啶碱基具有疏水性，脱氧核糖和磷酸具有亲水性。 资料二　生物膜的流动镶嵌模型 请判断：在科学的模型下画“√”，反之画“×”。 (2)两条链中的碱基排列在内侧，是相同的碱基两两相连吗？ 请结合以下资料进行分析： 资料三　DNA螺旋的直径是固定的，均为2 nm。 资料四　嘌呤和嘧啶的分子结构图 结论：不是相同的碱基两两相连，应是嘌呤与嘧啶相连。 (3)请根据查哥夫碱基数据表猜测应是哪两种碱基配对？ 来源 碱基的相对含量 腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T 人 30.9 19.9 19.8 29.4 牛 27.9 22.7 22.1 27.3 酵母菌 31.3 18.7 17.1 32.9 结合分支杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6 结论：A与T配对，G与C配对。 题组一　DNA双螺旋结构模型的构建及制作 1.下列表示某同学制作的脱氧核苷酸结构模型(表示脱氧核糖、表示碱基、表示磷酸基团)，其中正确的是（ ） 2.下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是( ) A.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基 B.威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA呈双螺旋结构 C.沃森和克里克曾尝试搭建了多种模型，但都不科学 D.沃森和克里克最后受“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”的启发，构建出科学的模型 3.在DNA双螺旋结构模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，用订书钉代表氢键，由此搭建而成的DNA双螺旋结构模型( ) A.粗细相同，A与T之间3个钉，C与G之间2个钉 B.粗细相同，A与T之间2个钉，C与G之间3个钉 C.粗细不同，A与T之间3个钉，C与G之间2个钉 D.粗细不同，A与T之间2个钉，C与G之间3个钉 二、DNA的结构 [教材梳理] 双螺旋结构特点 (1)DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端，两条单链走向相反，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链是从3′－端到5′－端的。 (2)DNA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，并且碱基配对具有一定规律：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对，G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。 [易错警示] 准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式 [延伸拓展] 回答有关条链为1链，互碱基互补配对原则应用的问题： 设DNA一补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。 请据此完成以下推论： (1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。 即：双链中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C ＝T＋G＝ 1/2 (A＋G＋T＋C)。 规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。 (2)A1＋T1＝A2＋T2；G1＋C1＝G2＋C2。 规律二：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，简记为“补则等”。 规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。 规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。 题组二　DNA的结构 4.如图表示某同学制作的DNA双螺旋结构模型的一个片段。其中存在的错误有( ) A.3处　　　B.5处 C.7处　　　D.8处 5.下列有关DNA结构的叙述，错误的是（ ） A.DNA的基本骨架排列在外侧 B.DNA具有独特的双螺旋结构 C.DNA中，A与U配对，C与G配对 D.遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中 6.如图是DNA的局部结构示意图，请据图回答： (1)图中有___种碱基，有___个完整的脱氧核苷酸单位，有___个游离的磷酸基团。 (2)从主链看，DNA的两条单链方向___________；从碱基关系看，两条单链上的碱基______(填“相同”或“互补”)。 (3)图中的1、2是__________，3是___________，4、5是___________，若该DNA片段中的这些结构可任意替换，则可形成____种不同的DNA片段。 三、制作DNA双螺旋结构模型 [教材梳理] 1.材料用具 曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等。 2.制作过程 从DNA的基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基的代表物开始，通过订书钉连接成基本单位——脱氧核苷酸模型，然后把“脱氧核苷酸”按一定的碱基顺序依次穿在铁丝上构成一条“脱氧核苷酸链”，用同样方法制作另一条，再按碱基互补配对方式用订书钉连接两条链，最后旋转。 [延伸拓展 ] 1.DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？ 提示　碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。 2.DNA是如何维系它的遗传稳定性的？ 提示　两条链上的碱基之间的氢键维持了双螺旋结构的稳定等。 [综合强化] 7.某生物的碱基组成是嘌呤碱基占碱基总数的60%，嘧啶碱基占碱基总数的40%，则它不可能是（ ） A.棉花　　 B.绵羊　　 C.T2噬菌体　　 D.烟草花叶病毒 8.如图所示为DNA的结构示意图，对该图的正确描述是( ) A.②和③相间排列，构成了DNA的基本骨架 B.①②③构成一个胞嘧啶脱氧核苷酸 C.④所指碱基占的比例越大，DNA越稳定 D.DNA中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T 9.在一个双链DNA中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键。则下列有关叙述正确的是( ) ①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基数＝m ②碱基之间的氢键数为(3m－2n)/2 ③一条链中A＋T的数量为n ④G的数量为m－n A.①②③④　　B.②③④　　C.③④　　D.①②③ 10.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% 11.分析某生物的双链DNA分子，发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64%，又知一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30%，则另一条链中腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是( ) A.17%　　 B.32%　　 C.34%　　 D.50% 12.如图为大肠杆菌DNA分子结构示意图(片段)。请根据图示分析并回答下列问题： (1)图中1表示___________，2表示__________，1、2、3结合在一起的结构叫作_____________。 (2)3有____种，中文名称分别是________________。 (3)DNA分子中3和4是通过_______连接起来的。 (4)DNA被彻底氧化分解后，能产生含氮废物的是____________。 [本讲小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$