第3章 第2节 遗传信息编码在DNA分子上-【重难点手册】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化(浙科版2019 浙江专用)

重避台手细高中生物学必修2遗传与进化水（渐江专用） 第二节 遗传信息编码在DNA分子上 重点和难点 素养要求 重点：①DNA分子的双螺旋结构模型：②DNA分子的 “生命观念”水平2：从结构与功能相适应的角度认识 结构特点：③制作DNA双螺旋结构模型。 DNA的结构特点 难点：①DNA分子的结构特，点：②制作DNA双螺旋结 “科学探究”水平3：理解DNA双螺旋结构模型的构 构模型。 建历程，动手制作模型。 01必备知识梳理。 重难点1双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 1.DNA的分子组成 色知识回顾7 元素组成：C、H、O、N、P DNA和RNA的比较 「A:腺嘌吟 磷酸 脱氧 T:胸腺密 比较 核糖 碱基 C:胞嘧啶 DNA 项目 RNA G:鸟嘌岭 5 存在 主要存在于 4 基本单位： 细胞核中 部位 主要存在于 3 腺嘌岭(A)脱氧核苷酸 少量存在于 脱氧核苷酸 鸟嘌吟(G)脱氧核苷酸 (真核 生物) 叶绿体、线 细胞质中 DNA 胞嘧啶(C脱氧核苷酸 粒体中 胸赓嘧啶(T)脱氧核苷酸 (1)DNA是主要的遗传物质。 一：为双螺通常呈单链 结构 旋结构 结柄 (2)DNA在细胞内含量稳定。 (3)DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸。 在不含DNA 的生物中是 (4)核酸包括DNA和RNA。 遗传物质： 2.DNA的结构 功能 主要的道传 在含有DNA 物质 (1)一条脱氧核苷酸链：许多个脱氧核苷酸依靠磷酸二酯键 的生物中可 连接形成一条脱氧核苷酸链。 协助DNA完 成功能 (2)两链之间的碱基对：A一定与T配对，两碱基间形成2个 氢键；G一定与C配对，两碱基间形成3个氢键。 可易混易错 DNA分子的三种关系 (1)数量关系： ①每个DNA片段中，1个 磷酸（脱氧核糖）与1个或2个 脱氧核糖（磷酸）相连。 ②每个DNA片段中，游 G 离的碎酸基固有2个。 78 第三章遗传的分子基础么出组 3.立体结构一规则的双螺旋 ③A与T间有2个氢键， 2 nm G与C间有3个氢键。 ①脱氧核糖数=磷酸数 0,3nm =含氮碱基鼓」 (2)位置关系： 0对芒 ①单链中相邻碱基：通过 “脱氧核糖一磷酸一脱氧核 四 糖”连接。 立体坊构 平百结构 一段取餐核首酸序列 ②两条链中互补配对的 碱基：道过氢链相连 (3)连接关系： ①氢键：连接互补链中的 OH H 互补配对的碱基。 核苷联通式 (1)由两条脱氧核苷酸链组成，以反向平行方式盘旋成双螺 ②磷酸二酯键：连接单链 中相邻的两个脱氧核苷酸。 旋结构。 (2)脱氧核糖与磷酸基团交替连接，排列在外侧。 (3)碱基排列在内侧，且遵循碱基互补配对原则。 4.DNA分子的结构特点 回温馨提示司 (1)多样性：含n个碱基对的DNA具有4"种碱基对排列顺序。 不同类型DNA的结构特点 (2)特异性：每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。 (1)原核细胞拟核和质粒 (3)稳定性：两条主链中磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不 DNA分子均为环状，与链状 变，碱基对构成方式不变等 DNA分子的区别在于：每个 例①如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题： 磷酸（或脱氧核糖）都与2个 脱氧核糖（或磷酸）相连，且 不具有游离的磷酸基团。 (2)双链DNA分子中噪 吟数=密览数(A=T、G C),但是单链DNA分子一般 不满足该数量关系。类比推 理：RNA分子一般是单链，分 甲 子中骤吟与嘧啶数量一般不 (1)图甲是DNA片段的 结构，图乙是DNA片段的 相等。 结构。 (2)填出图中部分结构的名称：1. :2. 目记忆口决 DNA结构的“五、四、三、二、一” (3)从图中可以看出DNA分子中的两条链是由 和 (1)五种元素：C、HO 交替连接构成的。 NP。 79 国避手细高中生物学必修2遗传与进化Z父（渐江专用】 (4)连接碱基对的4是 ,碱基配对的方式如下： 四种碱基：A、T、G、C,对 与 配对： 分 应四种脱氧核苷酸。 配对。 三种物质：磷酸、脱氧核 (5)图甲中表示了 种 个脱氧核苷酸。 糖、硫基。 (6)从图甲可以看出组成DNA分子的两条链的方向是 二条长链：两条反向平行 的脱氧核苷酸链。 的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕 一种螺旋：规则的双螺旋 成 结构。 结构 答案(1)平面：立体（或空间）。(2)一条脱氧核苷酸单链 (2)DNA双链分子中磷 片段：脱氧核糖：腺嘌呤脱氧核苷酸。 (3)脱氧核糖：磷酸基团。 酸、脱氧核糖和碱基之间的数 (4)氢键；A(腺嘌呤)：T(胸腺嘧啶)：G(鸟嘌呤)：C(胞嘧啶)。 量比为1：1：1. (5)4:8。 (6)反向平行：规则的双螺旋。 易错点对DNA分子的结构认识不清 易错题如图所示为DNA分子部分结构示意图。下列 习防错档案湿 叙述中正确的是( )o (1)DNA分子由两条脱 氧核苷酸长链盘旋成精细均 匀、螺距相等的规则双螺旋 结构。 D ② (2)DNA分子中脱氧核 ③ 糖和磷酸交替排列的顺序稳 定不变。 (3)DNA分子双螺旋结 A错 B链 构中间为碱基对、碱基之间形 A.解旋酶可以断开⑤键，因此DNA的稳定性与⑤无关 成氢键，从而雏持双螺旋结构 B.④是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸 的稳定。 C.DNA连接酶可催化⑤或⑦键形成 (4)DNA分子之间对应 D.A链、B链的方向相反，骨架是磷酸和脱氧核糖 的碱基严格按照碱基互补配 对原则进行配对。 答案D (5)每个特定的IDNA分 正解展示图中一个鸟嘌呤脱氧核苷酸应该由②③⑥构成。 子中，碱基对的数量和排列顺 解旋酶可以断开氢键，加热也可断开氢键。DNA连接酶的作 序稳定不变 用位点是磷酸二酯键，使两个相邻脱氧核苷酸连接起来。 重难点2制作DNA双螺旋结构模型 1.实验原理 刀易混易错司 DNA的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连 DNA模型制作的注意点 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 (1)制作含氮碱基模型 补配对。 时：①腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶 80 第三章 遗传的分子基础么组 2.制作DNA模型的操作步骤 (T)的一端应剪成相互吻合的 分别用泡沫塑料代表磷酸，用橡皮泥代表五碳 形状。同理，乌来吟(G)和胞 糖，用四种颜色的硬纸片代表碱基（其他组合也 嘧啶(C)的一端也应剪成另一 制作脱氧核苷 可)，用曲别针代表相邻五碳糖和磷酸之间的磷 (1D酸模型 酸二酯键，用牙签代表氢键。脱氧核苷酸分子 种吻合的形状。②这两种碱 中，脱氧核糖的1号碳原子与碱基相连，5号碳 原子与磷酸相连 基对模型的长度应相等，以保 证DNA分子中两条平行链之 分别制作两条 同一条链上相邻脱氧核苷酸的连接是一分子脱 (2)DNA单鞋 氧核苷酸中脱氧核糖上的3号碳原子与另一分 间的距离相等。 子脱氧核苷酸中的磷酸相连 (2)制作脱氧核苷酸长链 (3) 制作DNA平 将两条脱氧核苷酸长链反方向连接，并拼成DNA 面结构模型 分子平面结构图 模型时：①两条长链中核苷酸 的个数必须相同。②两条长 (4 制作DNA空 间结构模型 旋转DNA分子平面结构形成立体结构 链并排时，必须保证碱基之间 能够相互配对。③两条长链 例2如图表示某同学在制作① 走向要相反 DNA双螺旋结构模型时制作的一条 (3)在整个制作过程中。 脱氧核苷酸链。下列表述中不正确的 各零件之间的连接应保持足 是()。 够的牢固性，以免旋转时零件 A.能表示一个完整脱氧核苷酸 脱落。 的是图中的a和b B.图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个 C.相邻脱氧核苷酸之间通过化学键③连接起来 D.从碱基种类上看，缺少的碱基是T 解析图中的a表示的是一个完整的脱氧核苷酸：图中与五 碳糖直接相连的碱基只有一个：图中③处表示的是磷酸二酯键 相邻的脱氧，核苷酸通过此键相连接；脱氧核苷酸中的碱基共有 4种，即A、G、C、T。 答案A 口02关建能动提。 关键点1DNA分子中碱基数目的计算 和恒等。 1.规律计算法 2A+G=T+C=A+C=T+G=DNA (1)整个DNA分子中： 中碱基总数的50%。 OA-T:C-G:A+G-T+C:-1. 任意两种不互补的碱基之和占DNA碱基 总数的50%。 A+TG+C合≠1. (2)在DNA两条互补链（α链和B链）之间： 两种互补碱基相等：两种不互补的碱基之 a链中+C-B链中该比值的倒数： "T+C 81 重避台手细高中生物学必修2遗传与进化水（渐江专用） ®链中若-B链中该比值。 解析已知某DNA分子中，G与C之和占 全部碱基总数的40%，则C=G=20%,A=T= (3)整个DNA分子与其包含的两条链(a链 A+T 和B链)之间： 50%-20%=30%,则A++C+G=60%, ①整个DNA分子中互补的两种碱基之和 A+T A+T A+T+C+G A:+T+C+G -=60%,其中 (A+T或C十G)所占比例=其每一单链中这 两种碱基之和占单链中碱基数的比例。 一条链的T占该链碱基总数的40%，即 ②整个DNA分子中某一碱基所占比例 T A+T千C+G=40%,则A+T十C,+G 该碱基在每一单链中所占比例之和的一半。 A+T T ③a链(A+T)或(G+C)=3链(A+T)或 A+T:+C+G A+T+C+G (G+C)=2双链(A+T)或(G+C). T 20%,A+T+C+G -A+T+C+G 2.图示直观法 C+G C+G 适用于双链DNA分子中各种情况的碱基 20%.由于A+T+C+GA+T+C+G 数目计算，主要的推理过程都在DNA结构图 =40%,其中一条链的C占该链碱基总数的 示基础上进行。 C 15%,即A+T,+C+G =15%,那么 酸果板 G C+G (1)DNA分子中碱基数目的计算首先应 A:+T+C+G A,十T+C+G 明确计算的范围：整个DNA分子中还是某 ⊙ C A+T十C+G=25%,A+D,￥C+G 条单链中。 G T2+C2 (2)明确问题的方向：求某种碱基在 A+T平C+G=25%,则A++心+G DNA中的含量还是与其他碱基相比的比值。 =45%,A错误，B正确。若该DNA分子含 (3)方法选择：先学基本方法，再形成自 1000个碱基对，则A一T对=600，CG对= 己的方法。 400,A、T之间的氢键数为600×2=1200，C、 例1已知某DNA分子中，G与C之和占 G之间的氢键数为400×3=1200，碱基之间 全部碱基总数的40%，其中一条链的T与C 的氢键数为2400个，C错误。该DNA分子中 分别占该链碱基总数的40%和15%。下列有 0脱-号，D错误. 关叙述中正确的是()。 A+T60% A.在它的互补链中，T与C之和占该链碱 答案B 基总数的55% 例2(1)测得DNA分子一条单链中 B.在它的互补链中，T和C分别占该链碱 合无=Q7,在整个DNA分子中这种比例是 基总数的20%和25% C.若该DNA分子含1000个碱基对，则 (2)一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比 碱基之间的氢键数为2600个 鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总 D.该DNA分子中为是 数的24%。那么在这个DNA分子的另一条链 82 第三章 遗传的分子基础么图9 上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的 1.4G,得出G=10,A=14。 解析(1)将分母当作1，分子当作0.7。 a10 141d 07 0.7 1 A G C T50 A G C T50 AT心G ATCG BT C G A50 TC G A50 14 TA GC 个AGC 0.7 1 所以T在B链中含量应为14，比例为} 50 故所求比例为之=0,7。 28%。 (2)设在a链中A十G=24,又已知A= 答秦(1)0.7。 (2)28%. 03常考考向聚焦。 考向点1DNA分子的结构 重要基础，A正确：DNA的热变性温度是指 例①(2024·浙江6月选考)下列关于双 DNA分子在特定条件下（如一定浓度的盐溶 链DNA分子结构的叙述，正确的是( )。 液中)有一半发生变性（即双链解开成单链）的 A.磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA 温度，这个温度与DNA分子中碱基对的种类 的基本骨架 和比例有关，特别是G一C碱基对(3个氢键) B.双链DNA中T占比越高，DNA热变 比A一T碱基对(2个氢键)更稳定，所以T占 性温度越高 比越高，DNA的热变性温度应该是越低的，B C.两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶 错误；DNA分子中两条链之间的氢键是在 催化 DNA复制或转录过程中自然形成的，不需要 D.若一条链的G+C占47%，则另一条链 酶的催化，而DNA聚合酶主要是在DNA复制 的A+T也占47% 过程中催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键， 题源探累教材P57:在多种生物的DNA 将单个的脱氧核苷酸连接成DNA链，C错误： 分子中，腺嘌岭和胸腺陪啶的含量相等，鸟嘌 吟和胞嘧啶的含量相等。 互补的碱基在单链上所占的比例相等，若一条 解析]在DNA分子中，磷酸与脱氧核糖通 链的G十C占47%，则另一条链的G十C也占 过磷酸二酯键交替连接，形成了DNA的双螺 47%,A十T占1-47%=53%，D错误。 旋结构的外侧骨架，这是DNA分子稳定性的 [答案A 83