3.2 DNA的结构-【重难点手册】2025-2026学年高中生物必修第二册（人教版）

重难点手册高中生物学必修2遗传与进化R」 第2节 DNA的结构 重点和难点 课标要求 重点：①DNA结构的主要特，点；②制作DNA双螺 1.了解DNA双螺旋结构模型的构建历程。 旋结构模型。 2.阐述DNA分子双螺旋结构的主要特，点。 难点：DNA结构的主要特点。 3.尝试制作DNA双螺旋结构模型。 田HHH1HHHH1HiHH1HHH 必备知识梳理 iiii1iiiiiiiiiHiiiiiiiH 基础梳理 识记点(1 DNA双螺旋结构模型的构建 (1)构建者：① (2)构建历程： 识记点答案 1951年，科学界已经认识到：DNA是以4种② 为 【识记点1】 单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有③ ①沃森和克里克；②脱氧核 4种碱基。但不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。 苷酸；③A、T、G、C;④DNA衍 英国的威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术 射图谱；⑤查哥夫；⑥双螺旋 获得了高质量的④ →沃森和克里克推算出DNA呈螺 结构。 旋结构。 【识记点2】 ⑤ 提出：在DNA中，腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧 ①反向平行；②脱氧核糖； ③磷酸；④碱基；⑤氢键；⑥碱基 啶(T)的量；鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。 对；⑦胸腺嘧啶；⑧A(腺嘌吟)； 1953年，沃森和克里克提出DNA⑥ 模型。◆拓思维© ⑨胞嘧啶；⑩G(鸟嘌呤)。 手烈资种浴专·密后，沃意免湿老的成功 识记点2 DNA的结构 基于对DNA结构的理解进行填空。 拓思维回 遗传物质的逻辑链 (1)已知：DNA是生物的遗 传物质。 (2)想知道：DNA怎样储存 遗传信息 (3)怎样：DNA怎样决定生 (1)组成：两条链按① 方式盘旋成双螺旋结构，从双链 物性状。 (4)基础：DNA的结构。 的一端开始，一条链由5'-端到3'-端，另一条链由3'-端到5′-端。 你知道5-端和3'-端怎么确认吗？ (2)基本骨架：[b]② 和[c]③ 交替连接。 80 第3章基因的本质 (3)内侧：④ 拓思维回 (4)碱基互补配对：两条链上的碱基通过⑤ 形成 X射线衍射与DNA的 [e]⑥ ,且T(⑦ )一定与[f]⑧ 配对， 双螺旋结构 在20世纪50年代，生物学 C(⑨ )一定与[g]四 配对。 家已经知道DNA是细胞中携 重难拓展 带遗传信息的物质，下一步就是 重难点(1 要弄清楚DNA的结构，从而确 沃森和克里克是怎样揭示DNA的双螺旋结 定它的化学作用。这项研究的 构的 科学基础早在几十年前就已经 (1)模型名称：DNA双螺旋结构模型。 由物理学家准备好了。 (2)构建者：1953年由美国科学家沃森和英国科学家克里克 一定波长的光通过某种光 栅发生衍射时的图样是确定的。 提出。 反过来，根据某个衍射图样就可 (3)构建过程一览图： 以确定相应光栅的结构。晶体 依据2 中原子的排列是规则的，它们可 威尔金斯和富兰 DNA的结构单位：4种脱氧核苷 以充当天然的衍射光栅。 克林提供的DNA一构建依据： 酸，分别含有A、T、G、C4种 衍射图谱 碱基 X射线衍射是X射线在晶 依据1 体中发生的衍射现象。X射线 沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构 通过晶体之后，在某些方向的强 双螺旋 碱基位于螺旋的外部 度增强，而在另一些方向X射 尝试建立模型 三螺旋 脱氧核糖一磷酸骨架在外，碱基 线强度减弱甚至消失，如果在晶 在内，且将相同碱基进行配对 失败 体的背后放置一张感光底片，将 查哥夫提出DNA分子中A=T、G=C·依据3 会得到X射线的衍射图谱。根 重建模型：将碱基安排在双螺旋内部，让A与T配对、G与C配 据衍射线强度分布可测定原子 对，将脱氧核糖一磷酸骨架安排在螺旋外部 在晶胞中的坐标，因此X射线 形成DNA双螺旋结构模型 沃森和克里克 构建者 衍射也是测定分子空间构型的 验证 主要方法。 ①DNA具有恒定的直径。②能解释A、T、CG的数量关系。 ③制作的模型与基于拍摄的DNA的X射线衍射照片推算出的 从1951年开始，英国生物 DNA双螺旋结构相符。 ◆拓思维回 学家威尔金斯和富兰克林研究 意义：DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物 了DNA对X射线的衍射，获得 了一系列DNA的X射线衍射图 学的发展中具有里程碑式的意义。 谱，而美国科学家沃森和英国科 例①（新编）下列关于威尔金斯、富兰克林、查哥夫、沃森和克 学家克里克则根据这些数据提 里克等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法，正确的 出了DNA的双螺旋结构模型。 是()。 诊考策阅 A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微图像 (1)科学成果要把握关键 B.沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型 点：人物、成果、意义。 (2)学习时应该善于将相关 C.查哥夫提出了A与T配对、G与C配对的正确关系 人物和成果结合进行记忆。 D.富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、G的量等于C 注意：DNA双螺旋结构模型 的量 ◆诊考策淘 属于物理模型；DNA衍射图谱不 属于物理模型，也不属于模型。 解析威尔金斯和富兰克林利用X射线衍射技术获得了高质量的DNA 衍射图谱，电子显微图像是电子显微镜观察的结果，A错误。查哥夫提出在 81 :重难点手册高中生物学必修2遗传与进化RJ DNA分子中，腺嘌吟(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量 敲黑板⊙ 总是等于胞嘧啶(C)的量，查哥夫并未指出A与T配对、G与C配对的关 DNA的方向性 系；A与T配对、G与C配对是沃森和克里克在制作DNA模型时与DNA (1)脱氧核糖上与碱基相连 衍射图谱比较、解释而得到的结果，C、D错误。 的碳称作1'C,与磷酸基团相连 的碳称作5'-C。 答案B (2)DNA的一条单链具有 重难点2DNA的双螺旋结构有哪些特点 两个末端，一端有一个游离的磷 酸基团，这一端称作5-端，另一端 (1)DNA是由两条单链组成的， 有一个羟基（一OHD,称作3'-端。 这两条链按反向平行的方式盘旋成双 每个DNA分子片段中，游离的 螺旋结构。 ◆敲黑板。 磷酸基团有2个。 (2)DNA中的脱氧核糖和磷酸交 环状的DNA无游离的磷酸基国 (3)DNA的两条单链走向相 替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 反，一条单链是从5'端到3端 诚基排列在内侧。八的聚技装整是 的，另一条单链则是从3'-端到 (3)两条链上的碱基通过氢键连 5'-端的。 接成碱基对，并且碱基配对具有一定 G 拓视野⊙ 的规律：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对，G(鸟嘌呤)一定与 4种碱基比例关系分析 C(胞嘧啶)配对。 碱基互补配对原则 ◆拓视野 (1)同种生物的不同组织的 (4)DNA分子的组成 DNA碱基组成相同。 (2)每种生物的DNA碱基 五种元素 三种小分子 四种基本 两条长链 一种空间 组成不随生物体的年龄、营养状 单位 结构 态或者环境变化而改变。 C、H、O、 脱氧核糖 四种脱氧核 脱氧核苷 规则双螺 (3)几乎所有的DNA,无论 N、P 磷酸、碱基 苷酸 酸双链 旋结构 种属来源如何，其腺嘌吟的量与 脱氧核苷酸的类型由碱基种类决定 ◆拓思维妇 胸腺嘧啶的量相等，即A=T; 例②（改编）如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列 鸟嘌吟的量与胞嘧啶的量相等， 即G=C；嘌呤的总量与嘧啶的 问题： 总量相等，即A十G=C+T。 (4)不同生物的DNA碱基 组成不同，表现为(A十T)/(G十 C)的值不同。 拓思维回 图1 图2 DNA分子结构的特点 (1)图1是DNA片段的 结构，图2是DNA片段的 (1)多样性：n个碱基对的 结构。 DNA具有4”种碱基对排列顺序。 (2)写出图中部分结构的名称：① ② (2)特异性：每个DNA分 ③ 子都有其特定的碱基对排列 (3)从图中可以看出，DNA分子中的两条链是由 和 顺序。DNA的遣传信息就储存 在碱基对的排列顺序之中 交替连接构成骨架的。 82 第3章基因的本质誦 (4)连接碱基对的④是 碱基配对的方式如下： (3)稳定性：两条主链中磷 与】 配对； 与 配对。 酸与脱氧核糖交替排列的顺序 (5)图1中表示了 种 个脱氧核苷酸。 不变，碱基对配对方式不变等。 (6)从图1可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是 的；从图2可以看出，组成DNA分子的两条链相互缠 绕成 结构。 答案(1)平面；立体（或空间）。(2)一条脱氧核苷酸单链片段；脱氧 核糖；腺嘌呤脱氧核苷酸。 (3)脱氧核糖；磷酸。(4)氢键；A(或腺嘌 呤)；T(或胸腺嘧啶)；G(或鸟嘌呤)；C(或胞嘧啶)。 (5)4:8。 (6)反向 平行；规则的双螺旋。 重难点(3怎样制作DNA双螺旋结构模型 1.实验原理：DNA双螺旋结构。 2.制作DNA模型的操作步骤 选材，可因地制宜 分别用泡沫塑料代表磷酸， 用橡皮泥代表五碳糖，用 酸 四种颜色的硬纸片代表碱 制作脱氧核 基（其他组合也可），用曲别 脱氧) 1基 核糖 苷酸模型 针代表连接五碳糖和磷酸的 磷酸二酯键，用牙签代表 敲黑板⊙ 氢键。脱氧核苷酸分子中，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 制作DNA双螺旋结构模型的 三个要点 分别制作两 同一条链上相邻脱氧核苷酸的连接是一分子脱 氧核苷酸中脱氧核糖上的3号碳原子与另一分 (1)制作含氨碱基模型时： 条DNA单链 子脱氧核苷酸中的磷酸相连 ①腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的 一端应剪成相互吻合的形状。 制作DNA平 将两条脱氧核苷酸长链反方向连接，并拼成 面结构模型 DNA分子平面结构图 同理，鸟嘌吟(G)和胞嘧啶(C) 的一端也应剪成另一种吻合的 制作DNA的 间结构模 旋转DNA分子平面结构，形成立体结构 形状。②这两种碱基对模型的 型 。敲黑板。 长度应相等，以保证DNA分子 例3(2025·河南模拟预测)DNA折纸术借助DNA分子的 中两条平行链之间的距离相等。 (2)制作脱氧核苷酸长链模 独特性质与碱基互补配对规则，把一条长的DNA单链（脚手架 型时：①两条长链中核苷酸的个 链)特定区域折叠，并用短链（订书钉链）固定，形成预期结构，如图 数必须相同。②两条长链并排 中的发夹结构。下列叙述错误的是()。 时，必须保证碱基之间能够相互 a链十 23 配对。③两条长链走向要相反。 b链 3 (3)在整个制作过程中，各 5+6+ 部件之间的连接应保持足够的 牢固性，以免旋转时零件脱落。 A.图中发夹结构的形成过程涉及磷酸二酯键的断裂与重新 形成 83 重难点手册高中生物学必修2遗传与进化R」 B.在发夹结构的双链互补区域中，a链和b链的G+C含量 诊考策淘 相等 识图分析选项 C.改变订书钉链的碱基序列，可能得到不同形状的DNA折 (1)读题明确概念关系：折 纸结构 纸术、脚手架链、订书钉链、发夹 D.高温可能破坏该发夹结构，因为高温会使碱基对之间的氢 结构。 (2)读图，明确上述概念在 键断裂 ◆诊考策。 图中的对应结构。 解析DNA折纸术过程中，主要是通过碱基互补配对形成氢键来构建 (3)高温会使氢键断裂，也 结构，并没有磷酸二酯键的断裂与重新形成，A错误；根据碱基互补配对规 能破坏发夹结构。 则，DNA双链中，G与C配对，C与G配对，因此发夹结构的双链互补区域 中，a链和b链的G十C含量相等，B正确；改变订书钉链的碱基序列，则订 书钉链与脚手架链的互补区域改变，则DNA折纸结构的形状改变，C正确； 氢键在高温下会断裂，所以高温可能破坏该发夹结构，D正确。 答案A H1H411i11iiH4ii111证 关键能力提升 1111111110111111110111011111111011111011110111111111111011111101111111 题型方法 A+T A+T 60%A+T+CIG-A+T+C+G =60%,其中一 题型① DNA分子中碱基数目的计算 条链的T占该链碱基总数的40%，即A十T十C十G T 例①[深挖教材：教材P52概念检测T3、 A T4幻已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱 A1+T1 -40%,A+T+C+G-A+T+C+G 基总数的40%，其中一条链的T与C分别占 T A 该链碱基总数的40%和15%。下列有关叙述 A1+T1+C1+G =20%, A1+T1+C1+G 中正确的是( )。 Ta =20%。由于 C+G A2+T2十C2+G2 A+T+C+G A.在它的互补链中，T与C之和占该链碱 C+G 基总数的55% A+T+C+G =40%,其中一条链中C占该链碱基总数 B.在它的互补链中，T和C分别占该链碱 ⊙ G 基总数的20%和25% 的15%，即A十T十C+G-15%,剥A+T十C+G C.若该DNA分子含1000个碱基对，则 C1+G1 C A+T+C+GI A+T+C+G 25%, 碱基之间的氢键数为2600个 GI C2 D读DNA分子中82 A1+T1+C1+G1 = A2+T2+C2+G2 =25%,则 T2+C2 解析设该单链中四种碱基含量分别为A、T、G1、 A2+T2+C2+G2 =45%,A错误，B正确。若该 C,其互补链中四种碱基含量分别为A2、T2、G2、C2,DNA DNA分子含1000个碱基对，则A=T=600个，C= 分子中四种碱基含量分别为A、T、G、C。已知某DNA分 G=400个，A、T之间的氢键数为600×2=1200个， 子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，则C=G= C、G之间的氢键数为400×3=1200个，碱基之间的 A+T 20%,A=T=50%-20%=306,则A++C+G 氢锭教为2400个，C错误。该DNA分子中C千9与 84 第3章基因的本质 40%=2/3,D错误。 述，正确的是( )。 60% A.若DNA分子一条链中的碱基A所占 答案B 比例为a,则另一条链的碱基C所占比例为 深挖教材 1/(2-a) DNA分子中碱基数目的计算有助于对DNA 分子结构的理解，近几年高考对此有所考查。如 B.如果一条链上(A十T)：(G+C)=m, 2024年河北卷考查某病毒遗传物质碱基含量的分 则另一条链上该比值也为m 析；浙江2024年6月选考涉及双链DNA计算问 C.如果一条链上的A:T:G:C=2: 题。碱基分析计算类试题有一些基本规律，同学们 2:3:3,则另一条链上该比值为3：3：22 应该掌握。 D.由50个碱基对组成的DNA分子片段 跟踪练①下列有关双链DNA分子的叙：中至少含有氢键的数量为150个 1A11111111111111111010111101111311111611111111111111103111110110111111311 核心素养聚焦 1110111111B011113110111111111111111111111101101111111111110111111111011110111111 考向（①考查DNA分子结构 考向(2 DNA分子中碱基的相关问题 例①(2024·浙江6月选考)下列 例2(2024·广西卷)研究发现真核生物 关于双链DNA分子结构的叙述，正确 基因组DNA普遍存在5-甲基胞嘧啶和N6-甲 的是( )。 基腺嘌呤，分别被称为DNA的第5、6个碱基。 A.磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA 下列关于这两个碱基的说法，正确的是( 的基本骨架 A均含有N元素 B.双链DNA中T占比越高，DNA热变 B.均含有脱氧核糖 性温度越高 C.都排列在DNA骨架的外侧 C.两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶 D.都不参与碱基互补配对 催化 D.若一条链的G+C占47%，则另一条链 考查内容 核心素养 试题难度 的A+T也占47% DNA结构 生命观念、科学思维 ★★★★☆ 考查内容 核心素养 试题难度 解析真核生物基因组DNA普遍存在5-甲基胞 DNA的结构 生命观念、科学思维 ★★★★☆ 嘧啶和N6-甲基腺嘌呤，分别被称为DNA的第5、 6个碱基，故DNA的第5、6个碱基均含有N元素， 解析DNA的外侧有脱氧核糖和磷酸交替连接 A正确；DNA存在5-甲基胞嘧啶和N6-甲基腺嘌呤， 构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱 基对，A正确；双链DNA中GC碱基对占比越高， 两者不含脱氧核糖，B错误；DNA中的脱氧核糖和磷 DNA热变性温度越高，B错误；DNA聚合酶催化形成 酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在 的是磷酸二酯键，C错误；在双链DNA分子中，若一 内侧，C错误；DNA双链存在A一T、G一C配对关系， 条链的G十C占47%，则另一条链的G+C也占 5甲基胞嘧啶和N6-甲基腺嘌吟参与碱基互补配对， 47%,A+T占1一47%-53%，D错误。 D错误。 答案A 答案A 85与乙病基因位于非同源染色体上，遵循自由组合定 律)，也可能位于X染色体上（此时与乙病基因不遵 循自由组合定律)，所以甲病与乙病的遗传不一定 遵循自由组合定律。(2)甲病的致病基因只在男性 中表达，从电泳检测结果看，Ⅱ-1、Ⅱ-2都有两条 带，说明都含有两种基因，不考虑相关基因位于XY 染色体的同源区段，致病基因位于常染色体上。I-1 不含有致病基因，I-2只含有一个条带，只含有致 病基因，子代男孩患病，推测致病基因为显性基因，所 以甲病是常染色体显性遗传。I-2基因型为AA, Ⅱ-1和Ⅱ-2都为Aa,故Ⅱ-1和Ⅱ-2的后代Ⅲ-1的 基因型与I-2相同的概率为1/2×1/2=1/4。] 第3章基因的本质 第1节DNA是主要的遗传物质 [跟踪练1]D[噬菌体侵染活菌，因此该方法检测 病李只能依靠活细胞生存 的是样品中的活菌数，A正确；该实验中噬菌斑越 多，说明被噬菌体侵染的活菌数越多，B正确：噬菌 体属于寄生生物，结核分枝杆菌能为噬菌体的增殖 提供能量和原料，C正确；若杀病毒剂的量不足，则 会导致未侵染的噬菌体侵染作为指示细胞的快生 长分枝杆菌，从而使噬菌体数量增多，导致结果偏 大，D错误。] [跟踪练2]C[当噬菌体感染细菌后，以细菌的组 成成分为原料合成自身的物质才可以被标记。] 第2节DNA的结构 [跟踪练1]B[若DNA分子一条链中的碱基A所 占比例为a,据此无法计算出该条链中的碱基G所 占比例，所以无法推导出另一条链的碱基C所占比 例，A错误；根据碱基互补配对原则可推知，一条链 上的碱基A、T、G、C的数量分别等于另一条链上 T、A、C、G的数量，可见，如果一条链上(A+T): (G十C)=m,则另一条链上该比值也为m,B正确； 根据碱基互补配对原则可推知，一条链上的碱基 A、T、G、C的数量分别等于另一条链上T、A、C、G 的数量，可见，如果一条链上的A:T:G:C=2: ,跟踪练参考答案与提示通 2:3:3,则另一条链上该比值也为2：2：3：3， C错误；在双链DNA分子中，A与T之间有2个氢 键，G与C之间有3个氢键，由50个碱基对组成的 DNA分子片段中，若只含有碱基A与T,则该 DNA分子片段中含有的氢键的数量最少，为 100个，D错误。] 归纳 DNA分子中碱基数目计算的基本方法 (1)整个DNA分子中： A=T;C=G;A+T≠G+C; G+C≠A+示≠1；A+G=T+C=A+C= A+TG+C T十G=DNA中碱基总数的50%。 两种互补碱基数量相等；任意两种不互补的碱 基数量之和占DNA碱基总数的50%。 (2)DNA两条互补链之间： :敛中针等于B链中孩比值的倒量： a处中公+等于日经中的演比位。 (3)整个DNA分子与其包含的两条链之间： ①整个DNA分子相对应的两种碱基之和 (A十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。 ②整个DNA分子中某一碱基所占比例=该碱 基在每一单链中所占比例之和的一半。 ③a链(A+T)或(G十C)=B链(A+T)或 (G+C)=双链(A十T)或(G十C)的一半。 第3节DNA的复制 [跟踪练1]C[本实验研究采用了同位素标记技 术，同时采用了密度梯度离心技术分离重链DNA、 杂合链DNA和轻链DNA,A正确。结果C中出现 了杂合链，说明DNA复制方式不可能是全保留复 制，即比较结果A、B、C,可排除DNA复制方式为 全保留复制，B正确。比较结果A、B、C可知，DNA 复制方式为半保留复制或弥散复制，C错误。比较 213