实验04 制作DNA双螺旋结构模型（讲义）生物人教版必修2

本高中生物学讲义聚焦“制作DNA双螺旋结构模型”实验，系统梳理DNA的基本组成单位（脱氧核苷酸）、双螺旋结构特点（反向平行、碱基互补配对）及模型构建原理，形成从课标解读、实验原理到操作步骤、结果分析的完整学习支架。 资料以建模为核心，通过彩色硬纸板区分磷酸、脱氧核糖和碱基等材料，引导学生从制作脱氧核苷酸到组装双螺旋结构，培养科学思维与探究实践能力。结合典例分析误差原因、真题模拟提升，课中辅助教师直观教学，课后帮助学生巩固结构与功能观，查漏补缺。

实验04 制作DNA双螺旋结构模型 实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2022年新课标 课标解读 一、生命观念 通过制作DNA双螺旋结构模型，直观理解DNA分子的双螺旋结构特征、碱基互补配对原则，明确DNA分子的结构与功能（储存遗传信息）相适应的生命观念，认同DNA作为遗传物质的结构基础，理解遗传信息的储存机制。 二、科学思维 运用建模、分析、对比、归纳等科学方法，将抽象的DNA分子结构转化为具体物理模型，梳理DNA分子的基本组成单位、连接方式和空间结构，推理碱基互补配对原则的应用，分析模型构建中的误差原因，形成基于模型的逻辑推理能力和抽象概括能力。 三、科学探究 通过设计和制作DNA双螺旋结构模型，掌握模型构建的基本方法和技巧，提升实验设计、动手操作、模型优化和现象分析的能力，理解实验设计的科学性原则、准确性原则。 四、社会责任 结合DNA双螺旋结构的发现史和模型构建的原理，联系DNA技术在医学、育种、基因工程等领域的应用价值，认识DNA结构研究对生命科学发展的重要意义，培养严谨的科学态度、合作探究意识和学以致用的责任意识。 1. 知识目标（课标依据：高中生物学课程标准“遗传的分子基础”主题） 基础概念：掌握DNA（脱氧核糖核酸）、脱氧核苷酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基（A、T、C、G）、碱基互补配对原则、双螺旋结构等核心术语，明确DNA分子的基本组成和空间结构特征。 关键原理：理解DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接形成脱氧核苷酸链，两条脱氧核苷酸链通过碱基互补配对（A-T、C-G）形成双螺旋结构，掌握DNA分子双螺旋结构的主要特点（反向平行、碱基互补配对、外侧骨架、内侧碱基对）。 2. 能力目标 操作技能：学会选用合适的材料构建DNA双螺旋结构的物理模型，能规范连接脱氧核苷酸、组装脱氧核苷酸链、构建双螺旋结构，准确呈现DNA分子的组成和空间形态。 模型分析：能通过模型分析DNA分子的结构特点，运用碱基互补配对原则进行简单计算，分析模型构建中的不足并进行优化，归纳DNA分子结构与功能的关联。 3. 价值目标 科学素养：认同模型构建在研究抽象生物学结构中的作用，培养严谨的科学实验态度、细致的动手操作能力和合作探究能力。 跨学科融合：关联化学（脱氧核苷酸的化学组成、化学键）、物理（双螺旋的空间结构、对称性），理解DNA分子的化学基础和空间特征，体会“抽象问题具体化”“结构与功能相统一”的科学研究方法。 重点先知： 1.实验核心是“建模”：通过构建物理模型，将抽象的DNA双螺旋结构具象化，核心是抓住“DNA分子的组成”（脱氧核苷酸）和“空间结构”（两条反向平行的脱氧核苷酸链、碱基互补配对、双螺旋），这是模型构建的关键，也是理解DNA分子结构的核心。 2.建模关键是“准确模拟”：需明确模型中各材料的含义（如不同颜色的材料代表磷酸、脱氧核糖、含氮碱基），严格按照DNA分子的结构特点，逐步构建模型，确保脱氧核苷酸的连接方式、两条链的方向、碱基配对关系和空间形态与实际DNA分子一致，避免出现碱基配对错误、链方向颠倒等问题。 3.核心区分：模型构建中需重点区分“脱氧核苷酸的组成”（磷酸+脱氧核糖+含氮碱基）、“碱基互补配对原则”（A与T配对、C与G配对，A-T之间2个氢键，C-G之间3个氢键）、“两条脱氧核苷酸链的关系”（反向平行、互补配对），明确DNA分子外侧是磷酸-脱氧核糖骨架，内侧是碱基对。 教材内容 （一）实验核心原理 1.DNA分子的结构组成：DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成；含氮碱基有4种，分别是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。 脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接：一个脱氧核苷酸的磷酸基团与另一个脱氧核苷酸的脱氧核糖连接，形成脱氧核苷酸链；两条脱氧核苷酸链通过碱基之间的氢键连接，遵循碱基互补配对原则（A与T配对，C与G配对），形成双链结构。 2.DNA双螺旋结构的主要特点：① 两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构（一条链的方向为5’→3’，另一条为3’→5’）；② 脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；③ 含氮碱基排列在内侧，碱基之间通过氢键连接形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则（A-T、C-G）；④ 每个DNA分子中，碱基对的排列顺序多种多样，决定了DNA分子的多样性，而特定的碱基对排列顺序决定了DNA分子的特异性。 3.模型构建的原理：本实验构建的是物理模型，通过选用易获取、易操作的材料，模拟脱氧核苷酸的组成、脱氧核苷酸链的连接和DNA双螺旋的空间结构，将抽象的DNA分子结构转化为直观、可操作的模型，帮助理解DNA分子的结构特点和碱基互补配对原则。 模型构建的关键：① 材料选择：用不同颜色的材料清晰区分磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基，便于识别和组装；② 步骤规范：严格按照“构建脱氧核苷酸→连接脱氧核苷酸链→组装双螺旋结构”的顺序构建模型，确保每个环节的准确性。 （二）实验材料的选择与优势 实验材料选择的核心原则是“易获取、易操作、能清晰区分DNA分子的各组成部分”，贴合高中实验室条件和学生动手能力，具体如下： 1. 核心材料：彩色硬纸板（或泡沫板）、细铁丝（或牙签）、胶水（或双面胶）、记号笔、剪刀、尺子。 彩色硬纸板：用于制作脱氧核苷酸的三个组成部分，不同颜色区分磷酸（如红色）、脱氧核糖（如蓝色）、含氮碱基（A：黄色、T：绿色、C：紫色、G：橙色）； 细铁丝（或牙签）：用于连接脱氧核苷酸，模拟磷酸二酯键（连接磷酸和脱氧核糖）和氢键（连接碱基对）； 胶水（或双面胶）：用于固定脱氧核苷酸的组成部分，确保模型稳定； 记号笔：用于标注碱基符号（A、T、C、G）和脱氧核苷酸的各组成部分，便于识别； 剪刀、尺子：用于裁剪纸板，确保脱氧核苷酸的大小、形状一致，保证模型的规范性。 2. 材料优势：① 易获取、成本低，彩色硬纸板、细铁丝等材料在实验室和生活中均可轻松获取；② 易操作，可灵活裁剪、连接，能准确模拟脱氧核苷酸的组成和DNA双螺旋的空间结构；③ 直观性强，不同颜色的材料可清晰区分DNA分子的各组成部分，便于观察和理解DNA分子的结构特点。 注意：选择材料时，需保证同一组成部分的材料颜色统一，不同组成部分的颜色差异明显，避免因材料颜色混淆导致模型构建错误；细铁丝需粗细适中，便于弯曲和连接，同时能支撑模型的空间结构。 （三）实验中关键材料与操作的作用原理 1. 材料的作用： 不同颜色的硬纸板：红色代表磷酸，蓝色代表脱氧核糖，四种不同颜色代表4种含氮碱基（A、T、C、G），清晰区分DNA分子的基本组成单位，确保能准确组装脱氧核苷酸； 细铁丝（或牙签）：短铁丝（或牙签）用于连接磷酸、脱氧核糖和碱基，组成脱氧核苷酸；长铁丝用于连接脱氧核苷酸，模拟磷酸二酯键，形成脱氧核苷酸链；细铁丝弯曲后用于连接两条链的碱基对，模拟氢键； 胶水（或双面胶）：固定脱氧核苷酸的三个组成部分，确保脱氧核苷酸结构稳定；固定连接后的脱氧核苷酸，形成完整的脱氧核苷酸链； 记号笔：标注碱基符号（A、T、C、G），便于区分4种碱基，确保碱基互补配对正确；标注磷酸、脱氧核糖，明确脱氧核苷酸的组成。 2. 关键操作的作用： 制作脱氧核苷酸：将代表磷酸、脱氧核糖、碱基的硬纸板裁剪成合适形状，用胶水固定，模拟脱氧核苷酸的组成，确保三个组成部分的连接位置正确（磷酸连接脱氧核糖的5’端，碱基连接脱氧核糖的1’端）； 连接脱氧核苷酸链：将多个脱氧核苷酸通过细铁丝（模拟磷酸二酯键）连接，形成一条脱氧核苷酸链，确保连接顺序正确（磷酸与脱氧核糖交替连接），链的方向一致； 组装双螺旋结构：将两条脱氧核苷酸链反向平行放置，按照碱基互补配对原则（A-T、C-G），用细铁丝（模拟氢键）连接对应的碱基对，然后将两条链盘旋成双螺旋结构，模拟DNA分子的空间形态； 标注与修正：用记号笔标注碱基符号和各组成部分，检查碱基配对是否正确、链的方向是否反向平行，修正模型中的错误。 （四）实验设计的基本原则 1.科学性原则：模型构建需严格遵循DNA双螺旋结构的实际特点，脱氧核苷酸的组成、连接方式、两条链的关系、碱基配对原则等必须与真实DNA分子一致，避免出现“碱基错配”“链方向相同”“骨架结构错误”等问题，确保模型的科学性和准确性。 2.准确性原则：材料的选择和裁剪需规范，确保脱氧核苷酸的大小、形状一致，碱基的配对关系准确（A与T配对、C与G配对），磷酸二酯键和氢键的连接位置正确，双螺旋结构的盘旋角度合理，保证模型能准确反映DNA分子的结构特征。 3.合作原则：模型构建过程复杂，可小组合作完成，分工负责制作脱氧核苷酸、连接脱氧核苷酸链、组装双螺旋结构，提升实验效率，同时培养合作探究意识，交流建模过程中遇到的问题，共同优化模型。 【实验目的】 1.理解DNA分子的基本组成单位（脱氧核苷酸），掌握脱氧核苷酸的组成的成分（磷酸、脱氧核糖、含氮碱基）及连接方式。 2.掌握DNA双螺旋结构的主要特点（反向平行、碱基互补配对、外侧骨架、内侧碱基对），理解碱基互补配对原则（A-T、C-G）的含义和应用。 3.学会选用合适的材料构建DNA双螺旋结构的物理模型，掌握模型构建的基本方法和技巧，能规范完成脱氧核苷酸制作、链的连接和双螺旋组装。 通过模型分析，体会DNA分子结构与功能的关系，培养动手操作能力、合作探究能力和基于模型的逻辑推理能力，认同模型构建在生物学研究中的应用价值。 【材料用具】 （一）实验材料 彩色硬纸板（红色、蓝色、黄色、绿色、紫色、橙色，厚度适中）、细铁丝（粗细两种，粗铁丝用于支撑双螺旋，细铁丝用于连接）、牙签、胶水（或双面胶）、记号笔（黑色、彩色各1支）。 （二）实验器具 剪刀、尺子（15cm，用于测量纸板尺寸）、圆规（可选，用于裁剪圆形碱基）、铅笔（HB，1支）、橡皮（用于修改标注）。 （三）辅助材料 DNA双螺旋结构示意图（教材原图）、脱氧核苷酸结构示意图、实验步骤流程图、模型构建规范说明、实验记录表（用于记录模型构建过程和观察结果）。 补充说明：实验中可制作6-8个脱氧核苷酸（含4种碱基，A、T、C、G各1-2个），构建一段短的DNA双螺旋结构，既简化操作，又能清晰呈现DNA分子的结构特点，贴合高中学生的动手能力和认知水平。 【方法步骤】 1.实验准备与材料处理 ① 材料准备：用尺子测量，将彩色硬纸板裁剪成合适形状和大小：红色硬纸板裁剪成小长方形（代表磷酸，长1cm、宽0.5cm）；蓝色硬纸板裁剪成五边形（代表脱氧核糖，边长0.8cm）；黄色、绿色、紫色、橙色硬纸板裁剪成圆形（代表碱基，直径1cm），每种颜色各2个（分别代表A、T、C、G）； ② 材料标注：用记号笔在圆形碱基上分别标注“A”“T”“C”“G”，在红色长方形上标注“磷酸”，在蓝色五边形上标注“脱氧核糖”； ③ 器具准备：将剪刀、尺子、胶水、细铁丝等器具摆放整齐，确保操作方便；对照教材DNA双螺旋结构示意图和脱氧核苷酸结构示意图，熟悉DNA分子的组成和结构特点，明确模型构建的步骤和要求。 2. 制作脱氧核苷酸模型 ① 取1个红色磷酸纸板、1个蓝色脱氧核糖纸板和1个标注好的碱基纸板（如A）； ② 按照脱氧核苷酸的结构，用胶水将磷酸纸板连接在脱氧核糖纸板的一端（模拟磷酸与脱氧核糖的连接），将碱基纸板连接在脱氧核糖纸板的另一端（模拟碱基与脱氧核糖的连接），确保三个组成部分连接牢固、位置正确； ③ 重复上述步骤，制作剩余的脱氧核苷酸（T、C、G各2个），确保每个脱氧核苷酸的大小、连接方式一致，碱基标注清晰； ④ 用细铁丝（或牙签）穿过每个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖部分，便于后续连接成脱氧核苷酸链。 3.构建脱氧核苷酸链模型 ① 取4个不同碱基的脱氧核苷酸（如A、T、C、G各1个），按照随机顺序排列，确保磷酸与脱氧核糖交替连接； ② 用长细铁丝将4个脱氧核苷酸连接起来，将铁丝穿过每个脱氧核苷酸的磷酸部分，模拟磷酸二酯键，形成一条脱氧核苷酸链；连接时，确保链的方向一致（如从5’端到3’端），每个脱氧核苷酸的连接紧密、牢固； ③ 按照相同的方法，用剩余的4个脱氧核苷酸（A、T、C、G各1个），构建另一条脱氧核苷酸链，注意两条链的碱基序列要互补（如第一条链为A-T-C-G，第二条链为T-A-G-C）。 4.组装DNA双螺旋结构模型 ① 将两条脱氧核苷酸链反向平行放置（一条链的5’端对应另一条链的3’端），确保两条链的碱基位置对应； ② 按照碱基互补配对原则，用细铁丝（弯曲成弧形）连接两条链对应的碱基对：A与T之间连接2根细铁丝（模拟2个氢键），C与G之间连接3根细铁丝（模拟3个氢键），确保碱基配对正确、连接牢固； ③ 用粗铁丝作为支撑，将连接好的两条脱氧核苷酸链围绕粗铁丝盘旋成双螺旋结构，调整盘旋角度（约36° per base pair），使模型呈现稳定的双螺旋形态； ④ 检查模型的空间结构，确保两条链反向平行、磷酸-脱氧核糖骨架在外侧、碱基对在内侧，双螺旋结构对称、稳定。 5.模型完善与验证 ① 对照教材DNA双螺旋结构示意图，逐一检查模型的各个部分：脱氧核苷酸的组成是否正确、碱基配对是否遵循A-T、C-G原则、两条链是否反向平行、双螺旋结构是否规范； ② 用记号笔在模型上标注两条链的方向（5’→3’和3’→5’），标注磷酸-脱氧核糖骨架和碱基对，便于观察和分析； ③ 小组内相互检查模型，交流模型构建过程中遇到的问题（如碱基错配、链方向错误、双螺旋不稳定等），共同优化模型，确保模型的科学性和准确性。 6. 实验结束与整理 ① 实验结束后，将模型妥善保存（可放在透明盒子中，避免损坏），用于后续观察和复习； ② 若模型可拆解，将脱氧核苷酸、细铁丝等材料分类整理，清洗剪刀、尺子等器具，归位摆放；若不可拆解，将模型作为实验成果保存； ③ 绘制完整的DNA双螺旋结构模型示意图，标注各组成部分（磷酸、脱氧核糖、碱基、氢键、磷酸二酯键）和链的方向，填写实验记录表，分析模型构建的优点和不足。 补充（操作注意拓展）： 1. 裁剪硬纸板时，用尺子测量准确，确保同一组成部分的尺寸一致，避免因尺寸差异导致模型不规范； 2. 连接脱氧核苷酸时，胶水不宜过多，避免溢出污染材料，同时确保连接牢固，防止模型散落； 3. 组装双螺旋结构时，盘旋角度不宜过大或过小，确保模型呈现稳定的双螺旋形态；碱基配对时，严格遵循A-T、C-G原则，避免错配。 【实验结果】 1. 典型模型结： ① 脱氧核苷酸模型：每个脱氧核苷酸由1个磷酸（红色）、1个脱氧核糖（蓝色）和1个含氮碱基（A：黄色、T：绿色、C：紫色、G：橙色）组成，三个部分连接牢固，标注清晰，结构规范。 ② 脱氧核苷酸链模型：两条脱氧核苷酸链均由4个脱氧核苷酸组成，通过磷酸二酯键（细铁丝）连接，磷酸与脱氧核糖交替排列，链的方向清晰（一条5’→3’，一条3’→5’），碱基序列互补（如链1：A-T-C-G，链2：T-A-G-C）。 ③ DNA双螺旋结构模型：两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构，外侧是磷酸-脱氧核糖骨架（红色磷酸+蓝色脱氧核糖交替连接），内侧是碱基对（A-T、C-G），碱基对通过氢键（细铁丝）连接（A-T 2个氢键，C-G 3个氢键），双螺旋结构对称、稳定，能清晰体现DNA分子的核心结构特点。 ④ 模型分析结果：通过模型可直观观察到DNA分子的双螺旋结构、碱基互补配对原则，能准确区分磷酸、脱氧核糖、碱基，明确两条链的反向平行关系和碱基配对规律。 2. 异常模型结果示例： ① 脱氧核苷酸组成错误：将磷酸、脱氧核糖和碱基的连接位置颠倒（如碱基连接在磷酸上），或碱基标注错误（如黄色纸板标注为C）； ② 碱基配对错误：出现A与C配对、T与G配对等不符合碱基互补配对原则的情况，或A-T之间连接3个氢键、C-G之间连接2个氢键； ③ 两条链方向相同：两条脱氧核苷酸链的方向均为5’→3’，未实现反向平行，导致双螺旋结构无法稳定构建； ④ 双螺旋结构异常：盘旋角度过大或过小，导致模型松散、不稳定，或磷酸-脱氧核糖骨架在内侧、碱基对在外侧，与DNA实际结构相反； ⑤ 脱氧核苷酸连接错误：未通过磷酸二酯键连接，或连接顺序混乱（如两个磷酸直接连接）。 【实验结论】 1. DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，4种含氮碱基分别是A、T、C、G。 2. 脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接形成脱氧核苷酸链，两条脱氧核苷酸链按照碱基互补配对原则（A与T配对、C与G配对），通过氢键连接，反向平行盘旋成双螺旋结构。 3.DNA双螺旋结构的主要特点是：外侧为磷酸-脱氧核糖骨架，内侧为碱基对，碱基之间遵循互补配对原则，两条链反向平行，双螺旋结构稳定，这些特点为DNA分子储存和传递遗传信息提供了结构基础。 4.碱基互补配对原则是DNA分子结构的核心，A与T、C与G的固定配对，保证了DNA分子结构的稳定性和复制的准确性，同时碱基对的多样排列顺序决定了DNA分子的多样性和特异性。 5. 模型构建可将抽象的DNA双螺旋结构具象化，能直观呈现DNA分子的组成和结构特点，帮助理解DNA分子的结构与功能（储存遗传信息）相适应的生命观念。 【注意事项】 1. 材料选择与处理规范（核心注意事项）： ① 彩色硬纸板的颜色需严格区分：磷酸、脱氧核糖和4种碱基的颜色必须不同，且同一组成部分的颜色统一，避免因颜色混淆导致脱氧核苷酸组成错误；裁剪纸板时，用尺子测量准确，确保同一组成部分的尺寸一致，使模型更规范； ② 细铁丝的使用：细铁丝用于连接脱氧核苷酸和碱基对，需粗细适中，连接时要牢固，避免模型散落；模拟氢键时，A-T之间用2根细铁丝，C-G之间用3根细铁丝，确保碱基配对的准确性； ③ 碱基标注：用记号笔标注碱基时，要清晰、准确，避免标注错误（如同一个圆形纸板既标注A又标注T），确保碱基互补配对正确。 2. 模型构建操作规范： ① 制作脱氧核苷酸时，需按照“磷酸-脱氧核糖-碱基”的顺序连接，确保三个组成部分的连接位置正确，不可颠倒；胶水不宜过多，避免溢出污染材料，同时确保连接牢固； ② 连接脱氧核苷酸链时，要确保磷酸与脱氧核糖交替连接，链的方向一致，避免出现“两个磷酸直接连接”“脱氧核糖与脱氧核糖直接连接”等错误； ③ 组装双螺旋结构时，两条脱氧核苷酸链必须反向平行，碱基配对严格遵循A-T、C-G原则，不可出现错配；盘旋角度要适中，使双螺旋结构稳定，避免松散或扭曲； ④ 模型构建过程中，可小组分工合作，分别负责制作脱氧核苷酸、连接链、组装双螺旋，提升效率，同时相互检查，减少错误。 3. 模型验证与修正规范： ① 模型构建完成后，必须对照教材DNA双螺旋结构示意图，逐一检查每个环节：脱氧核苷酸组成是否正确、碱基配对是否准确、两条链是否反向平行、双螺旋结构是否规范； ② 若发现模型错误（如同源碱基错配、链方向相同），需及时拆解修正，确保模型的科学性；修正后，重新检查，直至模型符合DNA分子的实际结构； ③ 记录模型构建过程中的错误和修正方法，加深对DNA分子结构特点的理解。 4. 实验操作误区： ① 误认为“DNA双螺旋结构的两条链方向相同”：DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的（一条5’→3’，一条3’→5’），方向相同无法形成稳定的双螺旋结构； ② 混淆“碱基配对原则”：误认为A与C、T与G可以配对，或A-T、C-G之间的氢键数目颠倒，导致碱基配对错误； ③ 脱氧核苷酸连接错误：将碱基直接连接在磷酸上，或未通过磷酸二酯键连接脱氧核苷酸，导致脱氧核苷酸链结构错误； ④ 忽视双螺旋的空间形态：仅连接两条互补链，未进行盘旋，无法形成双螺旋结构，或盘旋角度不当，导致模型不稳定。 5. 实验安全与环保规范： ① 裁剪纸板时，使用剪刀要小心，避免划伤手指；细铁丝两端要剪平整，避免尖锐部分划伤皮肤； ② 胶水、记号笔等材料要妥善使用，避免污染实验台和衣物；实验结束后，及时清理实验垃圾，保持实验台整洁； ③ 模型可重复使用，实验结束后分类整理材料，避免浪费；不可拆解的模型妥善保存，用于后续教学和复习。 【实验讨论】 1. 实验方法的局限性与改进： 本实验构建的是简化的DNA双螺旋结构模型，未体现DNA分子的实际长度和碱基对的具体排列顺序，如何弥补这一不足？（提示：增加脱氧核苷酸的数量，构建更长的DNA片段；模拟特定的碱基对排列顺序，体现DNA分子的特异性；结合DNA分子的空间结构示意图，标注碱基对的排列方向）； 若选用不同的材料（如塑料积木、橡皮泥）构建模型，与硬纸板和细铁丝相比，有哪些优势和不足？（提示：塑料积木、橡皮泥易塑形，可更灵活地模拟双螺旋结构，但成本较高，稳定性不如硬纸板模型）。 2.误差原因的深度分析： 除了材料颜色混淆、操作错误，还有哪些因素会导致模型构建出现错误？（提示：对DNA分子结构记忆不熟练、碱基配对原则理解错误、脱氧核苷酸连接位置记忆错误），如何针对性改进？（提示：提前复习教材DNA分子结构相关知识，构建模型时对照示意图逐步操作，小组合作检查，及时修正错误）。 3. 实验原理的拓展应用： 结合模型，分析DNA分子双螺旋结构的稳定性与哪些因素有关？（提示：碱基互补配对形成的氢键、磷酸-脱氧核糖骨架的稳定性、双螺旋的空间形态）； 如何通过模型模拟DNA分子的复制过程？（提示：将DNA双螺旋模型拆解为两条母链，以每条母链为模板，按照碱基互补配对原则，构建新的子链，形成两个新的DNA双螺旋模型）； 4.DNA双螺旋结构的发现对生命科学的发展有什么意义？（提示：为DNA复制机制的研究奠定基础，推动基因工程、医学诊断、育种等领域的发展，帮助人类理解遗传信息的传递规律）。 1.核心建模要点汇总： ① 核心逻辑：脱氧核苷酸（磷酸+脱氧核糖+碱基）→ 脱氧核苷酸链（磷酸二酯键连接）→ 双螺旋结构（反向平行、碱基互补配对、氢键连接）； ② 材料对应：红色→磷酸，蓝色→脱氧核糖，黄/绿/紫/橙→A/T/C/G；细铁丝→磷酸二酯键、氢键； ③ 核心原则：碱基互补配对（A-T、C-G），两条链反向平行，外侧骨架（磷酸+脱氧核糖），内侧碱基对； ④ 关键数据：A-T之间2个氢键，C-G之间3个氢键；双螺旋盘旋角度约36° 【典例01】下列关于“制作DNA双螺旋结构模型”实验的叙述，错误的是（　　） A．模型构建的核心是模拟DNA分子的组成和双螺旋结构特征 B．不同颜色的硬纸板可区分磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基 C．两条脱氧核苷酸链需同向平行排列，才能构建稳定的双螺旋结构 D．碱基配对需遵循A-T、C-G原则，A-T之间连接2个氢键 【答案】C 【详解】A、模型构建的核心是模拟DNA分子的组成（脱氧核苷酸）和双螺旋结构特征，A正确；B、不同颜色可清晰区分磷酸、脱氧核糖和4种碱基，便于组装和识别，B正确；C、DNA分子的两条链是反向平行的，同向平行无法形成稳定双螺旋，C错误；D、碱基互补配对遵循A-T、C-G原则，A-T之间2个氢键，C-G之间3个氢键，D正确。故选C。 2.实验误差与异常分析： 误差原因1：碱基配对错误→ 改进：牢记A-T、C-G配对原则，构建时对照示意图，小组检查核对； 误差原因2：两条链方向相同→ 改进：标注每条链的5’→3’方向，确保两条链反向平行； 误差原因3：脱氧核苷酸连接错误→ 改进：明确“磷酸-脱氧核糖-碱基”的连接顺序，规范操作； 异常模型原因：双螺旋不稳定→ 多为盘旋角度不当、氢键连接不牢固，或碱基配对错误。 【典例02】某小组构建DNA双螺旋模型时，发现模型松散、无法稳定成型，最可能的原因是（　　） A．脱氧核苷酸的组成正确，连接牢固 B．两条链反向平行，碱基配对遵循A-T、C-G原则 C．A-T之间连接3个氢键，C-G之间连接2个氢键 D．双螺旋盘旋角度适中，磷酸-脱氧核糖骨架完整 【答案】C 【详解】A、脱氧核苷酸组成正确、连接牢固，会使模型稳定，A错误；B、两条链反向平行、碱基配对正确，是模型稳定的基础，B错误；C、氢键数目颠倒，会导致碱基对连接不牢固，模型松散，C正确；D、盘旋角度适中、骨架完整，会使模型稳定，D错误。故选C。 · 模拟题感知练 1.下列学习小组制作的DNA结构模型片段中，正确的是(　　) 答案　A 解析　组成DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，两条链中的脱氧核糖的方向应相反，两条链上互补的碱基A与T通过两个氢键相连、G与C通过三个氢键相连，A 正确。 2. 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(　　) 卡片类型 脱氧核糖 磷酸 碱基 A T G C 卡片数量 10 10 2 3 3 2 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12个氢键 C．搭建的DNA模型中有2个游离的磷酸基团 D．最多可构建44种不同碱基序列的DNA片段 答案　C 解析　双链DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A－T、C－G，且互相配对的两种碱基数目彼此相等，结合表中数据可知，这些卡片最多可形成2个A－T碱基对，2个C－G碱基对，即形成4个脱氧核苷酸对，A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，因此构成的双链DNA片段最多有10个氢键，A、B错误；碱基对种类和数目确定，因此可构建的DNA种类数少于44种，D错误。 3.在制作DNA双螺旋结构模型时，会发现制成的DNA分子的平面结构像一架“梯子”，那么组成这架“梯子”的“扶手”、“扶手”间的“阶梯”、连接“阶梯”的键依次是(　　) ①磷酸和脱氧核糖　②氢键　③碱基对　④肽键 A．①②③ B．①③② C．③①② D．①③④ 答案　B 4．某同学制作一双链DNA片段模型，现准备了若干不同类型的塑料片，如表。若想充分利用现有材料，那么还需准备脱氧核糖的塑料片数目是(　　) 塑料片类别 碱基G 碱基C 碱基A 碱基T 磷酸 数量/个 10 16 16 15 52 A.32 B．26 C．50 D．52 答案　C 解析　一个脱氧核苷酸包含一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸，DNA分子是双链的，A和T配对，G和C配对。根据表格信息可知，最多能利用10个G和10个C，最多能利用15个A和15个T，所以共50个碱基，需要50个磷酸、50个脱氧核糖。 5．(2024·梅州高一期中)如图为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，下列相关叙述正确的是(　　) A．a链从左向右的碱基排列顺序和b链从右向左的碱基排列顺序相同 B．c代表氢键，碱基鸟嘌呤与腺嘌呤配对、胸腺嘧啶与胞嘧啶配对 C．d处小球代表脱氧核糖，它和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架 D．该模型中两个游离的磷酸基团都与五碳糖3′端的C原子相连 答案　C 解析　a链从左向右的碱基排列顺序和b链从右向左的碱基排列顺序不相同，A错误；图中的c可以连接碱基对，代表氢键，碱基鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对，胸腺嘧啶(T)与腺嘌呤(A)配对，B错误；d处小球代表脱氧核糖，它和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，C正确；DNA分子的两个游离的磷酸基团在两条链的两端，都与五碳糖5′端的C原子相连，D错误。 6. 下图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(其中“○”代表磷酸)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是(　　) A.甲说：“该图没有什么物质和结构上的错误” B.乙说：“该图有一处错误，就是U应改为T” C.丙说：“该图有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖” D.丁说：“如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的” 答案　C 解析　题图中有三处错误，错误一：组成DNA分子的五碳糖应该是脱氧核糖，所以题图中的核糖应改为脱氧核糖；错误二：碱基应为A、T、G、C四种，图中的U应改为T；错误三：单链中脱氧核苷酸之间的连接形式不是磷酸与磷酸相连，而是磷酸与脱氧核糖相连，C正确。 7. (不定项)活动小组为制作DNA双螺旋结构模型，选取实验材料代表相应的基团或化学键，材料的种类和数量如表所示。下列叙述错误的有(　　) 材料种类 脱氧核糖 磷酸基团 代表化学键的小棒 碱基 A T C G 数量/个 45 45 足量 15 10 25 15 A.制成的双螺旋模型最多能含25个碱基对 B.制成的双螺旋模型最多能含59个氢键 C.制成的双螺旋模型最多能有422种碱基排列方式 D.单链中相邻两个碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”连接 答案　ACD 解析　该模型可以形成10个A—T碱基对，15个G—C碱基对，但表格只提供45个磷酸基团，因此该模型最多只能形成22个碱基对，A错误；由于该模型只能形成含22个碱基对的DNA双链，若15个G—C碱基对均参与构成模型，由于G—C碱基对形成三个氢键，因此所有的G—C碱基对形成45个氢键，剩下7个A—T碱基对形成14个氢键，最多能形成59个氢键，B正确；由于碱基对的数量是固定的，因此制成的双螺旋模型不可能有(小于)422种碱基排列方式，C错误；单链中相邻两个碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，D错误。 8.在制作DNA双螺旋结构模型时，如图为两个脱氧核苷酸的模型，○代表磷酸，下列叙述正确的是(　　) A.可能代表A、T、C、U四种含氮碱基 B.两个○可用别针(代表共价键)连接，以形成DNA的侧链 C.别针(代表共价键)应连接在一个脱氧核苷酸的和另一个脱氧核苷酸的○上 D.如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，则两个模型方向相同 答案　C 解析　本题是制作DNA双螺旋结构模型，碱基▭包含A、T、C、G四种含氮碱基，没有碱基U，A错误；两个磷酸基团不能直接相连，别针(代表共价键)应连接在一个脱氧核苷酸的和另一个脱氧核苷酸的○上，B错误，C正确；DNA分子的两条链是反向平行的，若两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，则两个模型方向相反，D错误。 9.(不定项)某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时，采用了如下流程：制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化，下列叙述正确的是(　　) A.制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连 B.制作脱氧核苷酸时，将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置 C.制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对 D.各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样性 答案　BCD 解析　制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸之间的磷酸基团不直接相连，而是一个脱氧核苷酸的磷酸基团与另一个脱氧核苷酸的脱氧核糖直接相连，A错误；制作脱氧核苷酸时，磷酸连在脱氧核糖的5号碳原子上，碱基连在脱氧核糖的1号碳原子上，B正确；制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对，C正确；组成DNA的脱氧核苷酸有4种，各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样性，D正确。 10.(不定项)如图为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，现在要制作一个包含4种碱基、15个碱基对的模型，下列叙述正确的是(　　) A.制作时要用到6种不同形状大小的卡片，共需要90张卡片 B.模型中d处卡片代表磷酸基团，它和脱氧核糖交替连接，位于主链的内侧 C.DNA分子中，每个脱氧核糖均连接一个碱基和两个磷酸基团 D.DNA的两条链反向平行，故a链从左向右的碱基序列和b链从右向左的碱基序列不一定相同 答案　AD 解析　制作一个包含4种碱基、15个碱基对的模型，需要4种不同形状大小的卡片代表4种碱基，2种不同形状大小的卡片代表脱氧核糖和磷酸基团，因此一共用到6种形状大小不同的卡片，15个碱基对需要碱基、脱氧核糖、磷酸基团各30个，即共需要90张卡片，A正确；模型中d处卡片代表脱氧核糖，它和磷酸交替连接分布在主链的外侧，构成DNA分子的基本骨架，B错误；DNA分子中，3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸基团，C错误；DNA的两条链反向平行是指一条链的方向是从3′端→5′端，另一条的方向是从5′端→3′端，a链从左向右的碱基序列和b链从左向右的碱基序列互补，而和b链从右向左的碱基序列并不一定相同，D正确。 11. 某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是(　　) A.在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基 B.制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连 C.制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和 D.制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧 答案　C 解析　制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；鸟嘌呤与胞嘧啶之间形成3个氢键，B错误；DNA双螺旋结构中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和，C正确；制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧，D错误。 12.某生物兴趣学习小组在“制作DNA双螺旋结构模型”活动前,准备了如表所示材料及相关连接物若干,最后成功搭建出一个完整的DNA分子模型。下列关于他们构建的DNA模型的叙述,不正确的是(　　) 600个 520个 110个 130个 120个 150个 110个 A.该模型最多含有460个脱氧核苷酸 B.该模型理论上能搭建出4230种DNA分子模型 C.该模型中嘌呤总数和嘧啶总数的比是1∶1 D.该模型中需要代表碱基对之间的氢键的连接物580个 【答案】B 【详解】根据碱基互补配对原则,该模型中有230个碱基对,其中110个A—T碱基对,120个C—G碱基对,共460个脱氧核苷酸(五碳糖、磷酸数量足够),能搭建出的DNA分子模型种类少于4230种,A正确,B错误;该DNA双螺旋结构模型中A+G=C+T,则嘌呤总数和嘧啶总数的比是1∶1,C正确;由于A—T碱基对之间有2个氢键,C—G碱基对之间有3个氢键,因此该模型中需要代表碱基对之间的氢键的连接物有110×2+120×3=580(个),D正确。 13.下列关于“制作DNA双螺旋结构模型”实验的叙述，正确的是（　　） A．实验的核心目的是模拟DNA分子的复制过程 B．脱氧核苷酸的组成成分是磷酸、核糖和含氮碱基 C．模型构建需遵循碱基互补配对原则，A与T、C与G配对 D．两条脱氧核苷酸链同向平行，盘旋成双螺旋结构 【答案】C 【详解】A、实验核心目的是模拟DNA双螺旋结构的组成和空间特征，不是复制过程，A错误；B、脱氧核苷酸的组成是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基，核糖是RNA的组成成分，B错误；C、碱基互补配对原则是模型构建的核心，A与T、C与G配对，C正确；D、两条脱氧核苷酸链反向平行，而非同向平行，D错误。故选C。 14. 下列关于脱氧核苷酸模型制作的叙述，正确的是（　　） A．脱氧核苷酸的三个组成部分（磷酸、脱氧核糖、碱基）可随意连接 B．磷酸应连接在脱氧核糖的任意一端 C．碱基应连接在脱氧核糖的特定位置，与磷酸连接端不同 D．制作好的脱氧核苷酸无需标注，可直接用于链的连接 【答案】C 【详解】A、脱氧核苷酸的三个组成部分连接有固定顺序（磷酸-脱氧核糖-碱基），不可随意连接，A错误；B、磷酸应连接在脱氧核糖的5’端，有特定位置，B错误；C、碱基连接在脱氧核糖的1’端，与磷酸连接端（5’端）不同，C正确；D、制作好的脱氧核苷酸需标注碱基符号和各组成部分，便于后续碱基配对和链的连接，D错误。故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验04 制作DNA双螺旋结构模型 实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2022年新课标 课标解读 一、生命观念 通过制作DNA双螺旋结构模型，直观理解DNA分子的双螺旋结构特征、碱基互补配对原则，明确DNA分子的结构与功能（储存遗传信息）相适应的生命观念，认同DNA作为遗传物质的结构基础，理解遗传信息的储存机制。 二、科学思维 运用建模、分析、对比、归纳等科学方法，将抽象的DNA分子结构转化为具体物理模型，梳理DNA分子的基本组成单位、连接方式和空间结构，推理碱基互补配对原则的应用，分析模型构建中的误差原因，形成基于模型的逻辑推理能力和抽象概括能力。 三、科学探究 通过设计和制作DNA双螺旋结构模型，掌握模型构建的基本方法和技巧，提升实验设计、动手操作、模型优化和现象分析的能力，理解实验设计的科学性原则、准确性原则。 四、社会责任 结合DNA双螺旋结构的发现史和模型构建的原理，联系DNA技术在医学、育种、基因工程等领域的应用价值，认识DNA结构研究对生命科学发展的重要意义，培养严谨的科学态度、合作探究意识和学以致用的责任意识。 1. 知识目标（课标依据：高中生物学课程标准“遗传的分子基础”主题） 基础概念：掌握DNA（脱氧核糖核酸）、脱氧核苷酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基（A、T、C、G）、碱基互补配对原则、双螺旋结构等核心术语，明确DNA分子的基本组成和空间结构特征。 关键原理：理解DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接形成脱氧核苷酸链，两条脱氧核苷酸链通过碱基互补配对（A-T、C-G）形成双螺旋结构，掌握DNA分子双螺旋结构的主要特点（反向平行、碱基互补配对、外侧骨架、内侧碱基对）。 2. 能力目标 操作技能：学会选用合适的材料构建DNA双螺旋结构的物理模型，能规范连接脱氧核苷酸、组装脱氧核苷酸链、构建双螺旋结构，准确呈现DNA分子的组成和空间形态。 模型分析：能通过模型分析DNA分子的结构特点，运用碱基互补配对原则进行简单计算，分析模型构建中的不足并进行优化，归纳DNA分子结构与功能的关联。 3. 价值目标 科学素养：认同模型构建在研究抽象生物学结构中的作用，培养严谨的科学实验态度、细致的动手操作能力和合作探究能力。 跨学科融合：关联化学（脱氧核苷酸的化学组成、化学键）、物理（双螺旋的空间结构、对称性），理解DNA分子的化学基础和空间特征，体会“抽象问题具体化”“结构与功能相统一”的科学研究方法。 重点先知： 1.实验核心是“建模”：通过构建物理模型，将抽象的DNA双螺旋结构具象化，核心是抓住“DNA分子的组成”（脱氧核苷酸）和“空间结构”（两条反向平行的脱氧核苷酸链、碱基互补配对、双螺旋），这是模型构建的关键，也是理解DNA分子结构的核心。 2.建模关键是“准确模拟”：需明确模型中各材料的含义（如不同颜色的材料代表磷酸、脱氧核糖、含氮碱基），严格按照DNA分子的结构特点，逐步构建模型，确保脱氧核苷酸的连接方式、两条链的方向、碱基配对关系和空间形态与实际DNA分子一致，避免出现碱基配对错误、链方向颠倒等问题。 3.核心区分：模型构建中需重点区分“脱氧核苷酸的组成”（磷酸+脱氧核糖+含氮碱基）、“碱基互补配对原则”（A与T配对、C与G配对，A-T之间2个氢键，C-G之间3个氢键）、“两条脱氧核苷酸链的关系”（反向平行、互补配对），明确DNA分子外侧是磷酸-脱氧核糖骨架，内侧是碱基对。 教材内容 （一）实验核心原理 1.DNA分子的结构组成：DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成；含氮碱基有4种，分别是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。 脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接：一个脱氧核苷酸的磷酸基团与另一个脱氧核苷酸的脱氧核糖连接，形成脱氧核苷酸链；两条脱氧核苷酸链通过碱基之间的氢键连接，遵循碱基互补配对原则（A与T配对，C与G配对），形成双链结构。 2.DNA双螺旋结构的主要特点：① 两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构（一条链的方向为5’→3’，另一条为3’→5’）；② 脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；③ 含氮碱基排列在内侧，碱基之间通过氢键连接形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则（A-T、C-G）；④ 每个DNA分子中，碱基对的排列顺序多种多样，决定了DNA分子的多样性，而特定的碱基对排列顺序决定了DNA分子的特异性。 3.模型构建的原理：本实验构建的是物理模型，通过选用易获取、易操作的材料，模拟脱氧核苷酸的组成、脱氧核苷酸链的连接和DNA双螺旋的空间结构，将抽象的DNA分子结构转化为直观、可操作的模型，帮助理解DNA分子的结构特点和碱基互补配对原则。 模型构建的关键：① 材料选择：用不同颜色的材料清晰区分磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基，便于识别和组装；② 步骤规范：严格按照“构建脱氧核苷酸→连接脱氧核苷酸链→组装双螺旋结构”的顺序构建模型，确保每个环节的准确性。 （二）实验材料的选择与优势 实验材料选择的核心原则是“易获取、易操作、能清晰区分DNA分子的各组成部分”，贴合高中实验室条件和学生动手能力，具体如下： 1. 核心材料：彩色硬纸板（或泡沫板）、细铁丝（或牙签）、胶水（或双面胶）、记号笔、剪刀、尺子。 彩色硬纸板：用于制作脱氧核苷酸的三个组成部分，不同颜色区分磷酸（如红色）、脱氧核糖（如蓝色）、含氮碱基（A：黄色、T：绿色、C：紫色、G：橙色）； 细铁丝（或牙签）：用于连接脱氧核苷酸，模拟磷酸二酯键（连接磷酸和脱氧核糖）和氢键（连接碱基对）； 胶水（或双面胶）：用于固定脱氧核苷酸的组成部分，确保模型稳定； 记号笔：用于标注碱基符号（A、T、C、G）和脱氧核苷酸的各组成部分，便于识别； 剪刀、尺子：用于裁剪纸板，确保脱氧核苷酸的大小、形状一致，保证模型的规范性。 2. 材料优势：① 易获取、成本低，彩色硬纸板、细铁丝等材料在实验室和生活中均可轻松获取；② 易操作，可灵活裁剪、连接，能准确模拟脱氧核苷酸的组成和DNA双螺旋的空间结构；③ 直观性强，不同颜色的材料可清晰区分DNA分子的各组成部分，便于观察和理解DNA分子的结构特点。 注意：选择材料时，需保证同一组成部分的材料颜色统一，不同组成部分的颜色差异明显，避免因材料颜色混淆导致模型构建错误；细铁丝需粗细适中，便于弯曲和连接，同时能支撑模型的空间结构。 （三）实验中关键材料与操作的作用原理 1. 材料的作用： 不同颜色的硬纸板：红色代表磷酸，蓝色代表脱氧核糖，四种不同颜色代表4种含氮碱基（A、T、C、G），清晰区分DNA分子的基本组成单位，确保能准确组装脱氧核苷酸； 细铁丝（或牙签）：短铁丝（或牙签）用于连接磷酸、脱氧核糖和碱基，组成脱氧核苷酸；长铁丝用于连接脱氧核苷酸，模拟磷酸二酯键，形成脱氧核苷酸链；细铁丝弯曲后用于连接两条链的碱基对，模拟氢键； 胶水（或双面胶）：固定脱氧核苷酸的三个组成部分，确保脱氧核苷酸结构稳定；固定连接后的脱氧核苷酸，形成完整的脱氧核苷酸链； 记号笔：标注碱基符号（A、T、C、G），便于区分4种碱基，确保碱基互补配对正确；标注磷酸、脱氧核糖，明确脱氧核苷酸的组成。 2. 关键操作的作用： 制作脱氧核苷酸：将代表磷酸、脱氧核糖、碱基的硬纸板裁剪成合适形状，用胶水固定，模拟脱氧核苷酸的组成，确保三个组成部分的连接位置正确（磷酸连接脱氧核糖的5’端，碱基连接脱氧核糖的1’端）； 连接脱氧核苷酸链：将多个脱氧核苷酸通过细铁丝（模拟磷酸二酯键）连接，形成一条脱氧核苷酸链，确保连接顺序正确（磷酸与脱氧核糖交替连接），链的方向一致； 组装双螺旋结构：将两条脱氧核苷酸链反向平行放置，按照碱基互补配对原则（A-T、C-G），用细铁丝（模拟氢键）连接对应的碱基对，然后将两条链盘旋成双螺旋结构，模拟DNA分子的空间形态； 标注与修正：用记号笔标注碱基符号和各组成部分，检查碱基配对是否正确、链的方向是否反向平行，修正模型中的错误。 （四）实验设计的基本原则 1.科学性原则：模型构建需严格遵循DNA双螺旋结构的实际特点，脱氧核苷酸的组成、连接方式、两条链的关系、碱基配对原则等必须与真实DNA分子一致，避免出现“碱基错配”“链方向相同”“骨架结构错误”等问题，确保模型的科学性和准确性。 2.准确性原则：材料的选择和裁剪需规范，确保脱氧核苷酸的大小、形状一致，碱基的配对关系准确（A与T配对、C与G配对），磷酸二酯键和氢键的连接位置正确，双螺旋结构的盘旋角度合理，保证模型能准确反映DNA分子的结构特征。 3.合作原则：模型构建过程复杂，可小组合作完成，分工负责制作脱氧核苷酸、连接脱氧核苷酸链、组装双螺旋结构，提升实验效率，同时培养合作探究意识，交流建模过程中遇到的问题，共同优化模型。 【实验目的】 1.理解DNA分子的基本组成单位（脱氧核苷酸），掌握脱氧核苷酸的组成的成分（磷酸、脱氧核糖、含氮碱基）及连接方式。 2.掌握DNA双螺旋结构的主要特点（反向平行、碱基互补配对、外侧骨架、内侧碱基对），理解碱基互补配对原则（A-T、C-G）的含义和应用。 3.学会选用合适的材料构建DNA双螺旋结构的物理模型，掌握模型构建的基本方法和技巧，能规范完成脱氧核苷酸制作、链的连接和双螺旋组装。 通过模型分析，体会DNA分子结构与功能的关系，培养动手操作能力、合作探究能力和基于模型的逻辑推理能力，认同模型构建在生物学研究中的应用价值。 【材料用具】 （一）实验材料 彩色硬纸板（红色、蓝色、黄色、绿色、紫色、橙色，厚度适中）、细铁丝（粗细两种，粗铁丝用于支撑双螺旋，细铁丝用于连接）、牙签、胶水（或双面胶）、记号笔（黑色、彩色各1支）。 （二）实验器具 剪刀、尺子（15cm，用于测量纸板尺寸）、圆规（可选，用于裁剪圆形碱基）、铅笔（HB，1支）、橡皮（用于修改标注）。 （三）辅助材料 DNA双螺旋结构示意图（教材原图）、脱氧核苷酸结构示意图、实验步骤流程图、模型构建规范说明、实验记录表（用于记录模型构建过程和观察结果）。 补充说明：实验中可制作6-8个脱氧核苷酸（含4种碱基，A、T、C、G各1-2个），构建一段短的DNA双螺旋结构，既简化操作，又能清晰呈现DNA分子的结构特点，贴合高中学生的动手能力和认知水平。 【方法步骤】 1.实验准备与材料处理 ① 材料准备：用尺子测量，将彩色硬纸板裁剪成合适形状和大小：红色硬纸板裁剪成小长方形（代表磷酸，长1cm、宽0.5cm）；蓝色硬纸板裁剪成五边形（代表脱氧核糖，边长0.8cm）；黄色、绿色、紫色、橙色硬纸板裁剪成圆形（代表碱基，直径1cm），每种颜色各2个（分别代表A、T、C、G）； ② 材料标注：用记号笔在圆形碱基上分别标注“A”“T”“C”“G”，在红色长方形上标注“磷酸”，在蓝色五边形上标注“脱氧核糖”； ③ 器具准备：将剪刀、尺子、胶水、细铁丝等器具摆放整齐，确保操作方便；对照教材DNA双螺旋结构示意图和脱氧核苷酸结构示意图，熟悉DNA分子的组成和结构特点，明确模型构建的步骤和要求。 2. 制作脱氧核苷酸模型 ① 取1个红色磷酸纸板、1个蓝色脱氧核糖纸板和1个标注好的碱基纸板（如A）； ② 按照脱氧核苷酸的结构，用胶水将磷酸纸板连接在脱氧核糖纸板的一端（模拟磷酸与脱氧核糖的连接），将碱基纸板连接在脱氧核糖纸板的另一端（模拟碱基与脱氧核糖的连接），确保三个组成部分连接牢固、位置正确； ③ 重复上述步骤，制作剩余的脱氧核苷酸（T、C、G各2个），确保每个脱氧核苷酸的大小、连接方式一致，碱基标注清晰； ④ 用细铁丝（或牙签）穿过每个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖部分，便于后续连接成脱氧核苷酸链。 3.构建脱氧核苷酸链模型 ① 取4个不同碱基的脱氧核苷酸（如A、T、C、G各1个），按照随机顺序排列，确保磷酸与脱氧核糖交替连接； ② 用长细铁丝将4个脱氧核苷酸连接起来，将铁丝穿过每个脱氧核苷酸的磷酸部分，模拟磷酸二酯键，形成一条脱氧核苷酸链；连接时，确保链的方向一致（如从5’端到3’端），每个脱氧核苷酸的连接紧密、牢固； ③ 按照相同的方法，用剩余的4个脱氧核苷酸（A、T、C、G各1个），构建另一条脱氧核苷酸链，注意两条链的碱基序列要互补（如第一条链为A-T-C-G，第二条链为T-A-G-C）。 4.组装DNA双螺旋结构模型 ① 将两条脱氧核苷酸链反向平行放置（一条链的5’端对应另一条链的3’端），确保两条链的碱基位置对应； ② 按照碱基互补配对原则，用细铁丝（弯曲成弧形）连接两条链对应的碱基对：A与T之间连接2根细铁丝（模拟2个氢键），C与G之间连接3根细铁丝（模拟3个氢键），确保碱基配对正确、连接牢固； ③ 用粗铁丝作为支撑，将连接好的两条脱氧核苷酸链围绕粗铁丝盘旋成双螺旋结构，调整盘旋角度（约36° per base pair），使模型呈现稳定的双螺旋形态； ④ 检查模型的空间结构，确保两条链反向平行、磷酸-脱氧核糖骨架在外侧、碱基对在内侧，双螺旋结构对称、稳定。 5.模型完善与验证 ① 对照教材DNA双螺旋结构示意图，逐一检查模型的各个部分：脱氧核苷酸的组成是否正确、碱基配对是否遵循A-T、C-G原则、两条链是否反向平行、双螺旋结构是否规范； ② 用记号笔在模型上标注两条链的方向（5’→3’和3’→5’），标注磷酸-脱氧核糖骨架和碱基对，便于观察和分析； ③ 小组内相互检查模型，交流模型构建过程中遇到的问题（如碱基错配、链方向错误、双螺旋不稳定等），共同优化模型，确保模型的科学性和准确性。 6. 实验结束与整理 ① 实验结束后，将模型妥善保存（可放在透明盒子中，避免损坏），用于后续观察和复习； ② 若模型可拆解，将脱氧核苷酸、细铁丝等材料分类整理，清洗剪刀、尺子等器具，归位摆放；若不可拆解，将模型作为实验成果保存； ③ 绘制完整的DNA双螺旋结构模型示意图，标注各组成部分（磷酸、脱氧核糖、碱基、氢键、磷酸二酯键）和链的方向，填写实验记录表，分析模型构建的优点和不足。 补充（操作注意拓展）： 1. 裁剪硬纸板时，用尺子测量准确，确保同一组成部分的尺寸一致，避免因尺寸差异导致模型不规范； 2. 连接脱氧核苷酸时，胶水不宜过多，避免溢出污染材料，同时确保连接牢固，防止模型散落； 3. 组装双螺旋结构时，盘旋角度不宜过大或过小，确保模型呈现稳定的双螺旋形态；碱基配对时，严格遵循A-T、C-G原则，避免错配。 【实验结果】 1. 典型模型结： ① 脱氧核苷酸模型：每个脱氧核苷酸由1个磷酸（红色）、1个脱氧核糖（蓝色）和1个含氮碱基（A：黄色、T：绿色、C：紫色、G：橙色）组成，三个部分连接牢固，标注清晰，结构规范。 ② 脱氧核苷酸链模型：两条脱氧核苷酸链均由4个脱氧核苷酸组成，通过磷酸二酯键（细铁丝）连接，磷酸与脱氧核糖交替排列，链的方向清晰（一条5’→3’，一条3’→5’），碱基序列互补（如链1：A-T-C-G，链2：T-A-G-C）。 ③ DNA双螺旋结构模型：两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构，外侧是磷酸-脱氧核糖骨架（红色磷酸+蓝色脱氧核糖交替连接），内侧是碱基对（A-T、C-G），碱基对通过氢键（细铁丝）连接（A-T 2个氢键，C-G 3个氢键），双螺旋结构对称、稳定，能清晰体现DNA分子的核心结构特点。 ④ 模型分析结果：通过模型可直观观察到DNA分子的双螺旋结构、碱基互补配对原则，能准确区分磷酸、脱氧核糖、碱基，明确两条链的反向平行关系和碱基配对规律。 2. 异常模型结果示例： ① 脱氧核苷酸组成错误：将磷酸、脱氧核糖和碱基的连接位置颠倒（如碱基连接在磷酸上），或碱基标注错误（如黄色纸板标注为C）； ② 碱基配对错误：出现A与C配对、T与G配对等不符合碱基互补配对原则的情况，或A-T之间连接3个氢键、C-G之间连接2个氢键； ③ 两条链方向相同：两条脱氧核苷酸链的方向均为5’→3’，未实现反向平行，导致双螺旋结构无法稳定构建； ④ 双螺旋结构异常：盘旋角度过大或过小，导致模型松散、不稳定，或磷酸-脱氧核糖骨架在内侧、碱基对在外侧，与DNA实际结构相反； ⑤ 脱氧核苷酸连接错误：未通过磷酸二酯键连接，或连接顺序混乱（如两个磷酸直接连接）。 【实验结论】 1. DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，4种含氮碱基分别是A、T、C、G。 2. 脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接形成脱氧核苷酸链，两条脱氧核苷酸链按照碱基互补配对原则（A与T配对、C与G配对），通过氢键连接，反向平行盘旋成双螺旋结构。 3.DNA双螺旋结构的主要特点是：外侧为磷酸-脱氧核糖骨架，内侧为碱基对，碱基之间遵循互补配对原则，两条链反向平行，双螺旋结构稳定，这些特点为DNA分子储存和传递遗传信息提供了结构基础。 4.碱基互补配对原则是DNA分子结构的核心，A与T、C与G的固定配对，保证了DNA分子结构的稳定性和复制的准确性，同时碱基对的多样排列顺序决定了DNA分子的多样性和特异性。 5. 模型构建可将抽象的DNA双螺旋结构具象化，能直观呈现DNA分子的组成和结构特点，帮助理解DNA分子的结构与功能（储存遗传信息）相适应的生命观念。 【注意事项】 1. 材料选择与处理规范（核心注意事项）： ① 彩色硬纸板的颜色需严格区分：磷酸、脱氧核糖和4种碱基的颜色必须不同，且同一组成部分的颜色统一，避免因颜色混淆导致脱氧核苷酸组成错误；裁剪纸板时，用尺子测量准确，确保同一组成部分的尺寸一致，使模型更规范； ② 细铁丝的使用：细铁丝用于连接脱氧核苷酸和碱基对，需粗细适中，连接时要牢固，避免模型散落；模拟氢键时，A-T之间用2根细铁丝，C-G之间用3根细铁丝，确保碱基配对的准确性； ③ 碱基标注：用记号笔标注碱基时，要清晰、准确，避免标注错误（如同一个圆形纸板既标注A又标注T），确保碱基互补配对正确。 2. 模型构建操作规范： ① 制作脱氧核苷酸时，需按照“磷酸-脱氧核糖-碱基”的顺序连接，确保三个组成部分的连接位置正确，不可颠倒；胶水不宜过多，避免溢出污染材料，同时确保连接牢固； ② 连接脱氧核苷酸链时，要确保磷酸与脱氧核糖交替连接，链的方向一致，避免出现“两个磷酸直接连接”“脱氧核糖与脱氧核糖直接连接”等错误； ③ 组装双螺旋结构时，两条脱氧核苷酸链必须反向平行，碱基配对严格遵循A-T、C-G原则，不可出现错配；盘旋角度要适中，使双螺旋结构稳定，避免松散或扭曲； ④ 模型构建过程中，可小组分工合作，分别负责制作脱氧核苷酸、连接链、组装双螺旋，提升效率，同时相互检查，减少错误。 3. 模型验证与修正规范： ① 模型构建完成后，必须对照教材DNA双螺旋结构示意图，逐一检查每个环节：脱氧核苷酸组成是否正确、碱基配对是否准确、两条链是否反向平行、双螺旋结构是否规范； ② 若发现模型错误（如同源碱基错配、链方向相同），需及时拆解修正，确保模型的科学性；修正后，重新检查，直至模型符合DNA分子的实际结构； ③ 记录模型构建过程中的错误和修正方法，加深对DNA分子结构特点的理解。 4. 实验操作误区： ① 误认为“DNA双螺旋结构的两条链方向相同”：DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的（一条5’→3’，一条3’→5’），方向相同无法形成稳定的双螺旋结构； ② 混淆“碱基配对原则”：误认为A与C、T与G可以配对，或A-T、C-G之间的氢键数目颠倒，导致碱基配对错误； ③ 脱氧核苷酸连接错误：将碱基直接连接在磷酸上，或未通过磷酸二酯键连接脱氧核苷酸，导致脱氧核苷酸链结构错误； ④ 忽视双螺旋的空间形态：仅连接两条互补链，未进行盘旋，无法形成双螺旋结构，或盘旋角度不当，导致模型不稳定。 5. 实验安全与环保规范： ① 裁剪纸板时，使用剪刀要小心，避免划伤手指；细铁丝两端要剪平整，避免尖锐部分划伤皮肤； ② 胶水、记号笔等材料要妥善使用，避免污染实验台和衣物；实验结束后，及时清理实验垃圾，保持实验台整洁； ③ 模型可重复使用，实验结束后分类整理材料，避免浪费；不可拆解的模型妥善保存，用于后续教学和复习。 【实验讨论】 1. 实验方法的局限性与改进： 本实验构建的是简化的DNA双螺旋结构模型，未体现DNA分子的实际长度和碱基对的具体排列顺序，如何弥补这一不足？（提示：增加脱氧核苷酸的数量，构建更长的DNA片段；模拟特定的碱基对排列顺序，体现DNA分子的特异性；结合DNA分子的空间结构示意图，标注碱基对的排列方向）； 若选用不同的材料（如塑料积木、橡皮泥）构建模型，与硬纸板和细铁丝相比，有哪些优势和不足？（提示：塑料积木、橡皮泥易塑形，可更灵活地模拟双螺旋结构，但成本较高，稳定性不如硬纸板模型）。 2.误差原因的深度分析： 除了材料颜色混淆、操作错误，还有哪些因素会导致模型构建出现错误？（提示：对DNA分子结构记忆不熟练、碱基配对原则理解错误、脱氧核苷酸连接位置记忆错误），如何针对性改进？（提示：提前复习教材DNA分子结构相关知识，构建模型时对照示意图逐步操作，小组合作检查，及时修正错误）。 3. 实验原理的拓展应用： 结合模型，分析DNA分子双螺旋结构的稳定性与哪些因素有关？（提示：碱基互补配对形成的氢键、磷酸-脱氧核糖骨架的稳定性、双螺旋的空间形态）； 如何通过模型模拟DNA分子的复制过程？（提示：将DNA双螺旋模型拆解为两条母链，以每条母链为模板，按照碱基互补配对原则，构建新的子链，形成两个新的DNA双螺旋模型）； 4.DNA双螺旋结构的发现对生命科学的发展有什么意义？（提示：为DNA复制机制的研究奠定基础，推动基因工程、医学诊断、育种等领域的发展，帮助人类理解遗传信息的传递规律）。 1.核心建模要点汇总： ① 核心逻辑：脱氧核苷酸（磷酸+脱氧核糖+碱基）→ 脱氧核苷酸链（磷酸二酯键连接）→ 双螺旋结构（反向平行、碱基互补配对、氢键连接）； ② 材料对应：红色→磷酸，蓝色→脱氧核糖，黄/绿/紫/橙→A/T/C/G；细铁丝→磷酸二酯键、氢键； ③ 核心原则：碱基互补配对（A-T、C-G），两条链反向平行，外侧骨架（磷酸+脱氧核糖），内侧碱基对； ④ 关键数据：A-T之间2个氢键，C-G之间3个氢键；双螺旋盘旋角度约36° 【典例01】下列关于“制作DNA双螺旋结构模型”实验的叙述，错误的是（　　） A．模型构建的核心是模拟DNA分子的组成和双螺旋结构特征 B．不同颜色的硬纸板可区分磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基 C．两条脱氧核苷酸链需同向平行排列，才能构建稳定的双螺旋结构 D．碱基配对需遵循A-T、C-G原则，A-T之间连接2个氢键 【答案】C 【详解】A、模型构建的核心是模拟DNA分子的组成（脱氧核苷酸）和双螺旋结构特征，A正确；B、不同颜色可清晰区分磷酸、脱氧核糖和4种碱基，便于组装和识别，B正确；C、DNA分子的两条链是反向平行的，同向平行无法形成稳定双螺旋，C错误；D、碱基互补配对遵循A-T、C-G原则，A-T之间2个氢键，C-G之间3个氢键，D正确。故选C。 2.实验误差与异常分析： 误差原因1：碱基配对错误→ 改进：牢记A-T、C-G配对原则，构建时对照示意图，小组检查核对； 误差原因2：两条链方向相同→ 改进：标注每条链的5’→3’方向，确保两条链反向平行； 误差原因3：脱氧核苷酸连接错误→ 改进：明确“磷酸-脱氧核糖-碱基”的连接顺序，规范操作； 异常模型原因：双螺旋不稳定→ 多为盘旋角度不当、氢键连接不牢固，或碱基配对错误。 【典例02】某小组构建DNA双螺旋模型时，发现模型松散、无法稳定成型，最可能的原因是（　　） A．脱氧核苷酸的组成正确，连接牢固 B．两条链反向平行，碱基配对遵循A-T、C-G原则 C．A-T之间连接3个氢键，C-G之间连接2个氢键 D．双螺旋盘旋角度适中，磷酸-脱氧核糖骨架完整 【答案】C 【详解】A、脱氧核苷酸组成正确、连接牢固，会使模型稳定，A错误；B、两条链反向平行、碱基配对正确，是模型稳定的基础，B错误；C、氢键数目颠倒，会导致碱基对连接不牢固，模型松散，C正确；D、盘旋角度适中、骨架完整，会使模型稳定，D错误。故选C。 · 模拟题感知练 1.下列学习小组制作的DNA结构模型片段中，正确的是(　　) 答案　A 解析　组成DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，两条链中的脱氧核糖的方向应相反，两条链上互补的碱基A与T通过两个氢键相连、G与C通过三个氢键相连，A 正确。 2. 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(　　) 卡片类型 脱氧核糖 磷酸 碱基 A T G C 卡片数量 10 10 2 3 3 2 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12个氢键 C．搭建的DNA模型中有2个游离的磷酸基团 D．最多可构建44种不同碱基序列的DNA片段 答案　C 解析　双链DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A－T、C－G，且互相配对的两种碱基数目彼此相等，结合表中数据可知，这些卡片最多可形成2个A－T碱基对，2个C－G碱基对，即形成4个脱氧核苷酸对，A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，因此构成的双链DNA片段最多有10个氢键，A、B错误；碱基对种类和数目确定，因此可构建的DNA种类数少于44种，D错误。 3.在制作DNA双螺旋结构模型时，会发现制成的DNA分子的平面结构像一架“梯子”，那么组成这架“梯子”的“扶手”、“扶手”间的“阶梯”、连接“阶梯”的键依次是(　　) ①磷酸和脱氧核糖　②氢键　③碱基对　④肽键 A．①②③ B．①③② C．③①② D．①③④ 答案　B 4．某同学制作一双链DNA片段模型，现准备了若干不同类型的塑料片，如表。若想充分利用现有材料，那么还需准备脱氧核糖的塑料片数目是(　　) 塑料片类别 碱基G 碱基C 碱基A 碱基T 磷酸 数量/个 10 16 16 15 52 A.32 B．26 C．50 D．52 答案　C 解析　一个脱氧核苷酸包含一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸，DNA分子是双链的，A和T配对，G和C配对。根据表格信息可知，最多能利用10个G和10个C，最多能利用15个A和15个T，所以共50个碱基，需要50个磷酸、50个脱氧核糖。 5．(2024·梅州高一期中)如图为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，下列相关叙述正确的是(　　) A．a链从左向右的碱基排列顺序和b链从右向左的碱基排列顺序相同 B．c代表氢键，碱基鸟嘌呤与腺嘌呤配对、胸腺嘧啶与胞嘧啶配对 C．d处小球代表脱氧核糖，它和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架 D．该模型中两个游离的磷酸基团都与五碳糖3′端的C原子相连 答案　C 解析　a链从左向右的碱基排列顺序和b链从右向左的碱基排列顺序不相同，A错误；图中的c可以连接碱基对，代表氢键，碱基鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对，胸腺嘧啶(T)与腺嘌呤(A)配对，B错误；d处小球代表脱氧核糖，它和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，C正确；DNA分子的两个游离的磷酸基团在两条链的两端，都与五碳糖5′端的C原子相连，D错误。 6. 下图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(其中“○”代表磷酸)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是(　　) A.甲说：“该图没有什么物质和结构上的错误” B.乙说：“该图有一处错误，就是U应改为T” C.丙说：“该图有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖” D.丁说：“如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的” 答案　C 解析　题图中有三处错误，错误一：组成DNA分子的五碳糖应该是脱氧核糖，所以题图中的核糖应改为脱氧核糖；错误二：碱基应为A、T、G、C四种，图中的U应改为T；错误三：单链中脱氧核苷酸之间的连接形式不是磷酸与磷酸相连，而是磷酸与脱氧核糖相连，C正确。 7. (不定项)活动小组为制作DNA双螺旋结构模型，选取实验材料代表相应的基团或化学键，材料的种类和数量如表所示。下列叙述错误的有(　　) 材料种类 脱氧核糖 磷酸基团 代表化学键的小棒 碱基 A T C G 数量/个 45 45 足量 15 10 25 15 A.制成的双螺旋模型最多能含25个碱基对 B.制成的双螺旋模型最多能含59个氢键 C.制成的双螺旋模型最多能有422种碱基排列方式 D.单链中相邻两个碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”连接 答案　ACD 解析　该模型可以形成10个A—T碱基对，15个G—C碱基对，但表格只提供45个磷酸基团，因此该模型最多只能形成22个碱基对，A错误；由于该模型只能形成含22个碱基对的DNA双链，若15个G—C碱基对均参与构成模型，由于G—C碱基对形成三个氢键，因此所有的G—C碱基对形成45个氢键，剩下7个A—T碱基对形成14个氢键，最多能形成59个氢键，B正确；由于碱基对的数量是固定的，因此制成的双螺旋模型不可能有(小于)422种碱基排列方式，C错误；单链中相邻两个碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，D错误。 8.在制作DNA双螺旋结构模型时，如图为两个脱氧核苷酸的模型，○代表磷酸，下列叙述正确的是(　　) A.可能代表A、T、C、U四种含氮碱基 B.两个○可用别针(代表共价键)连接，以形成DNA的侧链 C.别针(代表共价键)应连接在一个脱氧核苷酸的和另一个脱氧核苷酸的○上 D.如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，则两个模型方向相同 答案　C 解析　本题是制作DNA双螺旋结构模型，碱基▭包含A、T、C、G四种含氮碱基，没有碱基U，A错误；两个磷酸基团不能直接相连，别针(代表共价键)应连接在一个脱氧核苷酸的和另一个脱氧核苷酸的○上，B错误，C正确；DNA分子的两条链是反向平行的，若两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，则两个模型方向相反，D错误。 9.(不定项)某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时，采用了如下流程：制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化，下列叙述正确的是(　　) A.制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连 B.制作脱氧核苷酸时，将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置 C.制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对 D.各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样性 答案　BCD 解析　制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸之间的磷酸基团不直接相连，而是一个脱氧核苷酸的磷酸基团与另一个脱氧核苷酸的脱氧核糖直接相连，A错误；制作脱氧核苷酸时，磷酸连在脱氧核糖的5号碳原子上，碱基连在脱氧核糖的1号碳原子上，B正确；制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对，C正确；组成DNA的脱氧核苷酸有4种，各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样性，D正确。 10.(不定项)如图为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，现在要制作一个包含4种碱基、15个碱基对的模型，下列叙述正确的是(　　) A.制作时要用到6种不同形状大小的卡片，共需要90张卡片 B.模型中d处卡片代表磷酸基团，它和脱氧核糖交替连接，位于主链的内侧 C.DNA分子中，每个脱氧核糖均连接一个碱基和两个磷酸基团 D.DNA的两条链反向平行，故a链从左向右的碱基序列和b链从右向左的碱基序列不一定相同 答案　AD 解析　制作一个包含4种碱基、15个碱基对的模型，需要4种不同形状大小的卡片代表4种碱基，2种不同形状大小的卡片代表脱氧核糖和磷酸基团，因此一共用到6种形状大小不同的卡片，15个碱基对需要碱基、脱氧核糖、磷酸基团各30个，即共需要90张卡片，A正确；模型中d处卡片代表脱氧核糖，它和磷酸交替连接分布在主链的外侧，构成DNA分子的基本骨架，B错误；DNA分子中，3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸基团，C错误；DNA的两条链反向平行是指一条链的方向是从3′端→5′端，另一条的方向是从5′端→3′端，a链从左向右的碱基序列和b链从左向右的碱基序列互补，而和b链从右向左的碱基序列并不一定相同，D正确。 11. 某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是(　　) A.在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基 B.制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连 C.制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和 D.制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧 答案　C 解析　制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；鸟嘌呤与胞嘧啶之间形成3个氢键，B错误；DNA双螺旋结构中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和，C正确；制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧，D错误。 12.某生物兴趣学习小组在“制作DNA双螺旋结构模型”活动前,准备了如表所示材料及相关连接物若干,最后成功搭建出一个完整的DNA分子模型。下列关于他们构建的DNA模型的叙述,不正确的是(　　) 600个 520个 110个 130个 120个 150个 110个 A.该模型最多含有460个脱氧核苷酸 B.该模型理论上能搭建出4230种DNA分子模型 C.该模型中嘌呤总数和嘧啶总数的比是1∶1 D.该模型中需要代表碱基对之间的氢键的连接物580个 【答案】B 【详解】根据碱基互补配对原则,该模型中有230个碱基对,其中110个A—T碱基对,120个C—G碱基对,共460个脱氧核苷酸(五碳糖、磷酸数量足够),能搭建出的DNA分子模型种类少于4230种,A正确,B错误;该DNA双螺旋结构模型中A+G=C+T,则嘌呤总数和嘧啶总数的比是1∶1,C正确;由于A—T碱基对之间有2个氢键,C—G碱基对之间有3个氢键,因此该模型中需要代表碱基对之间的氢键的连接物有110×2+120×3=580(个),D正确。 13.下列关于“制作DNA双螺旋结构模型”实验的叙述，正确的是（　　） A．实验的核心目的是模拟DNA分子的复制过程 B．脱氧核苷酸的组成成分是磷酸、核糖和含氮碱基 C．模型构建需遵循碱基互补配对原则，A与T、C与G配对 D．两条脱氧核苷酸链同向平行，盘旋成双螺旋结构 【答案】C 【详解】A、实验核心目的是模拟DNA双螺旋结构的组成和空间特征，不是复制过程，A错误；B、脱氧核苷酸的组成是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基，核糖是RNA的组成成分，B错误；C、碱基互补配对原则是模型构建的核心，A与T、C与G配对，C正确；D、两条脱氧核苷酸链反向平行，而非同向平行，D错误。故选C。 14. 下列关于脱氧核苷酸模型制作的叙述，正确的是（　　） A．脱氧核苷酸的三个组成部分（磷酸、脱氧核糖、碱基）可随意连接 B．磷酸应连接在脱氧核糖的任意一端 C．碱基应连接在脱氧核糖的特定位置，与磷酸连接端不同 D．制作好的脱氧核苷酸无需标注，可直接用于链的连接 【答案】C 【详解】A、脱氧核苷酸的三个组成部分连接有固定顺序（磷酸-脱氧核糖-碱基），不可随意连接，A错误；B、磷酸应连接在脱氧核糖的5’端，有特定位置，B错误；C、碱基连接在脱氧核糖的1’端，与磷酸连接端（5’端）不同，C正确；D、制作好的脱氧核苷酸需标注碱基符号和各组成部分，便于后续碱基配对和链的连接，D错误。故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $