第3章 第2节 DNA的结构（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化（人教版）

本讲义聚焦高中生物学“DNA的结构”核心知识点，系统梳理DNA双螺旋结构模型的构建历程、基本组成单位及双螺旋结构特点，以科学史为导入，通过结构解析与模型制作搭建学习支架，衔接科学探究与知识应用。 该资料以生命观念中的结构与功能观为统领，结合科学思维的建模与分析方法，通过DNA衍射图谱分析、碱基数据推算等探究活动培养科学精神，模型制作环节强化空间想象力。课中辅助教师系统授课，课后习题与知识框架助力学生巩固碱基计算规律，查漏补缺。

第2节　DNA的结构 [课标要求] 1．用结构与功能观，理解DNA分子的结构特点。　2.通过制作DNA分子模型，培养观察力、空间想象力等。　3.基于DNA分子结构的研究，认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用，体会持之以恒的科学精神。 考点一　DNA双螺旋结构模型的构建 1．构建者：________________。 2．构建过程 [答案自填] 沃森和克里克　脱氧核苷酸 DNA衍射图谱　T　C (1)富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱为DNA双螺旋结构模型的构建提供了依据。(　　) (2)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，推算出DNA呈螺旋结构。(　　) (3)沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型中，脱氧核糖—磷酸骨架排列在螺旋外部，碱基排列在螺旋内部。(　　) 答案：(1)√ (2)×　沃森和克里克通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，推算出DNA呈螺旋结构。 (3)√ [探究] 阅读教材P48～49 DNA双螺旋结构模型的构建的相关内容，回答下列问题： (1)嘌呤碱基是双环化合物，嘧啶碱基是单环化合物，而DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2 nm，如下图所示。 据此推测位于DNA内部的碱基配对应为_____________________________________________________________ _________________________________________________________。请作出假说： 假说一：___________________________________________________。 假说二：________________________________________________。 (2)请根据查哥夫碱基数据表推测，上述假说正确的是_________________________________________________________。 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 结核分枝杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6 提示：(1)嘌呤与嘧啶配对　腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤与胞嘧啶配对　腺嘌呤与胞嘧啶配对，鸟嘌呤与胸腺嘧啶配对 (2)假说一 DNA双螺旋结构模型的提出是20世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型的构建提供主要依据的是(　　) ①查哥夫发现的DNA中嘌呤的量与嘧啶的量相等 ②艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明DNA是遗传物质 ③富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱 A．①　　　　　　　　 B．①② C．②③ D．①③ 解析：选D。查哥夫发现的DNA中腺嘌呤的量与胸腺嘧啶的量相等，鸟嘌呤的量与胞嘧啶的量相等，为DNA双螺旋结构模型的构建提供了依据，①符合题意；艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明DNA是遗传物质，但不能为DNA双螺旋结构模型的构建提供主要依据，②不符合题意；富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱为DNA双螺旋结构模型的构建提供了依据，③符合题意。 考点二　DNA的结构 1．DNA的基本组成单位——_______________________________ (1)结构模式 (2)分子构成：1分子磷酸＋1分子___________________________＋1分子碱基。　　　　　 (3)基本种类：腺嘌呤脱氧核苷酸、____________脱氧核苷酸、____________脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸。 2．DNA双螺旋结构的主要特点 (1)DNA是由________条单链组成的，这____________按反向平行方式盘旋成____________结构。 (2)DNA中的________________________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；________排列在内侧。 (3)两条链上的碱基通过________连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：A(腺嘌呤)一定与________________配对，G(鸟嘌呤)一定与____________配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作______________原则。 [答案自填] 脱氧核苷酸　脱氧核糖　胸腺嘧啶　鸟嘌呤　两　两条链　双螺旋 脱氧核糖和磷酸　碱基　氢键　T(胸腺嘧啶)　C(胞嘧啶)　碱基互补配对 (1)DNA分子的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。(　　) (2)DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸基团和一个碱基。(　　) (3)DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作3′端。(　　) (4)双链DNA分子中的嘌呤数等于嘧啶数。(　　) (5)DNA分子结构稳定，其结构不会发生改变。(　　) 答案：(1)×　DNA分子的两条链为脱氧核苷酸链。 (2)×　DNA分子中每个脱氧核糖均连接一个碱基，而链状DNA分子除3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸基团外，其他部位的脱氧核苷酸均连接两个磷酸基团。 (3)×　DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5′端。 (4)√ (5)×　DNA分子结构的稳定性是相对的，在某些条件下，其结构也可发生改变，如高温时解旋。 [探究1] 结合教材P50 DNA的平面和空间结构及相关内容，回答下列问题： (1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是____________个，磷酸数∶脱氧核糖数∶含氮碱基数是____________。 (2)由DNA的结构可知，一条单链中的相邻碱基通过________________________相互连接；两条单链中相邻碱基通过_____________________________________________________________相互连接。 (3)DNA是由两条单链按照反向平行方式盘旋成的双螺旋结构，其中“反向”的含义是_______________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _________________________________________________________。 提示：(1)2　1∶1∶1 (2)—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—　氢键 (3)DNA的一条单链具有两个末端，有游离的磷酸基团的一端称作5′端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′端。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5′端到3′端，另一条单链则是从3′端到5′端 [探究2] 如下图所示，设某DNA一条链为1链，互补链为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＝____________；G1＋G2＝____________。即：双链中A＝________，G＝________，A＋G＝____________＝____________＝____________＝(A＋G＋T＋C)。 (2)A1＋T1＝____________；G1＋C1＝____________。 (3)＝＝；＝＝(N为相应的碱基总数)。 (4)与的关系是_______________________________。 (5)若＝a，＝b，则＝____________。 提示：(1)T1＋T2　C1＋C2　T　C　T＋C　A＋C　T＋G (2)A2＋T2　G2＋C2 (4)互为倒数 (5)(a＋b) 准确辨析DNA结构中的数量关系、位置关系及连接方式 1．(2025·广东汕头潮南区高一期中)下图为DNA分子片段结构示意图。下列关于DNA分子的结构与特点的叙述，正确的是(　　) A．④为胞嘧啶脱氧核苷酸 B．⑨的数量只与脱氧核苷酸的数量有关 C．若一条单链中G和C共占1/2，则DNA分子中G占1/2 D．若一条单链的序列是5′—AGCTT—3′，则其互补链的对应序列是5′—AAGCT—3′ 解析：选D。题图中④不能表示胞嘧啶脱氧核苷酸，②、③和下面一个磷酸构成胞嘧啶脱氧核苷酸，A错误；⑨表示氢键，⑨的数量不仅与脱氧核苷酸的数量有关，还与脱氧核苷酸的种类有关，B错误；若一条单链中G和C共占1/2，则在整个DNA分子中G和C共占1/2，G＝C，故G占1/4，C错误；DNA分子的两条链是反向平行的，若一条单链的序列是5′—AGCTT—3′，则其互补链的对应序列是5′—AAGCT—3′，D正确。 2．某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列叙述正确的是(　　) A．该DNA分子的另一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4　 B．该DNA分子共有腺嘌呤60个 C．该DNA分子共有鸟嘌呤160个 D．其中一条链中(A＋G)/(T＋C)＝4/6，则双链中(A＋G)/(T＋C)＝6/4 解析：选B。根据碱基互补配对原则，该DNA分子的另一条链上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3；A＋T占该链碱基总数的30%，G＋C占70%，即该DNA分子中A＋T占30%，G＋C占70%，共有A＝T＝400×(30%÷2)＝60(个)，G＝C＝400×(70%÷2)＝140(个)；该DNA分子一条链中(A＋G)/(T＋C)＝4/6，双链中(A＋G)/(T＋C)＝1。 3．若一个双链DNA的G占整个DNA碱基的27%，并测得DNA一条链上的A占这条链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是(　　) A．9%　　　　　　　　 B．27% C．28% D．46% 解析：选C。G占整个DNA碱基的27%，据碱基互补配对原则可知，G＝C＝27%，G＋C＝54%，那么A＋T＝1－54%＝46%，则它的任何一条链中A＋T＝46%，其中一条链中的A＝18%，则此链中T＝46%－18%＝28%，另一条链中A＝28%，C符合题意。 4．从某生物组织中提取一个DNA进行分析，其中G＋C占全部碱基的46%，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是A，24%是C，则与H链相对应的另一条链中，A、C分别占该链全部碱基的(　　) A．26%、22% B．24%、28% C．14%、11% D．11%、14% 解析：选A。由DNA中G＋C占全部碱基的46%可知，DNA中A＋T占全部碱基的54%，则在DNA双链中A＝T＝27%，G＝C＝23%，H链中A占28%，C占24%，则与H链相对应的另一条链中，A占该链全部碱基的比例为2×27%－28%＝26%，C占该链全部碱基的比例为2×23%－24%＝22%。 解答DNA分子中碱基计算题目的“三步曲” 考点三　制作DNA双螺旋结构模型 [答案自填] DNA双螺旋结构　脱氧核苷酸　双螺旋　脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架；两条链上的碱基按照碱基互补配对原则通过氢键连接　脱氧核苷酸的数量和排列顺序 (1)模型制作中，磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。(　　) (2)DNA双螺旋结构模型属于概念模型。(　　) (3)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基是通过氢键连接的。(　　) 答案：(1)√ (2)×　DNA双螺旋结构模型属于物理模型。 (3)√ 1．在制作DNA双螺旋结构模型时，所提供的卡片种类和数量见下表，下列相关叙述正确的是(　　) 卡片种类 磷酸 脱氧核糖 碱基 A T C G 卡片数量 12 12 3 3 4 2 A.构成的DNA片段，最多含有氢键12个 B．最多可构建45种碱基序列的DNA C．最多可构建5种脱氧核苷酸 D．DNA中每个脱氧核糖均与一分子磷酸相连 解析：选A。这些卡片最多可形成3对A—T碱基对、2对C—G碱基对，而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12个氢键，A正确；这些卡片可形成3对A—T碱基对、2对C—G碱基对，可构建的DNA种类数少于45种，B错误；题表中所给碱基共有4种，因此最多可构建4种脱氧核苷酸，C错误；DNA中绝大多数脱氧核糖与两分子磷酸相连，只有3′端的脱氧核糖与一分子磷酸相连，D错误。 2．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(“”代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，正确的是(　　) A．甲说：“物质组成和结构上没有错误” B．乙说：“只有一处错误，就是U应改为T” C．丙说：“至少有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖” D．丁说：“如果他画的是RNA双链，则该图应是正确的” 解析：选C。DNA中含有的五碳糖应为脱氧核糖，而不是核糖；DNA中不含碱基U，而含碱基T；C和G间的氢键数应为3个；一条单链上两个相邻脱氧核苷酸之间的连接方式不正确，应是一个脱氧核苷酸的脱氧核糖与另一个脱氧核苷酸的磷酸连接。 【知识框架】 1．(教材P48～49“思考·讨论”改编)下列关于DNA分子结构的探索历程的叙述，错误的是(　　) A．查哥夫发现腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量 B．威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱属于物理模型 C．在DNA结构的研究中，沃森和克里克最先提出了DNA的双螺旋结构模型 D．DNA双螺旋结构模型的构建，涉及数学、物理、化学和生物等学科的知识 解析：选B。查哥夫发现腺嘌呤(A)的量等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量等于胞嘧啶(C)的量，A正确；威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱是通过X射线衍射技术拍摄的图像，不属于物理模型，B错误；在对DNA分子结构的研究中，沃森和克里克最先提出了DNA的双螺旋结构模型，C正确；DNA分子双螺旋结构模型的探索过程涉及物理学(主要是晶体学)、生物化学、数学和分子生物学等学科的知识，D正确。 2．(2025·河北保定名校联盟高一期中)某个DNA片段的结构如下图所示，下列相关说法正确的是(　　) A．该DNA片段有4个游离的磷酸基团 B．图中④的名称是尿嘧啶核糖核苷酸 C．图中4个碱基对中共有8个氢键 D．图中8个碱基可以形成40种排列顺序 解析：选D。DNA的每一条单链有1个游离的磷酸基团，该DNA片段有2个游离的磷酸基团，A错误；题图中④(①与A配对)的名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，B错误；A—T碱基对有2个氢键，C—G碱基对有3个氢键，题图中4个碱基对中共有2＋3＋2＋3＝10(个)氢键，C错误；题图中8个碱基是固定的序列，可以形成40＝1种排列顺序，D正确。 3．(2025·广东华南师大附中高一期中)DNA鉴定技术被广泛用于遗传病风险评估、刑事案件的侦破、被拐卖人口寻亲、空难失踪人口身份确认等很多方面。其机理是(　　) A．不同的DNA分子都由很多个脱氧核苷酸构成 B．磷酸与脱氧核糖交替排列在外侧构成不同DNA分子的基本骨架 C．不同DNA分子中鸟嘌呤和胞嘧啶的数量总是相等 D．不同DNA分子的特定脱氧核苷酸序列蕴含着特定的遗传信息 解析：选D。DNA鉴定技术被广泛用于遗传病风险评估、刑事案件的侦破、被拐卖人口寻亲、空难失踪人口身份确认等很多方面，利用了DNA分子的特异性，不同DNA分子的特定脱氧核苷酸序列蕴含着特定的遗传信息，D符合题意。 4．在一个双链DNA中，碱基总数为m，腺嘌呤数为n，则下列有关叙述错误的是(　　) A．脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m B．碱基之间的氢键数为(3m－2n)/2 C．一条链中A＋T的数量为n D．G的数量为m－n 解析：选D。每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基，所以脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m，A正确；双链DNA中，碱基总数为m，腺嘌呤数为n，A＝T＝n，C＝G＝(m－2n)/2，A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，则碱基之间的氢键数为2n＋[(m－2n)/2]×3＝(3m－2n)/2，B正确，D错误；双链DNA中，A＝T＝n，则根据碱基互补配对原则，一条链中A＋T的数量为n，C正确。 5．(2025·河南焦作一中高一质检)已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的40%和15%。下列有关叙述正确的是(　　) A．在该DNA分子的另一条链中，T与C之和占该链碱基总数的55% B．在该DNA分子的另一条链中，T和C分别占该链碱基总数的20%和25% C．若该DNA分子含有1 000个碱基对，则碱基之间的氢键数为2 600个 D．该DNA分子中＝ 解析：选B。由题中信息可知，某DNA分子中，G＋C＝40%，其中一条链中T＝40%、C＝15%，可推出此链中G＝25%、A＝20%，则另一条链中，C＝25%、T＝20%，A错误，B正确；若该DNA分子含有1 000个碱基对，则A＝T＝600(个)，C＝G＝400(个)，A、T之间的氢键数为600×2＝1 200(个)，C、G之间的氢键数为400×3＝1 200(个)，碱基之间的氢键数为2 400个，C错误；该DNA分子中＝＝，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $