第3章 第2节 DNA的结构（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一生物必修2教师用书（人教版 苏冀）

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 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 判断正误 (1)威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微照片(　　) (2)查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系(　　) (3)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√ 提示　(1)威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱。(2)查哥夫提出了在DNA中，A＝T，G＝C，并未提出碱基之间的配对关系。 任务一：DNA双螺旋结构模型的构建 1．组成DNA分子的脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性，细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中。据此你可以得出什么结论？ 提示　在双链DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团排列在外侧，碱基排列在内侧。 2．嘌呤碱基是双环化合物，嘧啶碱基是单环化合物(如图所示)，而DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2 nm，据此推测位于DNA内部的碱基如何配对？并作出假说。 提示　嘌呤与嘧啶配对。假说一：A与T配对，G与C配对；假说二：A与C配对，G与T配对。 3．请根据查哥夫碱基数据表推测，上述哪种假说是正确的？ 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　分析查哥夫碱基数据表可得出腺嘌呤A与胸腺嘧啶T的相对含量大致相同，鸟嘌呤G与胞嘧啶C的相对含量大致相同，故可推测假说一正确，即A与T配对，G与C配对。 1．下列关于DNA结构模型构建的叙述，错误的是(　　) A．查哥夫提供的信息为模型的构建提供了重要依据 B．根据DNA衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构 C．沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，认为磷酸和脱氧核糖排列在外部，碱基排列在内部，且A与T配对，G与C配对 D．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的 答案　C 解析　沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，并不知道A与T配对、G与C配对，C错误。 二、DNA的结构 1．DNA双螺旋结构的主要特点 项目 特点 整体 由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 排列 外侧 脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架 内侧 碱基通过氢键连接成碱基对 碱基互补配对 A与T配对、G与C配对 2.“反向”含义的理解：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′－C，与磷酸基团相连的碳叫作5′－C。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，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′端。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端开始，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链则是从3′端到5′端的。 判断正误 (1)DNA中碱基数＝磷酸数＝核糖数(　　) (2)含有G、C碱基对比较多的DNA热稳定性较差(　　) (3)DNA分子中的每个磷酸均与2个脱氧核糖连接(　　) (4)磷酸与脱氧核糖交替连接，构成DNA的基本骨架(　　) (5)DNA一条链上相邻的两个碱基通过氢键相连(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× 提示　(1)DNA中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数。(2)因G、C碱基对之间含有三个氢键，所以含有G、C碱基对比较多的DNA热稳定性较强。(3)DNA分子中的游离的磷酸基团只与1个脱氧核糖连接。(5)DNA一条链上相邻的两个碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连。 任务二：DNA的结构及相关计算 如图是DNA的结构模式图，据图回答下列问题： 1．说出图中①～⑩的名称。 提示　①胞嘧啶　②腺嘌呤　③鸟嘌呤　④胸腺嘧啶　⑤脱氧核糖　⑥磷酸　⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸　⑧碱基对　⑨氢键　⑩一条脱氧核苷酸链的片段 2．一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸基团？ 提示　一个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团。 3．为什么G－C碱基对含量越多，DNA越稳定？ 提示　因为DNA的稳定性与氢键有关，A与T之间有两个氢键，而G与C之间有三个氢键，所以DNA中G与C碱基对所占的比例越高，该DNA稳定性越强。 任务三：双链DNA碱基数目的相关计算规律 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＝(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。 ＝＝(N为相应的碱基总数)，＝＝。 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”。 (3)若＝m，则＝，即两者的关系是互为倒数。 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”。 (4)若＝a，＝b，则＝(a＋b)。 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。 　准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式 2．如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是(　　) A．①为3′端，⑥为5′端 B．DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、H、O、N、P C．一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过氢键相连 D．若该分子中G —C碱基对比例高，则热稳定性较高 答案　D 解析　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，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′端，故①⑥均为5′端，A错误；DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖组成，所含化学元素包括C、H、O、P，B错误；一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，C错误。 3．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．在它的互补链中，T与C之和占该链碱基总数的55% B．在它的互补链中，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＝ 答案　B 解析　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%，则它的互补链中，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之间的氢键为600×2＝1 200(个)，C、G之间的氢键为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。 三、制作DNA双螺旋结构模型 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 (1)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，通过曲别针连接成基本单位——脱氧核苷酸模型。 (2)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。 (3)再按碱基互补配对方式用曲别针连接两条链，最后旋转。 任务四：DNA的特性 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．为什么可以利用DNA指纹来识别身份？ 提示　两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。 3．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和每条链上的磷酸二酯键共同维持了双螺旋结构的稳定性。 4．(2023·无锡高一期末)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。 5．(多选)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10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　BC 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错误，B正确；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。 课时对点练　[分值：100分] 第1～10题，每题6分；第11～12题，每题7分，共74分。 题组一　DNA的结构 1．在DNA的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的(　　) A．氢键 B．脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖 C．肽键 D．磷酸—脱氧核糖—磷酸 答案　B 2．(2024·保山高一期中)下列关于DNA分子结构的叙述，错误的是(　　) A．组成DNA分子的两条单链是反向平行的 B．磷酸与核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架 C．在双链DNA分子中，嘌呤总数等于嘧啶总数 D．某环状DNA含有0个游离的磷酸基团 答案　B 解析　磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，B错误。 3．如图所示为DNA的结构示意图。下列有关说法正确的是(　　) A．①和②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．⑤⑧所指碱基占的比例越大，DNA越稳定 D．每个脱氧核糖都连接两个磷酸基团和一个碱基 答案　A 解析　DNA的基本骨架是由②脱氧核糖和①磷酸交替连接而成的，A正确；②③⑨构成一个胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误；氢键越多，DNA越稳定，A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，因此C(⑦)与G(⑥)所占比例越大，DNA越稳定，C错误；每条链的末端上的脱氧核糖只连接一个磷酸基团，D错误。 题组二　DNA双螺旋结构模型的构建及制作 4．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 5．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。 6．(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。 题组三　DNA分子相关计算 7．某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54%，其中α链的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，则β链中腺嘌呤占该链碱基的比例和β链中胞嘧啶占整个DNA分子碱基的比例分别为(　　) A．24%、13% B．23%、27% C．48%、26% D．22%、28% 答案　A 解析　由题意可知，双链DNA分子中G＋C＝54%，由于DNA分子中的两条链之间的配对方式是A与T配对、G与C配对，因此α链的碱基中的G＋C也占该链碱基的54%，又知α链的碱基中，A＝22%，C＝28%，因此α链中G＝54%－28%＝26%，T＝1－54%－22%＝24%，则β链中腺嘌呤占该链上所有碱基的比例与α链中T的比例相同，为24%；β链中的胞嘧啶占整个DNA分子中所有碱基的比例与G在α链中所占比例的1/2相同，即13%。 8．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 答案　C 解析　棉花和绵羊体内有DNA和RNA，其嘌呤碱基数与嘧啶碱基数不一定相等；烟草花叶病毒只含单链RNA，嘌呤碱基数和嘧啶碱基数不一定相等；而T2噬菌体只含双链DNA，其嘌呤碱基数和嘧啶碱基数相等，故选C。 9．(2022·广东，12)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图)，该线性分子两端能够相连的主要原因是(　　) A．单链序列脱氧核苷酸数量相等 B．分子骨架同为脱氧核糖与磷酸 C．单链序列的碱基能够互补配对 D．自连环化后两条单链方向相同 答案　C 解析　单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定线性DNA分子两端能够相连，A、B不符合题意；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定线性DNA分子两端能够相连，C符合题意；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D不符合题意。 10．(多选)(2023·无锡高一调研)下列关于双链DNA分子的叙述，正确的是(　　) A．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上A和T的数目也相等 B．若一条链上G的数目是C的2倍，则另一条链上G的数目是C的 C．若一条链的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链的相应碱基比为4∶3∶2∶1 D．若一条链的G∶T＝1∶2，则另一条链的C∶A＝1∶2 答案　ABD 解析　一条链上A的数目与另一条链上T的数目相等，一条链上G的数目与另一条链上C的数目相等，因此，若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，C错误。 11．(多选)(2024·南阳高一期中)设DNA分子中(A＋T)/(C＋G)＝a, (A＋C)/(G＋T)＝b，下列相关叙述不正确的是(　　) A．若b等于1，可判断该DNA分子是双链 B．双链DNA分子的2条单链的比值a通常不相同 C．一般碱基序列不同的双链DNA分子的2个比值都不同 D．若某双链DNA分子中，A＋T之和占全部碱基的44%，其中一条链中C占该链碱基总数的21%，则另一条互补链中C占DNA分子碱基总数的比例是17.5% 答案　ABC 解析　若比值b等于1，说明A＋C＝G＋T，该DNA分子可能是双链，也可能是单链，A错误；由于两条链间A与T配对，G与C配对，因此在整个双链DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与分子内每一条链上的该比例相同，所以双链DNA分子的2条单链的比值a通常相同，B错误；一般碱基序列不同的双链DNA分子其(A＋T)/(G＋C)的比值不同，但在整个双链DNA分子中，(A＋C)/(G＋T)的比值一般相同，C错误；某双链DNA分子中的A＋T占整个DNA碱基总数的44%，则G＋C占整个DNA碱基总数的56%，又因为每条单链中G＋C的比例与整个DNA分子中G＋C的比例相等，可知一条链上G1＋C1＝56%，又因为C1＝21%，故G1＝35%，根据G1＝C2＝35%，则另一条互补链中C占DNA分子碱基总数的比例是35%÷2＝17.5%，D正确。 12．(多选)(2023·唐山高一月考)在制作DNA结构模型的实验中，若4种碱基塑料片共30个，其中6个C,10个G,6个A,8个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个，脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足，则(　　) A．最多能搭建出30个游离的脱氧核苷酸 B．所搭建的DNA分子最长为5个碱基对 C．所搭建的最长DNA分子有46种碱基的排列顺序 D．若搭建DNA的一条单链，则该链最长含有9个脱氧核苷酸 答案　BD 解析　脱氧核糖和磷酸之间的连接物只有18个，因此最多能搭建出18个游离的脱氧核苷酸；设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n－1，共需(2n－1)×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有18个，则n＝5，所以只能搭建出最长为5个碱基对的DNA分子片段；根据B项分析可推测，所搭建的最长DNA分子最多有45种碱基的排列顺序；脱氧核糖和磷酸之间的连接物只有18个，故若搭建一条DNA单链，则该链最长含有9个脱氧核苷酸。 13．(14分)(2024·福州高一期中)DNA分子结构的发现具有划时代意义，如图为一段DNA空间结构和平面结构的示意图，请回答下列问题： (1)图甲表明，DNA分子的空间结构呈__________结构，图乙显示DNA两条链关系为________，两条链上的碱基遵循__________原则。 (2)图乙中由③④⑤组成的物质名称为________________。 (3)DNA上携带的遗传信息蕴藏在__________中。DNA指纹技术可以像指纹一样用来识别身份，说明DNA分子具有________性。 (4)若图甲所示的DNA片段中，a链上的G＋C碱基占该链的比例为a，则该DNA片段上胸腺嘧啶占______________。 答案　(1)双螺旋　反向平行　碱基互补配对 (2)腺嘌呤脱氧核苷酸　(3)碱基的排列顺序　特异　(4)(1－a)/2 14.(每空3分，共12分)如图为不同生物或生物不同器官(细胞)的DNA中的比值情况。据图回答下列问题： (1)猪的不同组织细胞的DNA碱基比例大致相同，原因是____________________________ _____________________________________________________________________________。 (2)上述三种生物中DNA的热稳定性最强的是________。 (3)假设小麦DNA中＝1.2，那么＝________。 (4)假如猪的某一DNA中有腺嘌呤30%，则该DNA一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的________。 答案　(1)不同的组织细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂　(2)小麦　(3)1　(4)40% 解析　(1)同一个体的不同组织细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂，都含有相同的遗传物质，因此猪的不同组织细胞的DNA碱基比例大致相同。(2)A和T之间有2个氢键，而C和G之间有3个氢键，所以C和G的含量越高，即的比值越低，DNA的热稳定性越强，因此上述三种生物中DNA热稳定性最强的是小麦。(3)双链DNA中，A与T配对，G与C配对，且A＝T、C＝G，因此小麦DNA中＝1。(4)由题意可知，A＝T＝30%，则C＝G＝(1－2×30%)÷2＝20%，则鸟嘌呤占20%。若所有鸟嘌呤均分布在DNA分子的一条链上，则一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的40%。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 DNA的结构 第3章 基因的本质 <<< 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。 内容索引 一、DNA双螺旋结构模型的构建 三、制作DNA双螺旋结构模型 二、DNA的结构 课时对点练 DNA双螺旋结构模型的构建 一 4 1.构建者：美国生物学家 和 英国物理学家 。 2.过程 梳理　教材新知 沃森 克里克 螺旋 A、G、C、T 衍射图谱 A=T G=C 内部 脱氧核糖—磷酸 相反 (1)威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微照片(　　) × 提示　威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱。 (2)查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系(　　) 提示　查哥夫提出了在DNA中，A＝T，G＝C，并未提出碱基之间的配对关系。 (3)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法(　　) × √ 判断正误 6 任务一：DNA双螺旋结构模型的构建 1.组成DNA分子的脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性，细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中。据此你可以得出什么结论？ 探究　核心知识 提示　在双链DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团排列在外侧，碱基排列在内侧。 2.嘌呤碱基是双环化合物，嘧啶碱基是单环化合物(如图所示)，而DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2 nm，据此推测位于DNA内部的碱基如何配对？并作出假说。 提示　嘌呤与嘧啶配对。假说一：A与T配对，G与C配对；假说二：A与C配对，G与T配对。 3.请根据查哥夫碱基数据表推测，上述哪种假说是正确的？ 提示　分析查哥夫碱基数据表可得出腺嘌呤A与胸腺嘧啶T的相对含量大致相同，鸟嘌呤G与胞嘧啶C的相对含量大致相同，故可推测假说一正确，即A与T配对，G与C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 结核分枝杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6 1.下列关于DNA结构模型构建的叙述，错误的是 A.查哥夫提供的信息为模型的构建提供了重要依据 B.根据DNA衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构 C.沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，认为磷酸和脱氧核糖排列 在外部，碱基排列在内部，且A与T配对，G与C配对 D.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的 √ 落实　思维方法 沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，并不知道A与T配对、G与C配对，C错误。 DNA的结构 二 11 1.DNA双螺旋结构的主要特点 梳理　教材新知 项目 特点 整体 由____条脱氧核苷酸链按___________方式盘旋成双螺旋结构 排列 外侧 __________和_____交替连接，构成基本骨架 内侧 碱基通过_____连接成碱基对 碱基互补配对 A与____配对、____与C配对 两 反向平行 脱氧核糖 磷酸 氢键 T G 2.“反向”含义的理解：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作 ，与磷酸基团相连的碳叫作 。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 ，另一端有一个羟基(—OH)，称作 。DNA的两条单链走向 ，从双链的一端开始，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链则是从3′端到5′端的。 1′－C 5′－C 5′端 3′端 相反 (1)DNA中碱基数＝磷酸数＝核糖数(　　) × 提示　DNA中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数。 (2)含有G、C碱基对比较多的DNA热稳定性较差(　　) 提示　因G、C碱基对之间含有三个氢键，所以含有G、C碱基对比较多的DNA热稳定性较强。 × (3)DNA分子中的每个磷酸均与2个脱氧核糖连接(　　) 提示　DNA分子中的游离的磷酸基团只与1个脱氧核糖连接。 × 判断正误 14 (4)磷酸与脱氧核糖交替连接，构成DNA的基本骨架(　　) (5)DNA一条链上相邻的两个碱基通过氢键相连(　　) √ 提示　DNA一条链上相邻的两个碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连。 × 判断正误 15 任务二：DNA的结构及相关计算 如图是DNA的结构模式图，据图回答下列 问题： 1.说出图中①～⑩的名称。 探究　核心知识 提示　①胞嘧啶　②腺嘌呤　③鸟嘌呤　④胸腺嘧啶　⑤脱氧核糖　⑥磷酸　⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸　⑧碱基对　⑨氢键　⑩一条脱氧核苷酸链的片段 2.一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸基团？ 提示　一个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团。 3.为什么G－C碱基对含量越多，DNA越稳定？ 提示　因为DNA的稳定性与氢键有关，A与T之间有两个氢键，而G与C之间有三个氢键，所以DNA中G与C碱基对所占的比例越高，该DNA稳定性越强。 任务三：双链DNA碱基数目的相关计算规律 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)。 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。 T1＋T2 C1＋C2 T C T＋C A＋C T＋G (2)A1＋T1＝ ；G1＋C1＝ 。 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”。 A2＋T2 G2＋C2 互为倒数 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。 核心归纳 准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式 2.如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是 A.①为3′端，⑥为5′端 B.DNA的基本骨架中所含化学元素包括 C、H、O、N、P C.一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间 通过氢键相连 D.若该分子中G —C碱基对比例高，则 热稳定性较高 √ 落实　思维方法 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，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′端，故①⑥均为5′端，A错误； DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖组成，所含化学元素包括C、H、O、P，B错误； 一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，C错误。 3.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.在它的互补链中，T与C之和占该链碱基总数的55% B.在它的互补链中，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 √ 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%，则它的互补链中，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之间的氢键为600×2＝1 200(个)，C、G之间的氢键为400×3＝1 200(个)，碱基之间的氢键数为2 400个，C错误； 三 制作DNA双螺旋结构模型 26 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 (1)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，通过曲别针连接成基本单位—— 模型。 (2)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。 (3)再按 方式用曲别针连接两条链，最后旋转。 梳理　教材新知 脱氧核苷酸 碱基互补配对 任务四：DNA的特性 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？ 研究　核心知识 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.为什么可以利用DNA指纹来识别身份？ 提示　两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。 3.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和每条链上的磷酸二酯键共同维持了双螺旋结构的稳定性。 4.(2023·无锡高一期末)下列学习小组制作的DNA结构模型片段中，正确的是 落实　思维方法 √ 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。 5.(多选)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10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 √ √ 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错误，B正确； 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。 网络构建 34 课时对点练 四 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对一对 答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B B A B C C A C 题号 9 10 11 12 答案 C ABD ABC BD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对一对 答案 题号 13 答案 (1)双螺旋　反向平行　碱基互补配对　(2)腺嘌呤脱氧核苷酸　(3)碱基的排列顺序　特异　(4)(1－a)/2 题号 14 答案 (1)不同的组织细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂 (2)小麦　(3)1　(4)40% 题组一　DNA的结构 1.在DNA的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的 A.氢键 B.脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖 C.肽键 D.磷酸—脱氧核糖—磷酸 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 2.(2024·保山高一期中)下列关于DNA分子结构的叙述，错误的是 A.组成DNA分子的两条单链是反向平行的 B.磷酸与核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架 C.在双链DNA分子中，嘌呤总数等于嘧啶总数 D.某环状DNA含有0个游离的磷酸基团 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，B错误。 对点训练 3.如图所示为DNA的结构示意图。下列有关说法正确的是 A.①和②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.⑤⑧所指碱基占的比例越大，DNA 越稳定 D.每个脱氧核糖都连接两个磷酸基团 和一个碱基 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 DNA的基本骨架是由②脱氧核糖和①磷酸交替连接而成的，A正确； ②③⑨构成一个胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误； 氢键越多，DNA越稳定，A与T之 间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，因此C(⑦)与G(⑥)所占比例越大，DNA越稳定，C错误； 每条链的末端上的脱氧核糖只连接一个磷酸基团，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 题组二　DNA双螺旋结构模型的构建及制作 4.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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 5.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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 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 √ 对点训练 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 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 对点训练 6.(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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 题组三　DNA分子相关计算 7.某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54%，其中α链的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，则β链中腺嘌呤占该链碱基的比例和β链中胞嘧啶占整个DNA分子碱基的比例分别为 A.24%、13% B.23%、27% C.48%、26% D.22%、28% √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 由题意可知，双链DNA分子中G＋C＝54%，由于DNA分子中的两条链之间的配对方式是A与T配对、G与C配对，因此α链的碱基中的G＋C也占该链碱基的54%，又知α链的碱基中，A＝22%，C＝28%，因此α链中G＝54%－28%＝26%，T＝1－54%－22%＝24%，则β链中腺嘌呤占该链上所有碱基的比例与α链中T的比例相同，为24%；β链中的胞嘧啶占整个DNA分子中所有碱基的比例与G在α链中所占比例的1/2相同，即13%。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 8.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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 棉花和绵羊体内有DNA和RNA，其嘌呤碱基数与嘧啶碱基数不一定相等；烟草花叶病毒只含单链RNA，嘌呤碱基数和嘧啶碱基数不一定相等；而T2噬菌体只含双链DNA，其嘌呤碱基数和嘧啶碱基数相等，故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 9.(2022·广东，12)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图)，该线性分子两端能够相连的主要原因是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 A.单链序列脱氧核苷酸数量相等 B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸 C.单链序列的碱基能够互补配对 D.自连环化后两条单链方向相同 √ 综合强化 单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定线性DNA分子两端能够相连，A、B不符合题意； 据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定线性DNA分子两端能够相连，C符合题意； DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 10.(多选)(2023·无锡高一调研)下列关于双链DNA分子的叙述，正确的是 A.若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上A和T的数目也相等 B.若一条链上G的数目是C的2倍，则另一条链上G的数目是C的 C.若一条链的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链的相应碱基比为 4∶3∶2∶1 D.若一条链的G∶T＝1∶2，则另一条链的C∶A＝1∶2 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 √ 综合强化 一条链上A的数目与另一条链上T的数目相等，一条链上G的数目与另一条链上C的数目相等，因此，若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 11.(多选)(2024·南阳高一期中)设DNA分子中(A＋T)/(C＋G)＝a, (A＋C)/ (G＋T)＝b，下列相关叙述不正确的是 A.若b等于1，可判断该DNA分子是双链 B.双链DNA分子的2条单链的比值a通常不相同 C.一般碱基序列不同的双链DNA分子的2个比值都不同 D.若某双链DNA分子中，A＋T之和占全部碱基的44%，其中一条链中C 占该链碱基总数的21%，则另一条互补链中C占DNA分子碱基总数的 比例是17.5% √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ √ 答案 综合强化 若比值b等于1，说明A＋C＝G＋T，该DNA分子可能是双链，也可能是单链，A错误； 由于两条链间A与T配对，G与C配对，因此在整个双链DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与分子内每一条链上的该比例相同，所以双链DNA分子的2条单链的比值a通常相同，B错误； 一般碱基序列不同的双链DNA分子其(A＋T)/(G＋C)的比值不同，但在整个双链DNA分子中，(A＋C)/(G＋T)的比值一般相同，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 某双链DNA分子中的A＋T占整个DNA碱基总数的44%，则G＋C占整个DNA碱基总数的56%，又因为每条单链中G＋C的比例与整个DNA分子中G＋C的比例相等，可知一条链上G1＋C1＝56%，又因为C1＝21%，故G1＝35%，根据G1＝C2＝35%，则另一条互补链中C占DNA分子碱基总数的比例是35%÷2＝17.5%，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 12.(多选)(2023·唐山高一月考)在制作DNA结构模型的实验中，若4种碱基塑料片共30个，其中6个C,10个G,6个A,8个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个，脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足，则 A.最多能搭建出30个游离的脱氧核苷酸 B.所搭建的DNA分子最长为5个碱基对 C.所搭建的最长DNA分子有46种碱基的排列顺序 D.若搭建DNA的一条单链，则该链最长含有9个脱氧核苷酸 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 √ √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 脱氧核糖和磷酸之间的连接物只有18个，因此最多能搭建出18个游离的脱氧核苷酸；设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n－1，共需(2n－1)×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有18个，则n＝5，所以只能搭建出最长为5个碱基对的DNA分子片段；根据B项分析可推测，所搭建的最长DNA分子最多有45种碱基的排列顺序；脱氧核糖和磷酸之间的连接物只有18个，故若搭建一条DNA单链，则该链最长含有9个脱氧核苷酸。 答案 综合强化 13.(2024·福州高一期中)DNA分子结构的发现具有划时代意义，如图为一段DNA空间结构和平面结构的示意图，请回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 (1)图甲表明，DNA分子的空间结构呈________结构，图乙显示DNA两条链关系为_____ ______，两条链上的碱基遵循______________原则。 (2)图乙中由③④⑤组成的物质名称为_________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 双螺旋 反向 平行 碱基互补配对 腺嘌呤脱氧核苷酸 综合强化 (3)DNA上携带的遗传信息蕴藏在_______________中。DNA指纹技术可以像指纹一样用来识别身份，说明DNA分子具有______性。 (4)若图甲所示的DNA片段中，a链上的G＋C碱基占该链的比 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 碱基的排列顺序 特异 (1－a)/2 例为a，则该DNA片段上胸腺嘧啶占__________。 综合强化 14.如图为不同生物或生物不同器官(细胞)的DNA中 的比值情况。据图回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (1)猪的不同组织细胞的DNA碱基比例大致相同，原因是__________________________________ ___________。 不同的组织细胞来源于同一个受精卵的 有丝分裂 答案 同一个体的不同组织细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂，都含有相同的遗传物质，因此猪的不同组织细胞的DNA碱基比例大致相同。 综合强化 (2)上述三种生物中DNA的热稳定性最强的是________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 小麦 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 1 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 (4)假如猪的某一DNA中有腺嘌呤30%，则该DNA一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的________。 40% 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 由题意可知，A＝T＝30%，则C＝G＝(1－2×30%)÷2＝20%，则鸟嘌呤占20%。若所有鸟嘌呤均分布在DNA分子的一条链上，则一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的40%。 综合强化 ＝＝(N为相应的碱基总数)，＝＝。 (3)若＝m，则＝____，即两者的关系是 。 (4)若＝a，＝b，则＝___________。 (a＋b) D.该DNA分子中＝ 该DNA分子中＝＝，D错误。 A和T之间有2个氢键，而C和G之间有3个氢键，所以C和G的含量越高，即的比值越低，DNA的热稳定性越强，因此上述三种生物中DNA热稳定性最强的是小麦。 (3)假设小麦DNA中＝1.2，那么＝______。 双链DNA中，A与T配对，G与C配对，且A＝T、C＝G，因此小麦DNA中＝1。 $