高中生物第二册第3章第2节DNA的结构.pdf

第 2 节 DNA 的结构 学习目标 1.概述科学家构建 DNA 模型的研究历程。2.概述 DNA 的双螺旋结构模型的特点。3.依据 DNA 的结构特点，分析并掌握 DNA 结构的相关计算。知识点一 DNA 双螺旋结构模型的构建 1构建者 美国生物学家01沃森和英国物理学家02克里克。2构建过程 3意义：是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。问题探究 DNA 的结构模型属于什么模型？提示：物理模型。例 下列关于在 DNA 结构模型构建相关的说法中，错误的是()A威尔金斯和富兰克林提供了 DNA 的电子显微镜图像 B沃森和克里克提出了 DNA 的双螺旋结构模型 C研究 DNA 结构常用的方法是 X 射线晶体衍射法 D查哥夫发现碱基 A 的量等于 T 的量、C 的量等于 G 的量 解题分析 在 DNA 结构构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了 DNA 的衍射图谱，A 错误。答案 A 知识点二 DNA 的结构 1组成元素：01C、H、O、N、P。2基本单位：02脱氧核苷酸(4 种)。(1)组成：每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子03含氮碱基构成，共有四种碱基，分别为A04腺嘌呤、T05胸腺嘧啶、G06鸟嘌呤、C07胞嘧啶。(2)结构简式 脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作081C，与磷酸基团相连的碳叫作095C。3DNA 结构：双螺旋结构。(1)DNA 结构图 DNA 的一条单链具有10两个末端，一端有一个游离的11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12相反，从双链的一端起始，一条单链是从135端到 3端的，另一 条单链则是从143端到 5端的。(2)结构特点 DNA 是由15两条链组成的，这两条链按16反向平行方式盘旋成17双螺旋结构。DNA 中的18磷酸和19脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成20基本骨架，21碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过22氢键连接成碱基对。碱基配对的规律是：23A 与T 配对，24G 与 C 配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作25碱基互补配对原则。问题探究 在双链 DNA 中，一个磷酸与几个脱氧核糖相连？一个脱氧核糖与几个磷酸相连？提示：一个或两个；一个或两个。问题探究 一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过什么相连？提示：脱氧核糖磷酸脱氧核糖。问题探究 两条链的碱基通过什么相连？该片段中有几个游离的磷酸基团？提示：氢键；2 个。问题探究 一条 DNA 单链的序列是 5CAGTAC3，那么它的互补链的序列是什么？提示：5GTACTG3。知识拓展 涉及到的基本骨架或基本支架有 (1)有机大分子：碳链。(2)细胞骨架：蛋白质纤维。(3)细胞膜基本支架：磷脂双分子层。(4)DNA 双螺旋结构基本骨架：脱氧核糖和磷酸交替连接。例 1 如图是 4 位同学拼制的 DNA 部分平面结构模型，正确的是()解题分析 一个脱氧核苷酸的磷酸基团与碱基分别连在脱氧核糖的 5C和 7C 上。脱氧核苷酸之间的连接方式是一个脱氧核苷酸的磷酸和另一个脱氧核苷酸的脱氧核糖的3C 连接。答案 C 例 2 下面对 DNA 结构的叙述中，错误的一项是()ADNA 中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧 BDNA 中的两条链反向平行 CDNA 中氢键数目和碱基数目一定相等 DDNA 中在两条链的 5端具有 2 个游离的磷酸基团 解题分析 在 DNA 中，脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在 DNA 外侧，共同构成 DNA 的基本骨架，A 正确；DNA 两条链反向平行，B 正确；AT 间是 2个氢键，GC 间是 3 个氢键，氢键数目和碱基数目不相等，C 错误；DNA 一条链的 5端具有游离的磷酸基团，DNA 由两条反向平行的链构成，因此具有两个游离的磷酸基团，D 正确。答案 C 技法提升 “三看法”判断 DNA 结构的正误 一看基本骨架的成键位置是否正确，正确的成键位置在一分子脱氧核苷酸的5 号碳原子上的磷酸基团与相邻核苷酸的脱氧核糖的 3 号碳原子之间；二看两条链是否反向平行；三看内侧碱基之间配对是否遵循碱基互补配对原则。知识点三 制作 DNA 双螺旋结构模型及 DNA 相关计算 1制作 DNA 双螺旋结构模型 (1)组装“脱氧核苷酸模型”：利用材料制作若干个01脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。(2)制作“多核苷酸长链模型”：将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须02相等，碱基之间能够03互补配对。(3)制作 DNA 平面结构模型：按照04碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向05相反。(4)制作 DNA 的立体结构(双螺旋结构)模型：把 DNA 平面结构旋转，即可得到一个 DNA 的双螺旋结构模型。2DNA 相关计算 分析上图可得出以下规律(1)DNA 双链中互补的两个碱基数量06相等，即 AT，C07G。(2)DNA 双链中，两个不互补的碱基之和比值08相等，并为碱基总数的0912，即(AG)/(AGTC)(TC)/(AGTC)(AC)/(AGTC)(TG)/(AGTC)1012。(3)一条链中互补的两碱基的和占该单链的比11等于其互补链中这两碱基占互补链的比，12等于 DNA 双链中这两种碱基的和占碱基总数的比例，即A1T1A1T1C1G1A2T2A2T2C2G2ATATCG，C1G1A1T1C1G1C2G2A2T2C2G2CGATCG。(4)若一条链中(A1G1)/(T1C1)K，则另一条链中(A2G2)/(T2C2)131K。(5)不同 DNA，ATGC值不同。问题探究 DNA 中，以下碱基关系哪些是一定成立的？A1T1、A2T2、C1G1、C2G2 A1T2、A2T1、C1G2、C2G1 AT、CG A1T1C1G1A2T2C2G2ATCG ATCG A1G1T1C1T2C2A2G2AGTC AGTC 提示：。例 1 某基因含有腺嘌呤的分子数为 15%，含胞嘧啶的分子数为()A15%B35%C70%D85%解题分析 DNA 中，任意两个不互补的碱基之和占碱基总数的 50%，即 AC50%，A15%，所以 C35%。答案 B 例 2 一条双链 DNA，G 和 C 占全部碱基的 44%，其中一条链的碱基中，26%是 A,20%是 C，那么其互补链中的 A 和 C 分别占该链全部碱基的百分比是()A28%和 22%B30%和 24%C26%和 20%D24%和 30%解题分析 由GCATCG44%推出G1C1A1T1C1G144%，又因为 A126%，C120%，推出 G144%20%24%，T1144%26%30%，则 A2T130%，C2G124%。答案 B 例 3 DNA 的一条单链中(AG)/(TC)0.4。上述比例在其互补单链和整个 DNA 中分别为()A0.4、0.6 B2.5、1.0 C0.4、0.4 D0.6、1.0 解题分析 根据碱基互补配对原则，在整个 DNA 中，因为 AT、GC，所以(AG)/(TC)比值为 1.0。在双链 DNA 中，一条链上的(AG)/(TC)与另一条链上(AG)/(TC)互为倒数，因而互补链中(AG)/(TC)2.5。答案 B 技法提升 解答碱基计算题目的三个步骤 第一步：搞清题中所给出的碱基数或碱基数的和是占单链的比例还是双链的比例，所求的是占整个 DNA 的比例还是占其中一条链的比例。第二步：画出一个 DNA 模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。第三步：根据碱基互补配对原则及有关规律进行计算。1有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已知它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是()A三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶 B两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶 C两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶 D两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶 答案 C 解析 据碱基互补配对原则可知，另一个碱基为 T，两个脱氧核苷酸含有两个磷酸和两个脱氧核糖。2已知 1 个 DNA 中有 4000 个碱基对，其中胞嘧啶有 2200 个，这个 DNA中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是()A4000 个和 900 个 B4000 个和 1800 个 C8000 个和 1800 个 D8000 个和 3600 个 答案 C 解析 每个脱氧核苷酸含有一个碱基，有 4000 个碱基对，所以含有 8000 个脱氧核苷酸。双链 DNA 中，不互补的两种碱基之和占全部碱基总数的 50%，即AC4000，故 A1800。3如图所示为 DNA 的某一片段，下列相关叙述正确的是()A构成 DNA 的基本单位是 BDNA 中相对含量越多越稳定 C图中的种类由决定，共有 5 种 D构成 DNA 的基本骨架 答案 B 解析 图中是脱氧核苷酸链，构成 DNA 的基本单位是脱氧核苷酸，应是，A 错误；表示碱基之间的氢键，DNA 中其相对含量越多越稳定，B 正确；图中是脱氧核苷酸，其种类由碱基决定，共有 A、G、C、T 四种，C 错误；是碱基对，脱氧核糖和磷酸交替连接构成 DNA 的基本骨架，D 错误。4如图表示某大肠杆菌 DNA 结构的片段，请据图回答：(1)图中 1 表示_，2 表示_。1、2、3 结合在一起的结构叫_。(2)3 有_种，中文名称分别是_。(3)DNA 中 3 与 4 是通过_连接起来的。(4)DNA 被彻底氧化分解后，能产生含 N 废物的是_。(5)脱氧核苷酸中，磷酸基团和碱基分别连在脱氧核糖的_和_上。答案(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核糖核苷酸(2)两 鸟嘌呤、胞嘧啶(3)氢键(4)含氮碱基(5)5C 1C 解析 图示为 DNA 片段，1 代表磷酸基团，2 是脱氧核糖，3、4 代表含氮碱 基。两条链之间通过碱基对间的氢键相连。