第三章-第二節(jié)

2023/12/26第三章第二節(jié)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.概述DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。2.學(xué)會(huì)“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”的構(gòu)建過程。3.通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)一步理解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并掌握有關(guān)的計(jì)算規(guī)律。內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測(cè)新知導(dǎo)學(xué)一、DNA分子的結(jié)構(gòu)1.核苷酸是

和

連接起來的結(jié)構(gòu)單元，其中的核苷又是____

與

結(jié)合形成的單位。2.DNA分子的基本單位是

，DNA分子是

的多聚體。由于組成脫氧核苷酸的堿基只有4種，分別是____________________________________________，因此，脫氧核苷酸也有4種，分別是__________________________________________________________

。核苷磷酸含氮堿基脫氧核糖脫氧核苷酸脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸和胸腺嘧啶脫氧核苷酸呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)腺嘌呤(A)、鳥嘌歸納總結(jié)DNA的分子組成例1

(2018·紹興測(cè)試)如圖表示的是DNA和RNA組成的結(jié)構(gòu)示意圖，下列有關(guān)說法中正確的是A.人體細(xì)胞中都有5種堿基和8種核苷酸B.硝化細(xì)菌的遺傳物質(zhì)由5種堿基構(gòu)成C.藍(lán)細(xì)菌的線粒體中也有上述兩種核酸D.DNA徹底水解后得到的產(chǎn)物中有脫氧核糖而沒有核糖√答案解析解析在人體成熟紅細(xì)胞中不含DNA、RNA，因而紅細(xì)胞內(nèi)也不含堿基和核苷酸；硝化細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是DNA，只由4種堿基構(gòu)成；藍(lán)細(xì)菌屬于原核生物，無線粒體。例2

(2018·金華測(cè)試)下列圖中所示的核苷酸中，在DNA結(jié)構(gòu)中不可能具有的是解析DNA的基本組成單位——脫氧核苷酸是由脫氧核糖、磷酸、含氮堿基結(jié)合而成的，其含氮堿基中不含尿嘧啶(U)。答案解析√二、DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.沃森和克里克認(rèn)為：DNA分子的立體結(jié)構(gòu)是規(guī)則的

結(jié)構(gòu)。2.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)(1)DNA分子是由兩條長(zhǎng)鏈組成的，并按

方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。其中每條鏈上的一個(gè)核苷酸以

與另一個(gè)核苷酸上的

結(jié)合，形成主鏈的基本骨架，并排列在主鏈的

，堿基位于主鏈的

。雙螺旋反向平行脫氧核糖磷酸基團(tuán)外側(cè)內(nèi)側(cè)(2)DNA分子一條鏈上的核苷酸堿基總是跟另一條鏈上的核苷酸堿基

，兩條鏈上的核苷酸堿基由

連接。堿基互補(bǔ)配對(duì)原則是：

通過兩個(gè)氫鍵相連，_______________

通過三個(gè)氫鍵相連。(3)雙鏈DNA分子中堿基A＝

，G＝

，但是A＋T的量不一定等于G＋C的量，這就是DNA中堿基含量的卡伽夫法則?；パa(bǔ)配對(duì)腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)TC氫鍵歸納總結(jié)1.DNA結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”記憶五種元素：C、H、O、N、P；四種堿基：A、G、C、T，相應(yīng)地有四種脫氧核苷酸；三種物質(zhì)：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基；二條長(zhǎng)鏈：兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈；一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。2.DNA中兩條鏈反向平行，每條鏈有一個(gè)游離的磷酸基團(tuán)；一條鏈內(nèi)的相鄰堿基由脫氧核糖—磷酸基團(tuán)－脫氧核糖連接；兩條鏈之間的堿基由氫鍵連接形成堿基對(duì)，A—T之間有2個(gè)氫鍵，G—C之間有3個(gè)氫鍵；相同長(zhǎng)度的DNA分子，G—C堿基對(duì)越多，氫鍵越多，DNA分子越穩(wěn)定。例3如圖表示DNA片段的結(jié)構(gòu)圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)圖甲是DNA片段的_____結(jié)構(gòu)，圖乙是DNA片段的____________結(jié)構(gòu)。(2)填出圖中部分結(jié)構(gòu)的名稱：①_______________________；②_____________；③__________________。答案平面立體(或空間)一條脫氧核苷酸單鏈片段脫氧核糖腺嘌呤脫氧核苷酸(3)從圖中可以看出DNA分子中的兩條鏈的基本骨架是由__________和_____交替連接構(gòu)成的。(4)連接堿基對(duì)的4是______，堿基配對(duì)的方式如下：即___________與____________配對(duì)；__________與__________配對(duì)。(5)圖甲中表示了___種____個(gè)脫氧核苷酸。答案脫氧核糖磷酸氫鍵A(腺嘌呤)T(胸腺嘧啶)G(鳥嘌呤)C(胞嘧啶)48(6)從圖甲可以看出組成DNA分子的兩條鏈的方向是_________的，從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成_____________結(jié)構(gòu)。答案反向平行規(guī)則的雙螺旋例4下面對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的敘述中，錯(cuò)誤的一項(xiàng)是A.DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)B.DNA分子中的兩條鏈反向平行C.DNA分子中氫鍵數(shù)目和堿基數(shù)目一定相等D.DNA分子中堿基之間一一對(duì)應(yīng)配對(duì)的關(guān)系是堿基互補(bǔ)配對(duì)原則解析在DNA分子中，A＝T、G＝C，脫氧核糖與磷酸交替連接，排列在DNA外側(cè)，共同構(gòu)成DNA分子的基本骨架；DNA分子兩條鏈反向平行；A－T間是2個(gè)氫鍵，G－C間是3個(gè)氫鍵，氫鍵數(shù)目和堿基數(shù)目不相等?！檀鸢附馕鋈?、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型1.實(shí)驗(yàn)原理(1)DNA分子由兩條反向平行的

長(zhǎng)鏈盤旋而成。

(2)DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成

。(3)DNA分子兩條鏈上的堿基按照

原則兩兩配對(duì)，并且以

鍵連接。2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用不同顏色的卡紙剪成

堿基，用其他顏色的卡紙剪成圓形代表磷酸，另一種顏色的卡紙剪成五邊形，代表

。

脫氧核苷酸基本骨架堿基互補(bǔ)配對(duì)氫長(zhǎng)方形脫氧核糖(2)使用訂書機(jī)將磷酸、脫氧核糖、堿基連接，制作成一個(gè)個(gè)含有不同堿基的脫氧核苷酸模型。(3)用訂書機(jī)把一個(gè)個(gè)脫氧核苷酸模型連接起來，形成一條

的長(zhǎng)鏈；根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，制作一條與這條鏈完全互補(bǔ)的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈。(4)將脫氧核苷酸中的磷酸固定在細(xì)鐵絲上，然后把兩條鏈平放在桌子上，用訂書機(jī)把配對(duì)的堿基兩兩連接在一起。多核苷酸(5)將兩條鏈的末端分別與硬紙方塊連接在一起，兩手分別提起硬紙方塊，輕輕旋轉(zhuǎn)，即可得到一個(gè)

模型。注意事項(xiàng)：①選材時(shí)，用不同形狀、不同大小和不同顏色的材料分別代表

、磷酸和

。②要選用有一定強(qiáng)度和韌性的支架和連接材料。DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)脫氧核糖不同的堿基例5

(2015·浙江10月選考)如圖表示某同學(xué)制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的一個(gè)片段。其中存在的錯(cuò)誤有A.3處

B.5處

C.7處

D.8處√答案解析解析組成DNA的五碳糖為脫氧核糖；構(gòu)成DNA的堿基中不含尿嘧啶；腺嘌呤通過兩條氫鍵與胸腺嘧啶配對(duì)，胞嘧啶與鳥嘌呤間形成三條氫鍵。例6

(2017·臺(tái)州二模)某同學(xué)制作一DNA片段模型，現(xiàn)有若干不同類型塑料片，見表。還應(yīng)準(zhǔn)備脫氧核糖的塑料片數(shù)目是塑料片堿基G堿基C堿基A堿基T磷酸數(shù)量(個(gè))1016161052A.32 B.40C.26 D.52解析根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，該DNA分子中應(yīng)該有10個(gè)C－G堿基對(duì)，10個(gè)A－T堿基對(duì)，共20個(gè)堿基對(duì)，40個(gè)堿基。由于一分子脫氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子含氮堿基組成，因此還應(yīng)該準(zhǔn)備40個(gè)脫氧核糖。答案解析√四、DNA分子中堿基數(shù)目的計(jì)算1.堿基比例與雙鏈DNA分子的共性及特異性(1)共性：不因生物種類的不同而不同(2)特異性：

的值在不同DNA分子中是不同的，是DNA分子多樣性和特異性的表現(xiàn)。2.DNA分子中堿基的相關(guān)計(jì)算(1)基本規(guī)則①堿基互補(bǔ)配對(duì)原則為A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。②總的堿基數(shù)量為兩條單鏈的堿基之和。(2)計(jì)算規(guī)律規(guī)律一：DNA雙鏈中的兩條互補(bǔ)鏈的堿基數(shù)相等，任意兩個(gè)不互補(bǔ)的堿基之和恒等，占?jí)A基總數(shù)的50%，即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝50%。結(jié)論：DNA中非互補(bǔ)堿基之和總相等。結(jié)論：DNA兩條鏈間非互補(bǔ)堿基和之比互為倒數(shù)。結(jié)論：在同一DNA中，雙鏈和單鏈中互補(bǔ)堿基和之比相等。結(jié)論：某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的百分比數(shù)等于相應(yīng)堿基占相應(yīng)單鏈比值和的一半。例7某DNA分子中A＋T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的44%，其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈(b)上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是A.35% B.29% C.28% D.21%解析整個(gè)DNA分子中的A＋T占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的44%，則G＋C占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的56%，又因?yàn)槠渲幸粭l鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，所以與G對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)鏈(b)上的C占b鏈堿基總數(shù)的21%，則G(a鏈上)＋C(b鏈上)占DNA分子堿基總數(shù)的21%。因?yàn)榭偟腉＋C占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的56%，所以G(b鏈上)＋C(a鏈上)占DNA整個(gè)分子堿基總數(shù)的35%，推得G占b鏈堿基總數(shù)的35%，所以答案選A?！檀鸢附馕隼?下列關(guān)于雙鏈DNA的敘述，不正確的是A.若一條鏈上A和T的數(shù)目相等，則另一條鏈上的A和T數(shù)目也相等B.若一條鏈上A的數(shù)目大于T，則另一條鏈上A的數(shù)目小于TC.若一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則另一條鏈上A∶T∶G∶C

＝1∶2∶3∶4D.若一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則另一條鏈上A∶T∶G∶C

＝2∶1∶4∶3答案解析√解析根據(jù)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A對(duì)T，G對(duì)C，由此推測(cè)兩條鏈上互補(bǔ)堿基的數(shù)量關(guān)系是A＝T，G＝C。若一條鏈上A和T的數(shù)目相等，則另一條鏈上的A和T的數(shù)目也相等，A項(xiàng)正確；若一條鏈上A的數(shù)目大于T，則另一條鏈上A的數(shù)目小于T，B項(xiàng)正確；若一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，對(duì)應(yīng)出另一條鏈上T∶A∶C∶G＝1∶2∶3∶4，調(diào)整為A∶T∶G∶C的順序，應(yīng)等于2∶1∶4∶3，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。方法技巧解答堿基計(jì)算的“三個(gè)”步驟第一步：搞清題中所給的和所求的堿基比例是占整個(gè)DNA分子的比例還是占其中一條鏈的比例。第二步：畫出一個(gè)DNA分子模式圖，并在圖中標(biāo)出已知和所求的堿基。第三步：根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則及有關(guān)規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。學(xué)習(xí)小結(jié)反向平行磷酸脫氧核糖互補(bǔ)配對(duì)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(2018·杭州學(xué)考)有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，錯(cuò)誤的是A.DNA分子由4種脫氧核苷酸組成B.DNA單鏈上相鄰堿基以氫鍵連接C.堿基與脫氧核糖相連接D.磷酸與脫氧核糖交替連接構(gòu)成DNA的基本骨架解析DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，DNA分子由4種脫氧核苷酸組成，A正確；DNA單鏈上相鄰堿基通過脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖相連接，B錯(cuò)誤；堿基與脫氧核糖相連接，C正確；磷酸與脫氧核糖交替連接形成DNA分子鏈的基本骨架，D正確。√12345答案解析2.(2018·溫州模擬)如圖表示DNA分子部分結(jié)構(gòu)的示意圖，下列關(guān)于圖中結(jié)構(gòu)敘述正確的是

A.腺嘌呤數(shù)目與胸腺嘧啶數(shù)目相等B.嘌呤數(shù)目與嘧啶數(shù)目相等C.核糖數(shù)目與磷酸二酯鍵數(shù)目相等D.磷酸基團(tuán)數(shù)目與堿基數(shù)目相等解析在DNA分子單鏈中，A和T數(shù)目不一定相等，嘌呤和嘧啶也不一定相等，核糖數(shù)目比磷酸二酯鍵數(shù)目多一個(gè)，一個(gè)核苷酸中有一個(gè)磷酸和一個(gè)堿基，D正確。√答案解析123453.假設(shè)一個(gè)DNA分子片段中，堿基T共312個(gè)，占全部堿基的26%，則此DNA片段中堿基G所占百分比和數(shù)目分別是A.26%,312個(gè)

B.24%,288個(gè)C.24%,298個(gè)

D.12%,144個(gè)解析DNA分子的堿基數(shù)目和比例嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即DNA分子中有一個(gè)A，必須有一個(gè)和其互補(bǔ)的T；有一個(gè)C，必有一個(gè)G。根據(jù)這個(gè)原理可知G＝

＝24%；又知T共312個(gè)，占26%，則可知該DNA分子片段中共有堿基312÷26%＝1200個(gè)，則G的數(shù)目是1200×24%＝288個(gè)?！檀鸢附馕?23454.若用訂書釘將脫氧核糖、磷酸、堿基及DNA的兩條鏈連接，構(gòu)建一個(gè)含10對(duì)堿基(A有6個(gè))的DNA分子的片段模型，那么使用的訂書釘個(gè)數(shù)為A.58B.78C.82D.88解析A和T之間有2個(gè)氫鍵，