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生物必修2《遗传与进化》第2节 DNA的结构导学案及答案
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这是一份生物必修2《遗传与进化》第2节 DNA的结构导学案及答案，共18页。学案主要包含了重点笔记，问题探讨，思考·讨论，探究·实践，练习与应用，任务驱动，过程评价等内容，欢迎下载使用。
概述DNA是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息
搜集DNA结构模型建立过程的资料并进行讨论和交流
制作DNA双螺旋结构模型
素养达成
1.了解科学家构建模型的研究历程，领悟模型建构在研究中的应用，体会持之以恒的科学精神。(社会责任)
2．通过动手制作模型，培养观察能力、动手能力及空间想象能力等，形成结构与功能观。(科学探究)
3．理解并掌握DNA的结构特点，掌握有关的计算规律。(科学思维)
你知道冷泉港实验室吗？美国冷泉港实验室被誉为世界生命科学的圣地与分子生物学的摇篮，如今约有300位研究人员在冷泉港实验室从事科研工作。曾任冷泉港实验室负责人的沃森是DNA双螺旋结构的发现者之一，诺贝尔奖得主。
请思考：沃森发现的DNA双螺旋结构与图中的结构一样吗？
学习主题一 DNA的结构
任务一 仔细阅读教材P48～49沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的过程，探究下列问题：
1．DNA的两条单链是由位于内侧的碱基连接而成还是由“脱氧核糖—磷酸”的基本骨架连接而成？请结合以下资料，判断模型1、模型2中哪一个是科学的？
资料一 嘌呤和嘧啶碱基具有疏水性，脱氧核糖和磷酸具有亲水性。
资料二 生物膜的流动镶嵌模型
请判断：在科学的模型下画“√”，反之画“×”。
2．两条链中的碱基排列在内侧，是相同的碱基两两相连吗？请结合以下资料进行分析：
资料三 DNA螺旋的直径是固定的，均为2 nm。
资料四 嘌呤和嘧啶的分子结构图
结论：
。
任务二 请根据查哥夫碱基数据表猜测应是哪两种碱基配对？
结论： 。
DNA雕塑
1.DNA分子的结构层次
2．DNA的结构及特点
(1)DNA单链：脱氧核苷酸分子连接成脱氧核苷酸链。
(2)DNA双链：两条脱氧核苷酸单链以氢键相连形成(如上图)。
①数量关系
a：每个DNA分子片段中，游离磷酸基团有2个。
b：脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数。
c：A—T碱基对有2个氢键，G—C碱基对有3个氢键。
②位置关系
a：单链中相邻碱基间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。
b：互补链中相邻碱基间通过氢键相连。
③化学键
氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键。
磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键。
④DNA初步水解的产物是脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
【重点笔记】
1．利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
五种元素：C、H、O、N、P。
四种碱基：A、G、C、T。
三种小分子：脱氧核糖、磷酸、碱基。
二条长链：脱氧核苷酸双链。
一种空间结构：规则的双螺旋结构。
2．“三看法”判断DNA结构
一看：每条链成键位置是否正确，正确的成键位置在一分子脱氧核苷酸的脱氧核糖的5号碳原子上的磷酸基团与相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的3号碳原子之间。
二看：两条单链是否反向平行。
三看：碱基之间是否遵循碱基互补配对原则。
1．(合格考)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—
2．(合格考)组成DNA的五碳糖、含氮碱基、脱氧核苷酸的种类数依次是( )
A．1、2、4 B．2、4、4
C．1、4、4 D．2、4、8
3．(等级考)DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其中的生物学原理是( )
A．不同人体内的DNA所含的碱基种类不同
B．不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸不同
C.不同人体内的DNA的空间结构不同
D．不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同
4．(等级考)(不定项)下面为含有四种碱基的DNA的结构示意图，对该图描述正确的是( )
A．③有可能是碱基A
B．②和①相间排列，构成DNA分子的基本骨架
C．①②③中特有的元素分别是P、C和N
D．与⑤有关的碱基对一定是A—T
学习主题二 制作DNA双螺旋结构模型及碱基比率的计算
任务一 以下为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，请找出图中的错误有几处？分别是什么？
任务二 结合DNA双螺旋结构模型的特点思考下列问题：
1．为什么DNA中嘌呤和嘧啶数量相等？
2．为什么“A＋T”或“G＋C”在整个双链上所占的比例与在每一条单链上所占的比例相等？
3．如果一条链上 eq \f(A1＋G1,T1＋C1) ＝m，则其互补链上 eq \f(A2＋G2,T2＋C2) 的比值是多少？
4．DNA中共有4种类型的碱基对，若某个DNA具有n个碱基对，则该DNA可能有多少种排列方式？
5．运用碱基互补配对原则分析，在所有的双链DNA中(A＋G)/(C＋T)的值相同吗？在DNA的一条链中是否存在同样的规律？
6．DNA的两条链之间，哪些比例是相等的？哪些比例互为倒数？
【重点笔记】
1．三步解决DNA中有关碱基比例的计算
第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA碱基的比例，还是占DNA一条链上碱基的比例。
第二步：画一个DNA模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
2.碱基数量计算的两个易错点
(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。
(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。
3．关于碱基含量计算的“两点两法”
(1)“两点”为两个基本点。
①A与T配对，G与C配对(A—T，G—C)。
②双链DNA中，嘌呤总数＝嘧啶总数＝1/2碱基总数(A＋G＝T＋C)。
(2)“两法”为双链法和设定系数法。
①用两条直线表示DNA的双链结构即双链法。
②设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。
1.DNA双螺旋结构模型设计制作流程
(1)制作脱氧核苷酸模型
按照每个脱氧核苷酸的结构组成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸。
(2)制作脱氧核苷酸长链模型
按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次连起来，组成一条脱氧核苷酸长链。在组装另一条脱氧核苷酸长链时，方法相同，但要注意两点：一是两条长链的脱氧核苷酸数目必须相同；二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够相互配对，不能随意组装。
(3)制作DNA平面结构模型
按照碱基互补配对原则，将两条脱氧核苷酸长链连接起来。
(4)制作DNA的立体结构(双螺旋结构)模型
把DNA平面结构旋转一下，即可得到DNA双螺旋结构模型。
2．碱基互补配对原则
A—T，G—C，如图所示：
3．有关推论
(1)规律一：一个双链DNA中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即“嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”。
注意：一个双链DNA中，A＋T与C＋G不一定相等，而且一般都不相等。
(2)规律二：在双链DNA中，A＋T或C＋G在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中A＋T或C＋G所占的比例。
由图知：A1＋T1＋G1＋C1＝m，A2＋T2＋G2＋C2＝m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。
因为A1＝T2、T1＝A2，则A1＋T1＝A2＋T2
A＋T＝(A1＋T1)＋(A2＋T2)
eq \f(A1＋T1,m) ＝ eq \f(A2＋T2,m) ＝ eq \f(A1＋T1＋A2＋T2,2m) 。
(3)规律三：在DNA双链中，一条单链的 eq \f(A1＋G1,T1＋C1) 的值与另一条互补单链的 eq \f(A2＋G2,T2＋C2) 的值互为倒数关系。简记为“不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒数”。
注意：在整个DNA中该比值等于1。
(4)规律四：DNA双链中，一条单链的 eq \f(A1＋T1,G1＋C1) 的值，与另一条互补链的 eq \f(A2＋T2,G2＋C2) 的值是相等的，也与整个DNA中的 eq \f(A＋T,G＋C) 的值是相等的。
注意：综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。
(5)规律五：不同生物的DNA中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA的特异性。
(6)规律六：若 eq \f(A1,单链) ＝b%，则 eq \f(A1,双链) ＝ eq \f(b,2) %。
(7)规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。
4．双链DNA中碱基数量关系的归纳
(1)碱基互补配对原则的应用：在双链DNA中，四种碱基的比例和为1。
(2)A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T＝A＋C＝G＋T＝总碱基数的1/2。
(3)互补碱基之和的比值[(A＋T)/(C＋G)]在已知链、互补链和整个DNA分子中相等；非互补碱基之和的比值[如(A＋C)/(T＋G)]在已知链与互补链间互为倒数，在整个DNA分子中该比值为1。
(4)在一个双链DNA中，某种碱基的比例等于其在每条链上所占比例的平均值。
1．(合格考)构建DNA双螺旋结构模型时，下列“部件”之间连接正确的是( )
2．(合格考)某双链DNA一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则在整个DNA中A∶T∶G∶C为( )
A．1∶1∶1∶1 B．2∶2∶3∶3
C．3∶3∶10∶10 D．10∶10∶3∶3
3．(合格考)甲生物核酸的碱基组成为嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基组成为嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是( )
A.发菜、变形虫 B．玉米、T2噬菌体
C．硝化细菌、绵羊 D．乳酸菌、SARS病毒
4．(等级考)(不定项)下列有关DNA的一条单链与其所在DNA中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，正确的是( )
1．在双链DNA中，与腺嘌呤配对的碱基是( )
A．胸腺嘧啶 B．胞嘧啶
C．尿嘧啶 D．鸟嘌呤
2．下列有关DNA结构的叙述，正确的是( )
A．基本组成单位是核糖核苷酸
B．磷酸和脱氧核糖排列在内侧
C．碱基对构成DNA的基本骨架
D．具有规则的双螺旋结构
3．1953年，沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于( )
①证明DNA是遗传物质
②确定DNA是染色体的组成成分
③发现DNA如何存储遗传信息
④解释A、T、G、C的数量关系
A．①③ B．②③
C．②④ D．③④
4．如图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(“○”代表磷酸)，下列为几位同学对此图的评价，叙述正确的是( )
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”
5．DNA由反向平行的两条脱氧核苷酸长链组成。如果DNA的一条链上某碱基序列是5′AGCTGCG3′，则另一条链与之配对的部分是( )
A．5′CGCAGCT3′
B．5′TCGACGC3′
C．5′AGCTGCG3′
D．5′GCGTCGA3′
6．假设一个DNA片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占的百分比和数目分别是( )
A．26%，312个 B．24%，288个
C．24%，298个 D．12%，144个
7．如图表示某DNA片段，请据图回答：
(1)DNA分子双螺旋结构的基本骨架是________和________(填序号)交替排列而成。②③④形成________________________________________________________________________。
(2)④⑤之间的键是________，能破坏该键的是________酶。
(3)该DNA片段由________条__________向平行的链组成，A＋C占全部碱基的比例是________。
教材第48页►【问题探讨】
提示：本节的问题探讨主要是培养收集资料、讨论交流的能力。
教材第48～49页►【思考·讨论】
1．(1)两条链。DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架。
(3)腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。碱基排列在内侧。
2．提示：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；对所从事的研究要有兴趣和激情等。
教材第51页►【探究·实践】
1．提示：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基千变万化的排列顺序使DNA储存了大量的遗传信息。
2．提示：(1)靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；(2)在DNA双螺旋结构中由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。
3．开放性试题，答案合理即可。
教材第52页►【练习与应用】
一、概念检测
1．(1)√ DNA每条链上一般都含A、T、G、C四种碱基。
(2)√ 一个双链DNA中，A＝T，G＝C，故(A＋G)/(T＋C)＝1。
2．①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
3．C 该DNA片段所含全部碱基数＝ eq \f(a,b) (即 eq \f(腺嘌呤数,腺嘌呤所占比例) )。由该DNA片段含有4种碱基可知，b肯定小于0.5；又因为双链DNA中，任意两种不互补碱基之和等于碱基总数的一半，所以胞嘧啶数＝1/2(碱基总数－腺嘌呤数－胸腺嘧啶数)＝a(1/2b－1)个。
4．C DNA的两条单链方向相反，且碱基互补配对。
二、拓展应用
提示：碱基互补配对是DNA的结构基础，同时能够保证遗传信息传递的准确性。
第2节 DNA的结构
夯基提能·分层突破
学习主题一
【任务驱动】
任务一
1．提示：× √
2．提示：不是相同的碱基两两相连，应是嘌呤与嘧啶相连
任务二
提示：A与T配对，G与C配对
【过程评价】
1．解析：在DNA的一条单链中，相邻碱基之间的连接是脱氧核苷酸之间的连接，故相邻的碱基A与T之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”彼此连接起来的。
答案：B
2．解析：组成DNA的五碳糖、含氮碱基、脱氧核苷酸的种类数依次是1、4、4。
答案：C
3．解析：不同人体内的DNA所含的碱基相同，都是A、T、C、G，A错误；不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸相同，B错误；DNA的结构都是双螺旋结构，C错误；人与人之间的遗传信息不同，遗传信息储藏在碱基对的排列顺序中，也就是所含脱氧核苷酸的排列顺序，D正确。
答案：D
4．解析：该DNA含有四种碱基，且A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，因此与⑤有关的碱基对一定是A—T，与③有关的碱基对一定是G—C，但无法确定③⑤具体是哪一种碱基。DNA的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的，应为图中的①②。①中特有的元素是P，③中特有的元素是N，而C并不是②所特有的，③中也含有C。
答案：BD
学习主题二
【任务驱动】
任务一
提示：4处；核糖应是脱氧核糖、碱基U应为T、磷酸二酯键的连接位置及C、G间氢键数错误。
任务二
1．提示：碱基互补配对原则中，A总是和T配对，G总是和C配对，所以A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。
2．提示：设在双链DNA中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，T1＝A2，所以另一条链上：T2＋A2＝n%，整个DNA中：A＋T＝n%。
3．提示：双链DNA的一条链上： eq \f(A1＋G1,T1＋C1)) ＝m，因为 eq \f(A1＋G1,T1＋C1) ＝ eq \f(T2＋C2,A2＋G2) ＝m，所以互补链上 eq \f(A2＋G2,T2＋C2) ＝ eq \f(1,m) 。
4．提示：4n种。
5．提示：①相同。在双链DNA中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤数等于嘧啶数，即A＋G＝T＋C，可得（A＋G）/（T＋C）＝1，因此双链DNA中（A＋G）/（T＋C）的值相同。②在单链DNA中不存在同样的规律，因为A与T，G与C不一定相等。
6．提示：能配对的两个碱基之和所占的比例，即（A＋T）或（G＋C）在每条链上占的比例。
eq \f(A＋G,T＋C) 或 eq \f(A＋C,T＋G) 在互补链上的比值互为倒数。
【过程评价】
1．解析：两个脱氧核苷酸之间连接的化学键是磷酸二酯键，不在磷酸基团和磷酸基团之间，A错误，B正确；脱氧核苷酸中间是脱氧核糖，磷酸基团和碱基在脱氧核糖的两侧，C、D错误。
答案：B
2．解析：某双链DNA一条链上（A＋T）/（G＋C）的值为0.3，则另一条链上（A＋T）/（G＋C）的值也为0.3。又因A＝T、C＝G，故在整个DNA中A∶T∶G∶C＝3∶3∶10∶10，C正确。
答案：C
3．解析：甲生物核酸的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，可能是含有DNA和RNA，也可能是只含有RNA一种核酸；乙生物遗传物质的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，说明只含有RNA，而上述答案中，只有D中SARS病毒的遗传物质是RNA。
答案：D
4．解析：双链DNA中，（A＋C）/（T＋G）一定等于1，故A正确；在DNA中，存在（A1＋T1）/（G1＋C1）＝（A2＋T2）/（G2＋C2）＝（A＋T）/（G＋C），故B、D正确；当一条链中存在（A1＋C1）/（T1＋G1）＝0.5时，其互补链中存在（A2＋C2）/（T2＋G2）＝（T1＋G1）/（A1＋C1）＝2，C错误。
答案：ABD
高效课堂·实践运用
1．解析：腺嘌呤是碱基A，与之配对的是胸腺嘧啶T。
答案：A
2．解析：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，A错误；磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，碱基对排列在内侧，B错误；DNA的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，C错误；DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，形成规则的双螺旋结构，D正确。
答案：D
3．解析：在沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型之前，就已经明确了染色体的组成成分；艾弗里等人通过大量的生物实验证明DNA是遗传物质，①②错误。
答案：D
4．解析：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，含碱基T；C和G间的氢键应为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基团连接。
答案：C
5．答案：A
6．解析：DNA中，G＋T＝C＋A各占50%，所以T＝26%，G＝24%，G的数目设x， eq \f(x,312) ＝ eq \f(G,T) ＝ eq \f(24%,26%) ，x＝288，B正确。
答案：B
7．解析：（1）DNA分子双螺旋结构的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的；②为磷酸基团，③为脱氧核糖，④为胞嘧啶，②③④形成胞嘧啶脱氧核糖核苷酸。（2）④为胞嘧啶，⑤为鸟嘌呤，④⑤构成一个碱基对，碱基对靠氢键连接；解旋酶能作用于氢键，使得DNA分子双螺旋解开，因此能破坏氢键的是解旋酶。（3）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构，因此该DNA片段由两条反向平行的链组成，DNA片段中碱基互补配对，A＝T，G＝C，因此A＋C占全部碱基的比例是1/2。
答案：（1）② ③ 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
（2）氢键 解旋
（3）两 反 1/2
网络建构
主干落实
1.DNA的双螺旋结构：
(1)两条链反向平行。
(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。
(3)碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
2．双链DNA中，嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。
3．互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA中都相等。
4．在DNA中，含G—C碱基对越多的DNA相对越稳定。
5．非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，而在整个DNA中比值为1。
概述DNA是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息
搜集DNA结构模型建立过程的资料并进行讨论和交流
制作DNA双螺旋结构模型
素养达成
1.了解科学家构建模型的研究历程，领悟模型建构在研究中的应用，体会持之以恒的科学精神。(社会责任)
2．通过动手制作模型，培养观察能力、动手能力及空间想象能力等，形成结构与功能观。(科学探究)
3．理解并掌握DNA的结构特点，掌握有关的计算规律。(科学思维)
你知道冷泉港实验室吗？美国冷泉港实验室被誉为世界生命科学的圣地与分子生物学的摇篮，如今约有300位研究人员在冷泉港实验室从事科研工作。曾任冷泉港实验室负责人的沃森是DNA双螺旋结构的发现者之一，诺贝尔奖得主。
请思考：沃森发现的DNA双螺旋结构与图中的结构一样吗？
学习主题一 DNA的结构
任务一 仔细阅读教材P48～49沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的过程，探究下列问题：
1．DNA的两条单链是由位于内侧的碱基连接而成还是由“脱氧核糖—磷酸”的基本骨架连接而成？请结合以下资料，判断模型1、模型2中哪一个是科学的？
资料一 嘌呤和嘧啶碱基具有疏水性，脱氧核糖和磷酸具有亲水性。
资料二 生物膜的流动镶嵌模型
请判断：在科学的模型下画“√”，反之画“×”。
2．两条链中的碱基排列在内侧，是相同的碱基两两相连吗？请结合以下资料进行分析：
资料三 DNA螺旋的直径是固定的，均为2 nm。
资料四 嘌呤和嘧啶的分子结构图
结论：
。
任务二 请根据查哥夫碱基数据表猜测应是哪两种碱基配对？
结论： 。
DNA雕塑
1.DNA分子的结构层次
2．DNA的结构及特点
(1)DNA单链：脱氧核苷酸分子连接成脱氧核苷酸链。
(2)DNA双链：两条脱氧核苷酸单链以氢键相连形成(如上图)。
①数量关系
a：每个DNA分子片段中，游离磷酸基团有2个。
b：脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数。
c：A—T碱基对有2个氢键，G—C碱基对有3个氢键。
②位置关系
a：单链中相邻碱基间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。
b：互补链中相邻碱基间通过氢键相连。
③化学键
氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键。
磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键。
④DNA初步水解的产物是脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
【重点笔记】
1．利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
五种元素：C、H、O、N、P。
四种碱基：A、G、C、T。
三种小分子：脱氧核糖、磷酸、碱基。
二条长链：脱氧核苷酸双链。
一种空间结构：规则的双螺旋结构。
2．“三看法”判断DNA结构
一看：每条链成键位置是否正确，正确的成键位置在一分子脱氧核苷酸的脱氧核糖的5号碳原子上的磷酸基团与相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的3号碳原子之间。
二看：两条单链是否反向平行。
三看：碱基之间是否遵循碱基互补配对原则。
1．(合格考)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—
2．(合格考)组成DNA的五碳糖、含氮碱基、脱氧核苷酸的种类数依次是( )
A．1、2、4 B．2、4、4
C．1、4、4 D．2、4、8
3．(等级考)DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其中的生物学原理是( )
A．不同人体内的DNA所含的碱基种类不同
B．不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸不同
C.不同人体内的DNA的空间结构不同
D．不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同
4．(等级考)(不定项)下面为含有四种碱基的DNA的结构示意图，对该图描述正确的是( )
A．③有可能是碱基A
B．②和①相间排列，构成DNA分子的基本骨架
C．①②③中特有的元素分别是P、C和N
D．与⑤有关的碱基对一定是A—T
学习主题二 制作DNA双螺旋结构模型及碱基比率的计算
任务一 以下为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，请找出图中的错误有几处？分别是什么？
任务二 结合DNA双螺旋结构模型的特点思考下列问题：
1．为什么DNA中嘌呤和嘧啶数量相等？
2．为什么“A＋T”或“G＋C”在整个双链上所占的比例与在每一条单链上所占的比例相等？
3．如果一条链上 eq \f(A1＋G1,T1＋C1) ＝m，则其互补链上 eq \f(A2＋G2,T2＋C2) 的比值是多少？
4．DNA中共有4种类型的碱基对，若某个DNA具有n个碱基对，则该DNA可能有多少种排列方式？
5．运用碱基互补配对原则分析，在所有的双链DNA中(A＋G)/(C＋T)的值相同吗？在DNA的一条链中是否存在同样的规律？
6．DNA的两条链之间，哪些比例是相等的？哪些比例互为倒数？
【重点笔记】
1．三步解决DNA中有关碱基比例的计算
第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA碱基的比例，还是占DNA一条链上碱基的比例。
第二步：画一个DNA模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
2.碱基数量计算的两个易错点
(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。
(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。
3．关于碱基含量计算的“两点两法”
(1)“两点”为两个基本点。
①A与T配对，G与C配对(A—T，G—C)。
②双链DNA中，嘌呤总数＝嘧啶总数＝1/2碱基总数(A＋G＝T＋C)。
(2)“两法”为双链法和设定系数法。
①用两条直线表示DNA的双链结构即双链法。
②设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。
1.DNA双螺旋结构模型设计制作流程
(1)制作脱氧核苷酸模型
按照每个脱氧核苷酸的结构组成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸。
(2)制作脱氧核苷酸长链模型
按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次连起来，组成一条脱氧核苷酸长链。在组装另一条脱氧核苷酸长链时，方法相同，但要注意两点：一是两条长链的脱氧核苷酸数目必须相同；二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够相互配对，不能随意组装。
(3)制作DNA平面结构模型
按照碱基互补配对原则，将两条脱氧核苷酸长链连接起来。
(4)制作DNA的立体结构(双螺旋结构)模型
把DNA平面结构旋转一下，即可得到DNA双螺旋结构模型。
2．碱基互补配对原则
A—T，G—C，如图所示：
3．有关推论
(1)规律一：一个双链DNA中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即“嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”。
注意：一个双链DNA中，A＋T与C＋G不一定相等，而且一般都不相等。
(2)规律二：在双链DNA中，A＋T或C＋G在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中A＋T或C＋G所占的比例。
由图知：A1＋T1＋G1＋C1＝m，A2＋T2＋G2＋C2＝m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。
因为A1＝T2、T1＝A2，则A1＋T1＝A2＋T2
A＋T＝(A1＋T1)＋(A2＋T2)
eq \f(A1＋T1,m) ＝ eq \f(A2＋T2,m) ＝ eq \f(A1＋T1＋A2＋T2,2m) 。
(3)规律三：在DNA双链中，一条单链的 eq \f(A1＋G1,T1＋C1) 的值与另一条互补单链的 eq \f(A2＋G2,T2＋C2) 的值互为倒数关系。简记为“不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒数”。
注意：在整个DNA中该比值等于1。
(4)规律四：DNA双链中，一条单链的 eq \f(A1＋T1,G1＋C1) 的值，与另一条互补链的 eq \f(A2＋T2,G2＋C2) 的值是相等的，也与整个DNA中的 eq \f(A＋T,G＋C) 的值是相等的。
注意：综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。
(5)规律五：不同生物的DNA中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA的特异性。
(6)规律六：若 eq \f(A1,单链) ＝b%，则 eq \f(A1,双链) ＝ eq \f(b,2) %。
(7)规律七：若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。
4．双链DNA中碱基数量关系的归纳
(1)碱基互补配对原则的应用：在双链DNA中，四种碱基的比例和为1。
(2)A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T＝A＋C＝G＋T＝总碱基数的1/2。
(3)互补碱基之和的比值[(A＋T)/(C＋G)]在已知链、互补链和整个DNA分子中相等；非互补碱基之和的比值[如(A＋C)/(T＋G)]在已知链与互补链间互为倒数，在整个DNA分子中该比值为1。
(4)在一个双链DNA中，某种碱基的比例等于其在每条链上所占比例的平均值。
1．(合格考)构建DNA双螺旋结构模型时，下列“部件”之间连接正确的是( )
2．(合格考)某双链DNA一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则在整个DNA中A∶T∶G∶C为( )
A．1∶1∶1∶1 B．2∶2∶3∶3
C．3∶3∶10∶10 D．10∶10∶3∶3
3．(合格考)甲生物核酸的碱基组成为嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基组成为嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是( )
A.发菜、变形虫 B．玉米、T2噬菌体
C．硝化细菌、绵羊 D．乳酸菌、SARS病毒
4．(等级考)(不定项)下列有关DNA的一条单链与其所在DNA中、一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图，正确的是( )
1．在双链DNA中，与腺嘌呤配对的碱基是( )
A．胸腺嘧啶 B．胞嘧啶
C．尿嘧啶 D．鸟嘌呤
2．下列有关DNA结构的叙述，正确的是( )
A．基本组成单位是核糖核苷酸
B．磷酸和脱氧核糖排列在内侧
C．碱基对构成DNA的基本骨架
D．具有规则的双螺旋结构
3．1953年，沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于( )
①证明DNA是遗传物质
②确定DNA是染色体的组成成分
③发现DNA如何存储遗传信息
④解释A、T、G、C的数量关系
A．①③ B．②③
C．②④ D．③④
4．如图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(“○”代表磷酸)，下列为几位同学对此图的评价，叙述正确的是( )
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”
5．DNA由反向平行的两条脱氧核苷酸长链组成。如果DNA的一条链上某碱基序列是5′AGCTGCG3′，则另一条链与之配对的部分是( )
A．5′CGCAGCT3′
B．5′TCGACGC3′
C．5′AGCTGCG3′
D．5′GCGTCGA3′
6．假设一个DNA片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占的百分比和数目分别是( )
A．26%，312个 B．24%，288个
C．24%，298个 D．12%，144个
7．如图表示某DNA片段，请据图回答：
(1)DNA分子双螺旋结构的基本骨架是________和________(填序号)交替排列而成。②③④形成________________________________________________________________________。
(2)④⑤之间的键是________，能破坏该键的是________酶。
(3)该DNA片段由________条__________向平行的链组成，A＋C占全部碱基的比例是________。
教材第48页►【问题探讨】
提示：本节的问题探讨主要是培养收集资料、讨论交流的能力。
教材第48～49页►【思考·讨论】
1．(1)两条链。DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架。
(3)腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。碱基排列在内侧。
2．提示：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；对所从事的研究要有兴趣和激情等。
教材第51页►【探究·实践】
1．提示：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基千变万化的排列顺序使DNA储存了大量的遗传信息。
2．提示：(1)靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；(2)在DNA双螺旋结构中由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。
3．开放性试题，答案合理即可。
教材第52页►【练习与应用】
一、概念检测
1．(1)√ DNA每条链上一般都含A、T、G、C四种碱基。
(2)√ 一个双链DNA中，A＝T，G＝C，故(A＋G)/(T＋C)＝1。
2．①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
3．C 该DNA片段所含全部碱基数＝ eq \f(a,b) (即 eq \f(腺嘌呤数,腺嘌呤所占比例) )。由该DNA片段含有4种碱基可知，b肯定小于0.5；又因为双链DNA中，任意两种不互补碱基之和等于碱基总数的一半，所以胞嘧啶数＝1/2(碱基总数－腺嘌呤数－胸腺嘧啶数)＝a(1/2b－1)个。
4．C DNA的两条单链方向相反，且碱基互补配对。
二、拓展应用
提示：碱基互补配对是DNA的结构基础，同时能够保证遗传信息传递的准确性。
第2节 DNA的结构
夯基提能·分层突破
学习主题一
【任务驱动】
任务一
1．提示：× √
2．提示：不是相同的碱基两两相连，应是嘌呤与嘧啶相连
任务二
提示：A与T配对，G与C配对
【过程评价】
1．解析：在DNA的一条单链中，相邻碱基之间的连接是脱氧核苷酸之间的连接，故相邻的碱基A与T之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”彼此连接起来的。
答案：B
2．解析：组成DNA的五碳糖、含氮碱基、脱氧核苷酸的种类数依次是1、4、4。
答案：C
3．解析：不同人体内的DNA所含的碱基相同，都是A、T、C、G，A错误；不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸相同，B错误；DNA的结构都是双螺旋结构，C错误；人与人之间的遗传信息不同，遗传信息储藏在碱基对的排列顺序中，也就是所含脱氧核苷酸的排列顺序，D正确。
答案：D
4．解析：该DNA含有四种碱基，且A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，因此与⑤有关的碱基对一定是A—T，与③有关的碱基对一定是G—C，但无法确定③⑤具体是哪一种碱基。DNA的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的，应为图中的①②。①中特有的元素是P，③中特有的元素是N，而C并不是②所特有的，③中也含有C。
答案：BD
学习主题二
【任务驱动】
任务一
提示：4处；核糖应是脱氧核糖、碱基U应为T、磷酸二酯键的连接位置及C、G间氢键数错误。
任务二
1．提示：碱基互补配对原则中，A总是和T配对，G总是和C配对，所以A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。
2．提示：设在双链DNA中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，T1＝A2，所以另一条链上：T2＋A2＝n%，整个DNA中：A＋T＝n%。
3．提示：双链DNA的一条链上： eq \f(A1＋G1,T1＋C1)) ＝m，因为 eq \f(A1＋G1,T1＋C1) ＝ eq \f(T2＋C2,A2＋G2) ＝m，所以互补链上 eq \f(A2＋G2,T2＋C2) ＝ eq \f(1,m) 。
4．提示：4n种。
5．提示：①相同。在双链DNA中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤数等于嘧啶数，即A＋G＝T＋C，可得（A＋G）/（T＋C）＝1，因此双链DNA中（A＋G）/（T＋C）的值相同。②在单链DNA中不存在同样的规律，因为A与T，G与C不一定相等。
6．提示：能配对的两个碱基之和所占的比例，即（A＋T）或（G＋C）在每条链上占的比例。
eq \f(A＋G,T＋C) 或 eq \f(A＋C,T＋G) 在互补链上的比值互为倒数。
【过程评价】
1．解析：两个脱氧核苷酸之间连接的化学键是磷酸二酯键，不在磷酸基团和磷酸基团之间，A错误，B正确；脱氧核苷酸中间是脱氧核糖，磷酸基团和碱基在脱氧核糖的两侧，C、D错误。
答案：B
2．解析：某双链DNA一条链上（A＋T）/（G＋C）的值为0.3，则另一条链上（A＋T）/（G＋C）的值也为0.3。又因A＝T、C＝G，故在整个DNA中A∶T∶G∶C＝3∶3∶10∶10，C正确。
答案：C
3．解析：甲生物核酸的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，可能是含有DNA和RNA，也可能是只含有RNA一种核酸；乙生物遗传物质的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，说明只含有RNA，而上述答案中，只有D中SARS病毒的遗传物质是RNA。
答案：D
4．解析：双链DNA中，（A＋C）/（T＋G）一定等于1，故A正确；在DNA中，存在（A1＋T1）/（G1＋C1）＝（A2＋T2）/（G2＋C2）＝（A＋T）/（G＋C），故B、D正确；当一条链中存在（A1＋C1）/（T1＋G1）＝0.5时，其互补链中存在（A2＋C2）/（T2＋G2）＝（T1＋G1）/（A1＋C1）＝2，C错误。
答案：ABD
高效课堂·实践运用
1．解析：腺嘌呤是碱基A，与之配对的是胸腺嘧啶T。
答案：A
2．解析：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，A错误；磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，碱基对排列在内侧，B错误；DNA的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，C错误；DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，形成规则的双螺旋结构，D正确。
答案：D
3．解析：在沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型之前，就已经明确了染色体的组成成分；艾弗里等人通过大量的生物实验证明DNA是遗传物质，①②错误。
答案：D
4．解析：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，含碱基T；C和G间的氢键应为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基团连接。
答案：C
5．答案：A
6．解析：DNA中，G＋T＝C＋A各占50%，所以T＝26%，G＝24%，G的数目设x， eq \f(x,312) ＝ eq \f(G,T) ＝ eq \f(24%,26%) ，x＝288，B正确。
答案：B
7．解析：（1）DNA分子双螺旋结构的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的；②为磷酸基团，③为脱氧核糖，④为胞嘧啶，②③④形成胞嘧啶脱氧核糖核苷酸。（2）④为胞嘧啶，⑤为鸟嘌呤，④⑤构成一个碱基对，碱基对靠氢键连接；解旋酶能作用于氢键，使得DNA分子双螺旋解开，因此能破坏氢键的是解旋酶。（3）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构，因此该DNA片段由两条反向平行的链组成，DNA片段中碱基互补配对，A＝T，G＝C，因此A＋C占全部碱基的比例是1/2。
答案：（1）② ③ 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
（2）氢键 解旋
（3）两 反 1/2
网络建构
主干落实
1.DNA的双螺旋结构：
(1)两条链反向平行。
(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。
(3)碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
2．双链DNA中，嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。
3．互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA中都相等。
4．在DNA中，含G—C碱基对越多的DNA相对越稳定。
5．非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，而在整个DNA中比值为1。
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