学年高中生物浙科版浙江专版必修二学案第三章第二节DNA的分子结构和特点Wor.docx

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学年高中生物浙科版浙江专版必修二学案第三章第二节DNA的分子结构和特点Wor

第

1.DNA是由四种不同的（A、G、C、T）脱氧核苷酸聚合而成的高分子化合物。

2.DNA分子的双螺旋结构：

①脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧，形成两条脱氧核苷酸链（反向平行），构成DNA的基本骨架；两条脱氧核苷酸链之间是碱基对，排列在内侧。

3.DNA分子中碱基之间对应，遵循卡伽夫法则（碱基互补配对）:

A一定与T配对，A和T的分子数相等；G一定与C对，G和C的分子数相等；但A+T的量不一定等于G+C量。

依据卡伽夫法则可以确定是双链DNA还是单链DNA。

4.不同生物的DNA碱基对的数目可能相同，但碱基对的排列顺序肯定不同。

5.基因是有遗传效应的DNA片段，基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。

②

E配的

层级化设计

1£解-教材新知

採究貳学习

对应学生用书

P49

新击破

DNA分子的结构和特点

教材

浹沖鬥为基胡，突出前主孝习”

1.DNA的化学组成

（1）基本组成元素：

C、H、0、N、P五种元素。

（2）基本单元：

脱氧核苷酸。

（3）脱氧核苷酸分子组成：

f脱氧脱氧核糖

脱氧核苷酸j核苷碱基（A、T、G、C）

.磷酸

（4）脱氧核苷酸的种类：

1碱基组成：

腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）。

2种类：

腺嘌呤脱氧核苷酸;鸟嘌呤脱氧核苷酸；胞嘧啶脱氧核苷酸;胸腺嘧啶脱氧核苷酸。

2.DNA分子的结构特点

项目

特点

整体

由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋而成

排

列

外侧

由脱氧核糖和磷酸交替连接组成，构成基本骨架

内侧

碱基通过氢键连接形成碱基对

碱基互补配对

A与T配对、G与C配对

卡伽夫法则

双链DNA分子中，A与T的分子数相等，G与C的分子数相等，（A+G）

等于（T+C）;但（A+T）不一定等于（G+C）

［巧学妙记］DNA结构的“五、四、三、二、一”五种元素：

C、H、0、N、P;

四种碱基：

A、G、C、T,相应的有四种脱氧核苷酸;三种物质：

磷酸、脱氧核糖、含氮碱基；

两条长链：

两条反向平行的脱氧核苷酸链；

一种螺旋：

规则的双螺旋结构。

问题

"讹为轴％宪出“券作史流”

1.DNA分子主要存在于细胞的什么部位？

提示：

DNA分子主要存在于细胞核中的染色体上，在线粒体和叶绿体中有少量分布。

2.双链DNA分子中，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数有什么关系?

提示：

嘌呤碱基数=嘧啶碱基数。

3.每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是多少？

磷酸数：

脱氧核糖数：

含氮碱基数的比例是多少？

提示：

（1）2个；

（2）1:

1：

1。

4.两个长度相同的双链DNA分子，其结构差异主要体现在哪里?

提示：

主要体现在碱基对的排列顺序不同。

占重难

忌xT“点t为关做宝出囁师主导”

1.DNA分子的结构

（1）基本单位——脱氧核苷酸，如图所示：

其中，0表示磷酸基团；表示脱氧核糖（0表示氧原子，数字表示碳原子编

号）；□表示含氮碱基，构成DNA分子的含氮碱基共有4种，即A（腺嘌呤）、T（胸

腺嘧啶）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）。

（2）一条脱氧核苷酸单链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接如图所示:

分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成新

的化学键（磷酸二酯键）相连接。

（3）两条单链之间形成的碱基对表示如下:

（4）DNA分子形成规则的双螺旋结构:

［特别提醒］

（1）在脱氧核苷酸分子中，特别要注意三个小分子之间的连接，其中脱氧核糖的1号碳原子与

含氮碱基相连，5号碳原子与磷酸分子相连。

（2）DNA分子的每条脱氧核苷酸长链中，两个脱氧核苷酸分子间的连接是：

一个脱氧核苷酸分子的脱氧核糖上3号碳原子上的羟基与另一个脱氧核苷酸的磷酸通过形成磷酸二酯键相连接。

2.DNA分子的特性

（1）稳定性：

1DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。

2DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定，排列在外侧，构成基本骨架。

3DNA分子双螺旋结构的中间为碱基对，碱基之间形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定。

4DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对，且每个特定的DNA分子中

碱基对的数量和排列顺序稳定不变。

（2）多样性：

DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样。

设某DNA分子有n个碱基对，DNA分子上的一个碱基对可能是A—T或T—A或G—C或C—G,即每一个碱基对有4种类型的可能性，故n个碱基对的排列顺序种类数为4n,这样便构成了DNA分子的多样性，也决定了遗传信息的多样性。

（3）特异性：

每种DNA分子都有区别于其他DNA分子的特定的碱基排列顺序。

DNA分子的多样性与特异性，从分子水平上说明了生物界的多样性和生物个体之间存在差

异的原因。

3.卡伽夫法则及其应用

（1）卡伽夫法则：

在DNA分子中，A和T的分子数相等，G和C的分子数相等，但A+T的量不一定等于G+C的量。

（2）碱基计算的一般规律：

1规律一：

一个双链DNA分子中，A=T、C=G、A+G=T+C、A+C=G+T,即卩

a.嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基数的50%;

b.不互补配对的两种碱基之和占全部碱基数的50%;

c.双链中，不配对的两种碱基之和的比值为1。

2规律二：

一个双链DNA分子中，一条链中的两个不互补配对碱基之和的比值是另一条互补链中这一比值的倒数。

A1+G1..A1+G1

设双链DNA分子一条链上丁丄C=m,因为丁丄C=11十C1丨1十C1

T2+C2

A2+G2

=m,所以互补链上

A2+G21

T2+C2m°

3规律三：

一个双链DNA分子中，互补配对的碱基之和在两条单链中所占比例等于在整个

DNA分子中所占比例。

设双链DNA分子中的一条链上总碱基数为100个，A1+T1=n%,因为AlT2、A尸「，则:

A1+T1=A2+T2=n%。

所以A+T=A1+A2+T1+T2==n%。

4规律四：

一个双链DNA分子中，某碱基占碱基总量的百分数等于两条链中的该碱基所占百分数的平均值。

设双链DNA分子中含有碱基总数为200个，其中一条链上的腺嘌呤A所占的百分数为A1%,另一条链上的腺嘌呤A所占的百分数为A2%，则在整个DNA分子中腺嘌呤A所占的比例为A1+A?

_A1%+A2%

200—2。

［特别提醒］

（1）运用卡伽夫法则解决碱基比例问题时，应注意题中所给的和所求的碱基比例是占DNA分

子的比例还是占其中一条链的比例。

（2）

DNA分子中，不配对的两种

运用卡伽夫法则解决碱基比例问题时，应熟练掌握：

在双链

碱基之和占总数的一半。

呂把握-命题热点

硏吏题知考情知規律学技巧

知能歩歩升级

对应学生用书

P50

疇■盘一

以图示为载体，考查DNA分子的结构和特点

［例1］下面为DNA分子结构示意图，对该图的叙述正确的是（）

a.②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架b•④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸

c.⑨是氢键，其形成遵循碱基互补配对原则

d.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息

e.③占的比例越大,

DNA分子越不稳定

f.⑤⑥⑦⑧依次代表

A、G、C、T

A.bcdf

B.cdf

C.abcf

D.bce

［思路点拨］

@；

回忆DMA井子

分折图示结构

〔的站构特点J匚»

遲项分析得出蓉案

［精讲精析］DNA分子是反向平行的双螺旋结构，①磷酸与②脱氧核糖交替排列在外侧，构

①磷酸属于上

成了DNA的基本骨架；④中的③②及②下方的磷酸基团组成胞嘧啶脱氧核苷酸,

一胸腺嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，不属于④；内部两条脱氧核苷酸链间碱基互补配对，配对碱

G与C之间形成3

基之间通过氢键相连；DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息。

条氢键，G与C含量越多，DNA分子越稳定；根据碱基互补配对原则，⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、

C、T。

［答案］B

么莎易误警示"I

DNA分子是由反向平行的脱氧核苷酸链组成，每条链中磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA

的基本骨架，脱氧核糖的1号碳原子与含氮碱基相连，5号碳原子与磷酸分子相连。

"规律方法"|

1.“三看法”判断DNA分子结构的正误

一看外侧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5号碳原子上的磷酸

基与相邻核苷酸的3号碳原子之间；二看外侧链是否反向平行；三看内侧链碱基之间配对是否遵循碱基互补配对原则。

2.解读DNA分子结构模式图信息

（1）每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。

⑵O、

、□之间的数量关系是1：

1：

1。

O和

之间的化学键为磷酸二酯键。

（3）

5号碳与磷酸相连

碱基对之间的化学键为氢键，A—T对之间形成2个氢键，G—C对之间形成3个氢键。

氢键可用解旋酶断裂，也可加热断裂。

若碱基对为n,则氢键数为2n〜3n之间，若已知A有m个，则氢键数为3n—m。

（4）每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中1号碳与碱基相连接,

接，3号碳与下一个脱氧核苷酸的磷酸相连接，如右图。

3.区分核酸种类的方法

（1）若含U，则该核酸一定为RNA。

因为只有RNA分子含有尿嘧啶；

⑵若含T,A丰T或嘌呤工嘧啶，则一般为单链DNA。

因为双链DNA分子中A=T,G=C,

嘌呤（A+G）=嘧啶（T+C）。

（3）若嘌呤工嘧啶，肯定不是双链DNA（可能为单链DNA，也可能为RNA）。

但若是细胞中所

有的核酸的嘌呤数工嘧啶数，则可能既有双链DNA又有RNA。

心*跟踪训练心可

下列有关下图DNA分子结构的叙述，正确的是（）

A.DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则的双螺旋结构，其基本骨

架由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基交替排列而成

B.整个DNA分子中，嘌呤数目等于嘧啶数目，所以每条DNA单链中A=T、G=C

C.与DNA分子中的碱基G直接相连的是碱基C和脱氧核糖

D•每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个碱基相连

解析：

选CDNA分子双螺旋结构的外侧是磷酸与脱氧核糖交替排列构成的基本骨架，碱基

排列在内侧。

若DNA分子的一条链上是碱基A，则另一条链上与之配对的一定是碱基T;一条链上是碱基G,则另一条链上与之配对的一定是碱基C,反之亦然。

所以，在双链DNA分子中

A=T、G=C,但在单链中，碱基A的数目不一定等于碱基T的数目，碱基G的数目也不一定等于碱基C的数目。

在一个脱氧核苷酸中，碱基G与脱氧核糖直接相连，两链之间碱基G与碱基

C互补配对。

每个脱氧核糖均只与一个碱基相连，但除了游离的脱氧核糖只与一个磷酸相连外,其余脱氧核糖均与两个磷酸相连。

以图示为载体，考查DNA分子结构中相关碱基数量计算

［例2］在一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子上碱

基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链上碱基数目的（）

B.24%

C.14%D.28%

［思路点拨］

厂回图、

（标E\

厂求解

根据躲分子跆构

◎

根据履中所提供社

■

按戚羞互扌|配对

［特点，画出衙图

.据标出相应菽量

扇剧进行廿算

1J

［精讲精析］画出DNA分子简图（如右图所示）。

依题意，列出等'1'量

关系：

（Ai—G"/Gi=40%tAi=1.4Gi,①

而在整个DNA分子中：

（Ai+G”/200=24%tAi+Gi=48,②

联系①、②得：

Ai=28。

整个DNA分子中Ai=T2，则T2=28。

［答案］D

易误警示

明确双链DNA的两条链所含碱基数目相同，且A=T,G=C,一条链中的A、T、G、C数目等于另一条链中的T、A、C、G数目，整个DNA分子中A+G数占碱基总数的50%。

么力捌律方法

解答此类问题分三步

第一步：

弄清题干所给的碱基比例是占整个DNA分子的比例，还是占一条链的碱基比例。

第二步：

直观地画一个DNA分子简图，绘出两条链及碱基符号，并注明含量，标出已知和求解，并分析碱基之间的关系。

第三步：

根据碱基互补配对原则及其推论进行解答。

应用■落实体验

课堂针对练慄下综合练

对应学生用书

P5i

［课堂回扣练习］

、概念原理识记题

1.下列关于DNA结构的叙述中，错误的是（）

A•大多数DNA分子由两条核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构

B•外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基

C.DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对，C与G配对

D.DNA的两条链反向平行

解析：

选A绝大多数DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋而成为双螺旋结构，而不是由

核糖核苷酸长链盘旋而成，核糖核苷酸是

2•下列关于核酸的叙述中，正确的是（

A.DNA和RNA中的五碳糖相同

C.T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中解析：

选DDNA含的五碳糖是脱氧核糖,

RNA的基本组成单位。

B.组成DNA与ATP的元素种类不同

D.双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数

RNA含的五碳糖是核糖；组成DNA和ATP的

元素种类都是C、H、0、N、P;T2噬菌体的遗传信息贮存在DNA中；DNA中A与T配对、G与C配对，故双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。

、易错易混辨析题

3.在DNA分子的一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构是（）

A•氢键B.磷酸一脱氧核糖一磷酸

C.肽键D.脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖

解析：

选D审题时应扣住“一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构

相邻的脱氧核苷酸相连接，依靠磷酸基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，因此两个碱基之间的连接结构是：

脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖。

三、基本原理应用题

4•分析四个双链DNA样品分别得到下列资料:

种类

样品1

样品2

样品3

样品4

碱基含量

15%C

12%G

35%T

28%A

哪两个样品最可能取自同一生物个体（）

A.样品1和样品2B.样品1和样品3

C.样品2和样品4D.样品3和样品4

解析：

选B样品1中，C=G=15%,A=T=35%;样品2中，G=C=12%,A=T=38%;

样品3中，T=A=35%,G=C=15%;样品4中，A=T=28%,G=C=22%。

样品1与样品3中，A=T=35%,C=G=15%，这两个样品最可能来自同一生物个体。

5.某化验员检测一待测核酸样品后发现，对其碱基个数统计和计算得到下列结果：

（A+T）/（G

+C）=1,（A+G）/（T+C）=1，根据此结果，该样品（）

A.无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸

B.可被确定为双链DNA

C.无法被确定是单链DNA还是双链DNA

D.可被确定为单链DNA

解析：

选C在双链DNA中，碱基比例的含量符合碱基互补配对原则，单链DNA中不符合

该原则。

双链DNA分子中，A=T,G=C,所以（A+G）/（T+C）=（A+C）/（T+G）=1。

（A+T）/（G+C）的碱基比率在特殊情况下等于1,在绝大多数情况下不等于1;在单链DNA分子中，A和T,

G和C之间无对应关系，其（A+G）/（T+C）的比例在绝大多数情况下不等于1,特殊情况下等于1,

所以题干给出的情况无法判断该核酸是单链DNA还是双链DNA。

［回扣知识点］

1.DNA的结构及特点。

____.__________0

2.核酸的种类及其组成。

3.易误点提醒：

DNA中相邻碱基A与T或G与C之间连接结构的差异。

4.能力迁移：

根据DNA碱基互补配对的原则进行相关计算。

5.能力迁移：

核酸种类的判定方法。

［课下综合检测］

、选择题

1.科学家分别用35S和32P标记T2噬菌体的不同的有机物。

下列被标记的部位组合正确的是

A.①②

C.①④

B.①③

D.①②④

解析：

选A①代表的是氨基酸的R基，②代表磷酸基团，③代表五碳糖，④代表含氮碱基,

含有S的是①，含有P的是②。

2.下列关于DNA分子结构的叙述，不.正确的是（）

A.每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸

B.每个DNA分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数目是相等的

C.DNA分子中每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基

D.某双链DNA分子片段中如果有40个腺嘌呤，就一定同时含有40个胸腺嘧啶

解析：

选CDNA分子的结构单位是脱氧核苷酸，在形成DNA分子时，相邻的脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，因此，除DNA分子中处于两端的脱氧核糖之外，

其余脱氧核糖上均连接有两个磷酸和一个碱基。

3•某同学在实验室尝试搭建DNA分子模型，他用一种长度的塑料片代表A和G,用另一长

度的塑料片代表C和T,那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型将是（）

A.粗细相同，因为嘌呤碱基必定与嘧啶碱基互补

B.粗细相同，因为嘌呤碱基与嘧啶碱基的空间尺寸相似

C.粗细不同，因为嘌呤碱基不一定与嘧啶碱基互补

D.粗细不同，因为嘌呤碱基与嘧啶碱基的空间尺寸不同

解析：

选AA和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在DNA分子中，总是A=T,G=C,依题意，用一种长度的塑料片代表A和G,用另一长度的塑料片代表C和T,贝UDNA的粗细相同。

4.有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明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

解析：

选C一个脱氧核苷酸分子由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成。

由于组成脱氧核苷酸的含氮碱基的互补配对是严格的，只能是A与T配对，G与C配对，碱基

之间通过氢键连接，形成碱基对，根据题中“有一对氢键连接的脱氧核苷酸”可知，一定形成碱

基对A—T。

5.下列关于碱基互补配对的含义的叙述不.正确的是（）

A.DNA分子中有一个嘌呤就会有一个与之相配对的嘧啶

B.DNA分子中一条链的嘌呤数或嘧啶数一定等于另一条链的嘌呤数或嘧啶数

C.DNA分子中嘌呤总数一定等于嘧啶总数且各占50%

D.DNA分子中任何一种碱基所占的比例是两条单链上该碱基所占比例的平均数

解析：

选B在DNA分子的双链中嘌呤和嘧啶互补配对，DNA分子中一条链的嘌呤数或嘧

啶数一定等于另一条链的嘧啶数或嘌呤数。

6.在DNA分子中，碱基A和T通过两个氢键形成碱基对，碱基G和C通过三个氢键形成碱基对。

有一个DNA分子中含1000个脱氧核苷酸，共有1200个氢键，则该DNA分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸（）

A.150个B.200个

C.300个D.无法确定

解析：

选B1000个脱氧核苷酸可组成500个碱基对，假如均为A—T,则有1000个氢键,

现有1200个氢键，多余的部分为200个，每一个C—G比A—T多一个氢键，因此有C—G200个。

7.从某生物中提取出DNA进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%,

又知该DNA的一条链（H链）所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的（）

A.26%B.24%

C.14%D.11%

解析：

选A解此题时，为理清解题思路应先绘出两条链及碱基符号，并注明含量，这样非

常直观，便于推导和分析，寻求解题方法。

明确DNA的两条链所含碱基数目相同，且A=T,G

=C,一条链中的A、T、G、C数目等于另一条链中的T、A、C、G数目，由此可列出方程组来

解题:

ThGmCh

T对A=?

CGsd

假定每条链中有100个碱基，则双链DNA中（G+C）=100X2X46%=92（个），所以A+T=

200—92=108（个）。

因为A对+Th=（A+T）—（Ah+T对）,Ah=T对=28（个）,所以A对=Th=1/2［（A+T）—（Ah+T对）］=1/2［108—（28+28）］=26（个）。

即：

A对占该链全部碱基数的26%。

8.若一个DNA分子中有200个碱基对，其中腺嘌呤有90个，则该DNA分子中含有游离磷酸基团的数目和氢键的数目依次为（）

A.200个和400个B.400个和510个

C.2个和510个D.2个和400个

解析：

选C任何双链DNA分子中，均含有2个游离的磷酸基团。

由题意知：

该DNA分子中有A-T碱基对90个，氢键数为90X2=180（个）;G—C碱基对有200—90=110（个），氢键数目为110X3=330（个），所以该DNA分子中的氢键数目为180+330=510（个）。

9.基因研究最新发现表明，人与小鼠的基因约80%相同，则与小鼠DNA碱基序列相同的比

例是（）

A.20%B.80%

C.100%D.无法确定

解析：

选D对于细胞生物，基因是有遗传效应的DNA分子片段，人与小鼠的基因虽然约

80%相同，但不同生物的DNA分子具有特异性，即碱基对排列顺序不同，故无法确定。

10.分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知该DNA分子的

一条链上鸟嘌呤所占比例的最大值为（）

C.40%D.70%

解析：

选C根据碱基互补配对原则，可知该DNA分子中鸟嘌呤占碱基总数的（1—30%X2）-2=20%，故双链中G+C=40%，推知单链中G+C=40%。

一般情况下，DNA双链上都应有G

分布，所以GV40%，但也有一种极端情况是G集中分布在一条链上（无C），而另一条链上没有G（只有C），所以该DNA分子一条链上鸟嘌呤所占比例的最大值为40%。

二、非选择题

11.下面是DNA分子结构模式图，请看图填空：

（1）填写名称：

①，