高中生物 第三章 基因的本质 第2节 dna分子的结构导学案 新人教版必修

为深入贯彻落实党的十九大精神和习近平总书记的重要指示精神，保障人民安居乐业、社会安定有序、国家长治久安、进一步巩固党的执政基础，束城镇深入贯彻全市扫黑除恶会议精神，强化措施，深入扎实开展扫黑除恶专项斗争第三章 基因的本质 第2节 DNA分子的结构1. 体验DNA分子双螺旋结构模型的制作过程，学会制作DNA分子的模型。2. 掌握DNA分子的结构特点并会进行相应的碱基计算。(重、难点) 学生用书P55) 一、DNA双螺旋结构模型的构建(阅读教材P47P48) 二、DNA分子的结构(阅读教材P48P49) 1. DNA分子的基本组成单位脱氧核苷酸(1) 结构模式图(2) 碱基：A(腺嘌呤) ；G(鸟嘌呤) ；C(胞嘧啶) ；T(胸腺嘧啶) 。(3) 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(1) DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2) DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。(3) 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A(腺嘌呤) 一定与T(胸腺嘧啶) 配对；G(鸟嘌呤) 一定与C(胞嘧啶) 配对。点拨A=T之间有2个氢键，GC之间有3个氢键，GC越多，DNA分子越稳定。三、制作DNA双螺旋结构模型(阅读教材P50) 1. 制作原理：DNA的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧。碱基排列在内侧，碱基对通过氢键连接，碱基互补配对。2. 制作程序(1) 制作若干个磷酸、脱氧核糖、碱基整合(2) 若干个脱氧核苷酸连接(3) 脱氧核苷酸链两条(4) DNA分子的平面结构旋转(5) DNA分子双螺旋结构1. 连线2. 判断(1) DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，这四种脱氧核苷酸含有的碱基是A、U、C、G。() 分析：DNA分子不含U，含T。(2) DNA分子由两条方向相同的脱氧核苷酸链盘旋而成。() 分析：构成DNA分子的两条脱氧核苷酸链反向平行。(3) 沃森和克里克构建的DNA分子双螺旋结构中，磷酸脱氧核糖骨架排列在螺旋外部，碱基排列在螺旋内部。() (4) DNA分子中的碱基一定存在如下数量关系：CT，AG。() 分析：DNA分子中A与T配对，G与C配对，故存在的数量关系应为AT，GC。(5) (2016山东泰安市高一期末) DNA单链中的A与T的数量一定相等。() 分析：DNA单链中不存在AT碱基配对，不一定相等。主题一DNA分子的结构学生用书P56结合下图分析DNA的结构单位结合下图分析DNA分子的结构结构外侧内侧构成方式磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补(AT，GC) 配对，碱基平面之间平行动态变化相对稳定，每条链均有一个游离的磷酸基团碱基比率和碱基序列可变(1) 两条长度相同的双链DNA分子，其结构上的差异体现在哪里？提示：主要体现在双链内侧碱基的种类和排列顺序上。(2) 在整个双链DNA分子中，嘌呤总数是否等于嘧啶总数？在DNA分子一条单链中呢？提示：整个双链DNA分子中，嘌呤总数等于嘧啶总数，因为AT，GC，所以AGTC。在DNA分子一条单链中，上述关系一般不成立。巧记DNA分子的组成及结构的“五、四、三、二、一”C、H、O、N、P|A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸|磷酸、脱氧核糖、含氮碱基|两条反向平行的脱氧核苷酸链|规则的双螺旋结构1. (2016杭州检测) 下面关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是() A. 每个DNA分子中含有四种脱氧核苷酸B. DNA分子的两条链反向平行C. DNA两条链上的碱基以氢键相连，且A与T配对，G与C配对D. 每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基解析：选D。注意审题不要脱离“DNA分子结构中”。2. 如图表示某同学在制作DNA双螺旋结构模型时，制作的一条脱氧核苷酸链，下列表述不正确的是() A. 能表示一个完整脱氧核苷酸的是图中的a或bB. 图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个C. 相邻脱氧核苷酸之间通过化学键连接起来D. 从碱基上看，缺少的碱基是T“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。主题二DNA分子中的相关计算学生用书P57结合DNA分子双螺旋结构模型的特点，归纳有关计算规律。规律1：一个双链DNA分子中，AT、CG、AGCT，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律2：在双链DNA分子中，互补的两碱基(如AT或CG) 占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基占该单链中碱基总数的比例。规律3：在DNA双链中，一条单链的的值与另一条互补单链的的值互为倒数关系。规律4：在DNA双链中，一条单链的的值与另一条互补链的的值是相等的，也与整个DNA分子中的的值是相等的。规律5：若DNA双链上一条链上某碱基所占比例为a1，另一条链上该碱基所占比例为a2，则DNA双链上该碱基所占比例为a(a1a2) /2。1. 碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性(1) 共性：不因生物种类的不同而不同1；1；1。(2) 特异性：的值在不同DNA分子中是不同的，是DNA分子多样性和特异性的表现。2. 进行碱基计算要注意以下几点(1) 单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。(2) 注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。(3) 解题时最好画一下简图，比较直观，减少因为思路不清引起的错误。1. 若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这个链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是() A. 9% B. 27% C. 28% D. 46%解析：选C。G占整个DNA分子的27%，依碱基互补配对原则可知：GC27%，GC54%，那么AT154%46%，又因为它的任何一条链中AT46%，其中一条链中的A18%，则此链中T46%18%28%，另一条链中A28%。2. 某DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤共占碱基总量的46%，其中一条链上腺嘌呤占此链碱基总数的28%，则另一条链上腺嘌呤占此链碱基总数的百分比为() A. 46% B. 26% C. 54% D. 24%解法二：假设这段DNA共包含100对碱基，则H链和L链各有100个碱基，根据题意：GC46%，即GC20046%92个。剩下AT108个，AT54个。又已知：AH28%，即AH28个，则ALAAH26个，所以AL26/100100%26%。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：画一个DNA分子简图，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。 核心知识小结要点回眸规范答题1. DNA分子的双螺旋结构(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分子中，嘌呤碱基数嘧啶碱基数，即AGTC。3. 互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。4. 在DNA分子中，含GC碱基对越多的DNA分子相对越稳定。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分子中比值为1。随堂检测学生用书P581. (2016通辽高一检测) DNA的基本单位种类是由下列哪项决定的() A. 磷酸B. 脱氧核糖C. 碱基 D. 元素2. 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. 磷酸脱氧核糖磷酸C. 肽键D. 脱氧核糖磷酸脱氧核糖解析：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”，相邻的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连接，因此两个碱基之间的连接结构是脱氧核糖磷酸脱氧核糖。3. 下图为某同学在学习DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(其中代表磷酸) ，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是() A. 甲说：该图没有什么物质和结构上的错误B. 乙说：该图有一处错误，就是U应改为TC. 丙说：该图有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖D. 丁说：如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的4. DNA分子某区段上有300个脱氧核糖和60个胞嘧啶，那么该区段胸腺嘧啶的数量是() A. 90个 B. 120个 C. 180个 D. 240个答案：A5. (2016河北邢台高一检测) DNA分子的一条单链中0. 4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是() A. 0. 4，1 B. 2. 5，1C. 0. 4，0. 4 D. 0. 6，1解析：选B。可直接套用推论：DNA分子的一条单链中a，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是和1。6. (2016镇江高一检测) 某DNA分子中AT占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(a) 上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链(b) 上的G占DNA分子碱基总数的比例是() A. 35% B. 29%C. 28% D. 17. 5%解析：选D。已知该DNA分子中AT占整个DNA分子碱基总数的比例为44%，根据碱基互补配对原则可知，AT，GC，所以AT22%，则GC50%22%28%。又已知一条链(a) 上的G占该链碱基总数的21%，即G121%，在双链DNA分子中，G(G1G2) /2，解得互补链(b) 上G22GG135%，则G2占双链碱基总数的比例为35%/217. 5%。7. 某同学用纸片、细线等材料及剪刀、针等工具制作了一个DNA双螺旋结构模型。回答下列与模型制作有关的问题。(1) 下图是该同学剪出来的一些小纸片，若C代表碱基，则A和B分别代表什么？(2) 如果用线段的条数表示碱基对之间氢键的数目，请用线条连接下列碱基对。(3) 请画出含三个脱氧核苷酸的DNA单链图。答案：(1) 磷酸脱氧核糖(2) (3) 课时作业学生用书P131(独立成册) 一、选择题1. (2016连云港高一检测) 脱氧核苷酸的正确组成图示应为图中的() 解析：选D。碱基应该连接在脱氧核糖的第1号碳原子上，磷酸连接在脱氧核糖的第5号碳原子上，只有D项连接正确。2. (2016黄山高一检测) 下面是4位同学拼制的DNA分子部分平面结构模型，正确的是() 解析：选C。脱氧核苷酸之间的连接点是在一个脱氧核苷酸的磷酸和另一个脱氧核苷酸的脱氧核糖之间，A、B两项错误；磷酸分别与两个脱氧核糖的5号、3号碳原子相连，C项正确、D项错误。3. DNA分子的基本骨架是() A. 磷脂双分子层B. 规则的双螺旋结构C. 脱氧核糖和磷酸交替而成D. 碱基的连接4. (2016西安高一检测) 由1对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有1个腺嘌呤，则它的其他组成成分应是() A. 3个磷酸、3个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶B. 2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胞嘧啶C. 2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶D. 2个磷酸、2个脱氧核糖和1个尿嘧啶解析：选C。根据碱基互补配对原则，AT、CG，则这一对氢键连接的脱氧核苷酸可表示为，可见它的其他组成应是2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶。5. 下表为生物学家在分析大麦、果蝇、猪、牛和人等生物DNA碱基比率时得到的结果：生物的种类大麦果蝇猪牛人1. 211. 371. 431. 311. 52根据上表，可获得的最恰当的结论是() A. DNA分子具有特异性B. DNA分子具有多样性C. DNA分子具有遗传性D. DNA分子具有特异性和多样性解析：选D。在双链DNA分子中，AT，GC，但的比值因生物种类不同而不同，每一种生物都有其特定的比值，这就构成了DNA分子的特异性；不同生物，其比值又不同，这就构成了DNA分子的多样性。6. 在DNA分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中) 的是() A. 含胸腺嘧啶32%的样品 B. 含腺嘌呤17%的样品C. 含腺嘌呤30%的样品D. 含胞嘧啶15%的样品7. 如果有人给你一种单链DNA的样品，你不相信，于是你对样品做了核苷酸组成分析，以下能证明你的样品一定是单链DNA的数据是() A. 38%A，12%C，12%G，38%UB. 22%A，32%C，17%G，29%UC. 22%A，32%C，17%G，29%TD. 38%A，12%C，12%G，38%T解析：选C。双链DNA分子中互补配对的碱基数量一定相等，如果配对碱基数量不相等则一定是单链DNA分子，且DNA分子中不含有碱基U。8. (2016昆明高一检测) 某同学制作的DNA双螺旋结构模型中，在一条链中所用碱基模型ACTG为1234，则该模型中四种碱基模型的比例应为() A. 1234 B. 3412C. 1111 D. 2323解析：选D。DNA双链中A与T配对，C与G配对，所以已知比例的这条链上的A数量与另一条链上的T数量相等，C数量与另一条链上的G数量相等，C数量与另一条链上的G数量相等，故另一条链中A、C、T、G数量之比为3412，两比值对应相加，即得到整个DNA双链中四种碱基数量比为2323。9. 在含有四种碱基的DNA片段中，有腺嘌呤a个，占该片段全部碱基的比例为b，则() A. b0. 5 B. b0. 5C. 胞嘧啶为a(1/2b1) 个D. 胞嘧啶为b(1/2a1) 个10. (2016淄博高一检测) 在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述错误的是() A. 脱氧核苷酸数磷酸数碱基总数mB. 碱基之间的氢键数为(3m2n) /2C. 两条链中AT的数量为2nD. G的数量为mn答案：D11. (2016广州高一检测) 某DNA分子中，GC之和占全部碱基的35. 8%，一条链的T与C分别占该链碱基总数的32. 9%和17. 1%，则它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的() A. 32. 9%和17. 1%B. 31. 3%和18. 7%C. 18. 7%和31. 3%D. 17. 1%和32. 9%解析：选B。由于DNA分子中(GC) 之和在整体中的比例与在单链DNA中该比例均相等，可推出该已知链中GC35. 8%，又因T与C分别占32. 9%与17. 1%，可求出该链中的A为1(GCT) 1(35. 8%32. 9%) 31. 3%，G35. 8%17. 1%18. 7%。其互补链中T和C应与该链中A与G的含量相等。12. 下列与生物体内核酸分子功能多样性无关的是() A. 核苷酸的组成种类B. 核苷酸的连接方式C. 核苷酸的排列顺序D. 核苷酸的数量解析：选B。核酸包括DNA和RNA，两种物质功能不同。DNA由4种脱氧核苷酸组成，RNA由4种核糖核苷酸组成；核苷酸的数量和排列顺序的不同，决定了核酸分子结构的多样性，结构的多样性决定了功能的多样性；组成核酸的核苷酸分子之间都是通过磷酸二酯键连接的。二、非选择题13. (2016烟台高一检测) 如图是DNA片段的结构图，请据图回答问题：(1) 图甲表示DNA片段的_结构，图乙表示DNA片段的_结构。(2) 填出图中部分结构的名称：2_、5_。(3) 从图中可以看出DNA分子的两条链是由_和_交替连接形成的。(4) 连接碱基对的化学键是_，碱基配对的方式如下：_与_配对；_与_配对。(5) 从图甲中可以看出组成DNA分子的两条链的方向是_的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成规则的_结构。答案：(1) 平面立体(或空间) (2) 一条脱氧核苷酸单链片段腺嘌呤脱氧核苷酸(3) 脱氧核糖磷酸(4) 氢键A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鸟嘌呤) C(胞嘧啶) (5) 相反平行双螺旋14. 已知多数生物的DNA分子是双链的，但也有个别生物的DNA分子是单链的。有人从两种生物中提取出DNA分子，分析它们的碱基比例如下，请据表分析下列问题：生物ATCG甲25351921乙31311919(1) 从生物_的碱基比例来看，它的DNA分子的结构应为_链，是极少数病毒具有的。(2) 从生物_的碱基比例来看，它代表着大多数生物种类DNA分子的结构，其碱基构成特点为_。解析：双链DNA分子的两条链之间由氢键相连，碱基之间的连接遵循碱基互补配对原则，即A等于T，G等于C，若AT，GC，则说明该DNA分子不是双链，而是单链。答案：(1) 甲单(2) 乙AT，GC15. 已知双链DNA分子的一条链中(AG) /(TC) m，求：(1) 在其互补链中的上述比例是_，据此可得出的结论是_。(2) 在整个DNA分子中，上述比例为_，据此可得出的结论是_。(3) 如果在一单链中，(AT) /(GC) n，求：在其互补链中的上述比例是_。在整个DNA分子中上述比例为_。据和可得出的结论是_。(4) 如果整个DNA分子中共有400个碱基对，其中胸腺嘧啶120个，那么DNA分子中含有氢键和游离磷酸基的个数分别为_个和_个。(5) 在不同DNA分子中，因生物种类而异的碱基比例是_。解析：(1) 设DNA双链分别为a链和b链，a链为已知链，b链为互补链。根据碱基互补配对原则，在双链DNA分子中有如下关系：AaTb、AbTa、GaCb、GbCa，所以(AaGa) /(TaCa) (TbCb) /(AbGb) m，其互补链中(AbGb) /(TbCb) 1/m，即两条互补链中的该比例互为倒数。在实际解题过程中，可按以下简图形式“直观地”求解。由图可知，两条链上、下对应的碱基数相等，故互补链中(TC) /(AG) m，则该链中(AG) /(TC) 1/m。(2) 在双链DNA分子中，由于AT、GC，所以(AG) /(TC) 1，即“整个双链DNA分子中的嘌呤碱基之和等于嘧啶碱基之和”。(3) 根据以上分析可知，整个DNA分子中有：AaTaTbAb，GaCaCbGb，所以有(AaTa) /(GaCa) (AbTb) /(GbCb) n。整个DNA