人教版生物高中必修二《DNA分子的结构》教案

1、DNA分子的结构一、 DNA双螺旋结构模型的构建1构建者美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。2模型构建历程二、 DNA分子的结构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外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接组成， 构成基本骨架列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配对重点聚焦1沃森和克里克是怎样发现DNA分子的双螺旋结构的？2DNA分子的双螺旋结构有哪些主要特点？ 共研探究 阅读教材 P4748 沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的故事，回答下列问题：1沃森和克里克在构建模型的过程中，借鉴利用了他人的哪些经验和成果？提示： (1) 当时科学界已发现的证据

2、；(2) 英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的 DNA衍射图谱；(3) 奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果：腺嘌呤 (A)的量总是等于胸腺嘧啶 (T) 的量，鸟嘌呤 (G) 的量总是等于胞嘧啶 (C) 的量。2沃森和克里克在构建模型过程中，出现了哪些错误？提示： (1) 将碱基置于螺旋外部。(2) 相同碱基进行配对连接双链。3判断正误(1) 在 DNA模型构建过程中，沃森和克里克曾尝试构建三螺旋结构模型。 ( )(2) 沃森和克里克在构建 DNA双螺旋结构模型过程中， 碱基配对方式经历了相同碱基配对到嘌呤与嘧啶配对的过程。 ( ) 对点演练 1下列关于沃森和克里克构建 DNA双螺旋结构模型的叙

3、述，错误的是 () A沃森和克里克构建 DNA双螺旋结构模型是建立在 DNA分子以 4 种脱氧核苷酸 ( 碱基为 A、 T、 G、 C)为单位连接而成的长链的基础上B威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析， 得出 DNA分子呈螺旋结构C沃森和克里克曾尝试构建了多种模型，但都不科学D沃森和克里克最后受腺嘌呤(A) 的量总是等于胸腺嘧啶 (T) 的量，鸟嘌呤(G) 的量总是等于胞嘧啶 (C) 的量的启发，构建出了科学的模型解析：选 B 沃森和克里克以威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础，推算出DNA分子呈螺旋结构。 共研探究 观察下图，结合制作DNA双螺旋结构模

4、型体验，探讨下列问题：1DNA分子的基本组成(1)DNA 分子的元素组成有C、H、O、N、P。(2)DNA 的基本组成单位是4 种脱氧核苷酸。(3) 若图中的为鸟嘌呤，则的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸。2DNA分子的结构(1)DNA 分子是由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2) 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) 碱基互补配对原则： 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。(4) 同一条链中， 连接相邻两个碱基的结构是脱氧核糖磷酸脱氧核糖；两条链中连接相邻两个碱基的结构是氢键。3DNA的相

5、关计算(1) 每个 DNA片段中，游离的磷酸基团数是 2 个；磷酸数脱氧核糖数含氮碱基数是 111。(2) 在不同的双链 DNA分子中： A/T、G/C、(A G)/(T C)和 (AC)/(T G)的比值无特异性。(3) 在双链 DNA分子中，由于 A T，GC，所以嘌呤数等于嘧啶数，即 AGTC，(A G)/(T C)1，因此双链DNA分子中 (A G)/(T C)的值相同；在单链 DNA分子中不存在同样的规律，因为A 与 T，G与 C 不一定相等。4结合 DNA分子的结构特点，归纳DNA分子结构稳定性的原因。提示： (1)DNA 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

6、旋结构。 (2)DNA 分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架。 (3)DNA 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。 (4)DNA 分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。 总结升华 1DNA分子的结构及特点(1) 由图 1 得到以下信息：数量关系位置关系化学键DNA初步水解产物是脱氧核苷酸， 彻底水解产物是磷酸、 脱氧核糖和含氮碱基。(2) 图 2 是图 1 的简化形式，其中是磷酸二酯键，是氢键。(3)DNA 分子的特性稳定性： a.DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；b. 两条链间碱基互补配对的方式不变。多样性：不同 DN

7、A分子中脱氧核苷酸的数量不同，排列顺序多种多样。n个碱基对构成的DNA分子中，排列顺序有2n 种。特异性：每种 DNA都有区别于其他 DNA的特定的碱基排列顺序。2碱基间的数量关系分析双链项目1链2链规律DNAA、T、ATA1T2双链 DNA中，A总等于 T，G、C关系GCG1C2G总等于 C，且 1 链上的 AT1A2等于2 链上的T，1 链上的GC1G2等于2 链上的C非互补碱基和之比，即(ADNA双链中非互补碱基G)/(TC)1m1/ m之和总相等，两链间非互补碱基和之比互为倒数或(GT)/(AC)互补碱基和之比，即(A在同一DNA中，双链和T)/(Gnnn单链中互补碱基和之比相等C)或

8、(GC)/(AT)某种某碱基占双链DNA碱基x1x2碱基的比总数的百分数等于相应碱基例占相应单链的比值的和的一( x 为半A、T、G、C中某种碱基的百分含量 )【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团与相邻核苷酸的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) 区分核酸种类的方法若含 T，AT 或嘌呤嘧啶，则为单链DNA。因为双链 DNA分子中 A T，GC，嘌呤 (A G)嘧啶 (T C)。若嘌呤嘧啶，肯定不是双链DNA(可能为单链 DNA，也

9、可能为 RNA)。但若是细胞中所有核酸的嘌呤嘧啶，则可能既有双链DNA又有 RNA。 对点演练 2判断正误(1)DNA 的两条核糖核苷酸长链反向平行缠绕成双螺旋结构。()(2)DNA 的一条单链中相邻的两个碱基通过碱基互补形成的氢键连接。()(3)DNA 分子的碱基配对方式决定了DNA分子结构的多样性。 ()解析：(1) 构成 DNA的两条长链为脱氧核苷酸链且反向盘旋，非缠绕。(2)DNA的一条单链中相邻的两个碱基通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖连接。(3)DNA 分子中碱基对排列顺序的多样性决定了其结构的多样性。答案： (1) (2) (3) 3如图为 DNA分子结构示意图，相关叙述正确的是()a和

10、相间排列，构成了DNA分子的基本骨架b的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸c是氢键，其形成遵循碱基互补配对原则dDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息e占的比例越大， DNA分子越不稳定f 依次代表A、 G、 C、 TAbcdfBcdfCabcf D bce解析：选 BDNA分子是反向平行的双螺旋结构，磷酸与脱氧核糖交替排列在外侧，构成了DNA的基本骨架；中的及下方的磷酸基团组成胞嘧啶脱氧核苷酸； 碱基互补配对， 配对碱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；G与 C 之间形成 3 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，依次代表A、 G、 C

11、、 T。1如图是 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。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：脱氧核糖磷酸脱氧核糖

12、。3某 DNA分子碱基中，鸟嘌呤分子数占22%，那么胸腺嘧啶分子数占()A11%B22%C28%D44%解析：选 C 在 DNA中， A T， G C。当 G%22%时， T%1/2(1 G%C%) 28%。4如图为 DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答：(1) 从主链上看，两条单链_平行；从碱基关系看，两条单链_。(2)_ 和_相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。(3) 图中有 _种碱基， _种碱基对。(4) 含有 200 个碱基的某 DNA片段中碱基间的氢键共有 260 个。请回答：该 DNA片段中共有腺嘌呤 _个， C 和 G 构成的碱基对共 _对。在 DNA分子稳定

13、性的比较中， _碱基对的比例越高， DNA分子稳定性越高。解析： (1) 从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。 (2) 脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。(3) 图中涉及 4 种碱基， 4 种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有 4种，即 A T、 T A、 G C、 CG。(4) 假设该 DNA片段只有 A、T 两种碱基，则200 个碱基， 100 个碱基对，含有 200 个氢键，而实际上有 260个氢键，即 GC 或 C G碱基对共 60 个，所以该 DNA中腺嘌呤数为 1/2 (200 2 60) 40 个， C

14、和 G共 60 对。由于 G与 C之间有三个氢键， A 与 T 之间有两个氢键，因此， G与 C构成的碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。答案： (1) 反向碱基互补配对 (2) 脱氧核糖磷酸(3)44(4) 4060G与 C【基础题组】1下列哪项不是沃森和克里克构建过的模型()A碱基在外侧的双螺旋结构模型B同种碱基配对的三螺旋结构模型C碱基在外侧的三螺旋结构模型D碱基互补配对的双螺旋结构模型解析：选 B 沃森和克里克最先提出了碱基在外侧的双螺旋和三螺旋结构模型，后来又提出了碱基在内侧的双螺旋结构模型，并且同种碱基配对。最后提出了碱基互补配对的双螺旋结构模型。2有一对氢键连接的脱氧核苷酸，

15、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解析：选 C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。3制作 DNA分子的双螺旋结构模型时，发现制成的DNA分子的平面结构很像一架“梯子”，那么组成这架“梯子”的“扶手”、“扶手”之间的“阶梯”、连接“阶梯”的化学键以及遵循的原则依次是()磷酸和脱氧核糖氢键碱基对碱基互补配对A BC D解析：选 B“扶手”代表 DNA的骨架，即磷酸和脱氧核糖交替连接形成的

16、长链，排列在内侧的碱基对相当于“阶梯”，连接“阶梯”的化学键是氢键，碱基间遵循碱基互补配对原则。4下列关于 DNA分子双螺旋结构特点的叙述，错误的是()ADNA分子由两条反向平行的链组成B脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧C碱基对构成 DNA分子的基本骨架D两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对解析：选 CDNA分子中，脱氧核糖和磷酸交替连接， 排列在外侧，构成 DNA分子的基本骨架。5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4 种脱氧核苷酸B一个 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每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基D双链 DNA分

17、子中的一段，如果有40 个腺嘌呤，就一定同时含有40 个胸腺嘧啶解析：选 C 在 DNA分子长链中间的每个脱氧核糖均连接一个碱基和两个磷酸基团，链端的脱氧核糖只连接一个碱基和一个磷酸基团。6如图为核苷酸链结构图，下列叙述不正确的是()A能构成一个完整核苷酸的是图中的a 和 bB图中每个五碳糖都只有1 个碱基与之直接相连C各核苷酸之间是通过化学键连接起来的D若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T解析：选 A 核苷酸由 1 分子磷酸、 1 分子五碳糖和 1 分子碱基组成，即图中的 a，b 中磷酸的连接位置不正确，A 错误；由题图可知，每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连， B 正确；

18、核苷酸之间通过磷酸二酯键即图中相连形成核苷酸链， C 正确；脱氧核苷酸根据碱基不同分为腺嘌呤脱氧核苷酸、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，因此若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是胸腺嘧啶T， D 正确。7从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是()A碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子中基因的多样性B碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个基因的特异性C一个含 2 000 个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有41 000种D人体内控制 - 珠蛋白的基因由1 700 个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有 41 700 种解析：选

19、 D- 珠蛋白基因碱基对的排列顺序，是 - 珠蛋白所特有的。 任意改变碱基的排列顺序后，合成的就不一定是 - 珠蛋白。8(2014 上海高考 ) 在 DNA分子模型搭建实验中，如果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 ()A粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补B粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似C粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补D粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环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 AT，GC，依题意，用一种长度的塑料片代表A 和 G，用

20、另一长度的塑料片代表 C 和 T，则 DNA的粗细相同。【能力题组】9下列有关 DNA分子结构的叙述，正确的是()ADNA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 AT、GCC与 DNA分子中的碱基 G直接相连的是脱氧核糖和碱基CD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

21、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 AT、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。10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 ()A44%B24%C14%D28%解析：选 D画出 DNA分子简图 ( 如图

22、所示 ) 。依题意，列出等量关系： (A1 G1)/G 140% A1 1.4G1 ，而在整个 DNA分子中： (A1G1)/200 24%A1G1 48，联立、得： A1 28。整个 DNA分子中 A1 T2，因此正确答案是 D。11在搭建 DNA分子模型的实验中，若有4 种碱基塑料片共20 个，其中 4个 C，6 个 G，3 个 A，7 个 T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14 个，脱氧核糖塑料片 40 个，磷酸塑料片 100 个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则 ()A能搭建出 20 个脱氧核苷酸B所搭建的 DNA分子片段最长为 7 碱基对C能搭建出 410 种不同

23、的 DNA分子模型D能搭建出一个 4 碱基对的 DNA分子片段解析：选 D 每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖数磷酸数碱基数，因脱氧核糖和磷酸之间连接物是14 个，故最多只能搭建出14 个脱氧核苷酸。 DNA分子的碱基中 A T、 C G，故提供的 4 种碱基最多只能构成4 个 CG对和 3 个 A T对，但由于脱氧核苷酸之间结合形成磷酸二酯键时还需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物，故 7 碱基对需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物是1412 26( 个 ) 。设可搭建的片段有 n 碱基对，按提供的脱氧核糖和磷酸之间连接物是14个DNA计算，则有14n n1) ，得 n ，故能搭建出一个4碱基对的DNA2 (

24、24分子片段。12现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和计算得到下列结果： (A T) (GC)(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DNAC无法被确定是单链DNA还是双链 DNAD可被确定为单链DNA解析：选 C由于核酸样品检测得到碱基A、T、C、G，所以该核酸一定是DNA，而不是 RNA；据题意可知四种碱基相等，即A T G C，无法确定是单链DNA还是双链 DNA。13如图表示某大肠杆菌DNA分子结构的片段，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，

25、中文名称分别是。(3)DNA 分子中 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 _。解析：图示为 DNA片段， 1 代表磷酸， 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。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14如图是 DNA分子片段的结构图，请据图回答：(1) 图甲是 DNA分子片段的 _结构，图乙是 DNA分子片段的 _结构。(2) 写 出 图 中 部 分 结 构 的 名 称 ： 2_ 、5_ 。(3) 从图中可以看出 DNA分子中的两条长链是由 _和_交替连接的。(4) 碱基配对的方式为： _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，从图乙中可以看出，组成 DNA分子的两条链相互盘旋成 _的 _结构。解析： (1) 从图中可以看出：甲表示的是 DNA分子片段的