DNA的结构【知识 精讲精研】高一下学期生物人教版必修2

3.2DNA的结构OCH2OHH磷酸基团碱基3′2′HH1′4′5′HH第三章

基因的本质结构功能

在确信DNA是遗传物质之后，人们更迫切的想知道：DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？

答案就隐藏在DNA的结构中新知导入一DNA双螺旋结构模型的构建中关村DNA双螺旋结构“生命”雕塑，如今已被看作中关村的标志。——不朽的双螺旋DNA雅典奥运会（2004年）开幕式经典场景①中文全称：②组成元素：③基本单位：脱氧核糖核酸C、H、O、N、P脱氧核糖核苷酸磷酸N含氮碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖1′2′3′4′5′复习DNA的基础知识DNA双螺旋结构模型的构建1.构建者美国生物学家______和英国物理学家_____沃森克里克沃森（左）克里克（右）DNA

模型的构建过程DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。4种脱氧核苷酸分别含有______________4种碱基

（1）当时科学界对DNA的认识A、T、C、GPAPTPGPCPAPTPGPC…一、DNA双螺旋结构模型的构建(P48)

1951年，威尔金斯和富兰克林获得了用X射线做的DNA衍射照片。

沃森和克里克推算DNA呈螺旋结构。威尔金斯现象：DNA呈现“X”形推断：DNA呈螺旋结构富兰克林一、DNA双螺旋结构模型的构建(P49)

1952年，奥地利生物化学家查加夫来到沃森和克里克的实验室，两人得到了一个关键信息：DNA中碱基会相互配对，而且A与T的数量相等，C与G的数量相等。查加夫一、DNA双螺旋结构模型的构建(P49)1953年，美国沃森和英国克里克提出DNA的双螺旋结构模型。一、DNA双螺旋结构模型的构建(P49)1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得了诺贝尔生理学和医学奖。左一：威尔金斯左三：克里克左五：沃森11知识点(一)

DNA双螺旋结构模型的构建1．构建者：美国生物学家______和英国物理学家________。2．构建过程沃森克里克衍射图谱ATCG螺旋A＝TG＝CTC二DNA的结构思考讨论：①DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？②DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？③DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？二、DNA的结构(P50)平面结构APGPCPTPTPCPGPAP一.DNA双螺旋结构模型的构建（三）DNA分子的双螺旋结构DNA的立体结构（空间结构）二、DNA的结构(P50)ATGC磷酸二酯键413520415230004123OHHCH2Hp=OHOOHOCH2H123OHH44二、DNA的结构(P50)P41352oP413520PPP41352oP413520PP二、DNA的结构(P50)P41352oP413520PPP41352oP413520PPP41352oP413520PP二、DNA的结构(P50)P41352oP413520PPP41352oP413520PP二、DNA的结构(P50)P41352oP413520PP二、DNA的结构(P50)P41352oP413520PPP41352oP413520PP二、DNA的结构(P50)CTTGACAG5’5’3’3’（1）由

条单链按_________方式盘旋成_______结构。反向平行双螺旋2磷酸二酯键主要特点：二、DNA的结构(P50)（2）

和

交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；

排列在内侧。（3）碱基互补配对原则：两条链上的碱基通过

连接成碱基对：

；

配对。脱氧核糖磷酸碱基A与TG与C氢键氢键碱基对含氢键越多，结构越稳定。G-C比例越高，DNA结构越稳定。主要特点：A=TG=C总结：DNA双螺旋结构氢键ATATTAGGGCCATC碱基对五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：A、T、C、G三种物质：两条长链：一种螺旋：规则的双螺旋结构磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条反向平行的脱氧核苷酸链氢键关系:A=TG≡C“54321”知识点(二)

DNA的结构和特点1．DNA的结构(1)平面结构C、H、O、N、P碱基脱氧核糖磷酸脱氧核苷酸(2)空间结构反向平行3′­端到5′­端脱氧核糖磷酸碱基氢键碱基对胸腺嘧啶A(腺嘌呤)胞嘧啶G(鸟嘌呤)1．DNA分子的结构及特点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。DNA初步水解产物是脱氧核苷酸(4种)DNA彻底水解产物是（6种）磷酸(1种)、脱氧核糖(1种)、碱基(4种)。(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。一个DNA分子有___个游离的磷酸基团，位于两条链的_______；一个脱氧核糖上连着______个磷酸基团；一个磷酸基团上连着______个脱氧核糖；一个脱氧核糖上连着___个碱基；DNA两条链之间相邻的碱基由_____连接，一条链中相邻碱基也是通过这个连接的吗？21或21或2氢键15'端3'3'5'5'不是DNA的结构——练习能否示意一个脱氧核苷酸？下面的可以，上面的不可以。根据序列：5’-TGCAGTC-3‘，写出互补链的序列。3’-ACGTCAG-5’课堂检测拓展1DNA分子的特性1稳定性①两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架③内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，

遵循碱基互补配对原则。2多样性长链中的碱基对的排列顺序千变万化。（有n对碱基对，理论上排列方式有4n

)DNA分子有多少种？4n3特异性每一个DNA分子具有特定的碱基（对）排列顺序。1个DNA分子含个碱基对,则排列顺序有种第一对碱基A---T第二对碱基A—TT---AG---CC---GG---CT---AC---GA—TT---AG---CC---GA—TT----AG---CC---GA—TT---AG---CC---G第三对碱基。。。。第n对碱基4nn三DNA分子中的相关计算根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G21.A1＋A2＝________________；G1＋G2＝________________。即：双链中A＝___，G＝___，

A＋G＝______＝______＝______＝__________________。T1＋T2C1＋C2TCT＋CA＋CT＋G1/2(A＋G＋T＋C)规律一：双链中嘌呤数=嘧啶数；（单链中不一定）

非互补碱基之和相等且为碱基总数的一半。四、DNA分子中碱基数量计算N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链

2链2.A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。A2＋T2G2＋C2四、DNA分子中碱基数量计算根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链

2链A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1===aaa（1）若1链则2链双链2.A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。A2＋T2G2＋C2规律二：互补碱基和之比，在单双链中相等，且互补碱基之和，在单双链中占比相等，简记为“补则等”。=A1+T1N1A2+T2=N2A+TN=C1+G1N1C2+G2=N2C+GN四、DNA分子中碱基数量计算根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链

2链（2）T1+G1=m

A1+C1m1规律三：非互补碱基和之比，双链互为倒数，

简记为“不补则倒”。四、DNA分子中碱基数量计算根据碱基互补配对原则：A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2N1N2NA1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链

2链3.若1链

1T2+G2

A2+C2=则2链

双链

T+G

A+C=四制作DNA双螺旋结构模型探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要：(1)代表磷酸的球形塑料片几个？(2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？(3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？(4)可组装出几种该DNA片段模型？202020410制作脱氧核苷酸二.DNA的结构探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型6种：1磷酸、2脱氧核糖、4种碱基磷酸脱氧核糖四种碱基准备材料：DNA初步水解产物是脱氧核苷酸(4种)DNA彻底水解产物是（6种）磷酸(1种)、脱氧核糖(1种)、碱基(4种)。

将制成的脱氧核苷酸模型连接成长链。制作脱氧核苷酸链二.DNA的结构探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型磷酸二酯键制作DNA平面结构模型：将两条链间的碱基连接。碱基互补配对原则

A

T

G

C

T

A

C

G制作脱氧核苷酸链二.DNA的结构探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型氢键

制作DNA空间结构模型：双手分别提起两端，拉直双链，向右旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋空间结构模型。制作脱氧核苷酸链二.DNA的结构探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型2.DNA双螺旋结构的主要特点1.DNA双螺旋模型的建构过程4.碱基数量的计算规律碱基互补配对原则：A--T，G--C内侧：碱基之间通过氢键连接外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接双链，双螺旋结构沃森、克里克于1953年构建出DNA双螺旋结构模型DNA双链中:A=T，G=C，A+G=T+C=50%DNA的结构3.DNA的结构特性稳定性、多样性、特异性课堂小结习题讲解教材52页—课后习题五、练习与运用1.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。判断下列相关表述是否正确。（1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基（）（2）在DNA的双链结构中，碱基的比例总是（A+G）/（T+C）=1。（）✔✔概念检测五、练习与运用概念检测2.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。12345678910胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片段思考：这个DNA片段有多少个游离的磷酸基团？2个五、练习与运用概念检测3.在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（）A.b≦0.5

B.b≧0.5

C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个

D.胞嘧啶为b(1/2a-1)个4.一条DNA单链的序列是5'-GATACC-3',那么它的互补链的序列是（）A.5'-CTATGG-3'B.5'-GATACC-3'C.5'-GGTATC-3'D.5'-CCATAG-3'CC习题讲解三维设计—白本+黄本知能演练·达标测评精练好题评价反馈1．1953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如何储存遗传信息④解释A、T、G、C的数量关系A．①③

B．②③C．②④

D．③④D2．某研究小组用如图所示的6种卡片，脱氧核糖和磷酸之间的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物、碱基对之间的连接物(代表氢键)若干，成功搭建了一个完整的DNA结构模型，模型中有4个T和6个G。下列有关说法正确的是 (

)A．碱基对之间的连接物(代表氢键)有24个B．代表胞嘧啶的卡片有4个C．脱氧核糖和磷酸之间的连接物有38个D．理论上能搭建出410种不同的DNA模型C

3．如图是DNA的一个片段示意图，下列相关叙述错误

的是

(

)A．该DNA片段的碱基对中具有10个氢键B．④的名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸C．图中核糖和磷酸分子交替连接构成基本骨架D．图中表示DNA的平面结构解析：该DNA片段中有2个A与T构成的碱基对，有2个G与C构成的碱基对，而每个A与T之间有2个氢键，每个G与C之间有3个氢键，因此该DNA片段的碱基对中具有10个氢键，A正确；④是由1分子的[①]胸腺嘧啶、1分子的[②]脱氧核糖、1分子的[③]磷酸组成的，因此④的名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，B正确；图中脱氧核糖和磷酸分子交替连接构成基本骨架，C错误；题图表示DNA的平面结构，D正确。C

4．下列关于双链DNA的叙述，错误的是

(

)A．一条链中A和T的数量相等，则互补链中A和T的数量也相等B．一条链中G为C的2倍，则互补链中G为C的1/2C．一条链中C∶T＝1∶2，则互补链中G∶A＝2∶1D．一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则互补链中A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3解析：根据碱基互补配对原则，双链DNA中，一条链中的A和T分别与互补链中的T和A配对，一条链中的G和C分别与互补链中的C和G配对，故一条链中A和T的数量相等，则互补链中A和T的数量也相等，一条链中G为C的2倍，则互补链中G为C的1/2，A、B正确；一条链中C∶T＝1∶2，则互补链中G∶A＝1∶2，C错误；双链DNA分子中，一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则互补链中A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，D正确。C

5．如图为DNA片段的结构图，请据图回答：(1)图甲是DNA片段的________结构，图乙是DNA片段的______________结构。解析：从图中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面结构，而乙表示的是DNA分子的立体(空间)结构。(2)填出图中部分结构的名称：②________________________、⑤___________________。解析：图中②表示的是一条脱氧核苷酸单链片段，而⑤表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。平面立体(或空间)一条脱氧核苷酸单链片段腺嘌呤脱氧核苷酸(3)从图中可以看出，DNA分子中的__________和________交替连接排列在外侧，构成基本骨架。解析：从图甲的平面结构可以看出：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架。(4)连接碱基对的⑦是________，碱基配对的方式如下：即__________与______________配对；_________与___________配对。解析：DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：A与T配对，G与C配对。脱氧核糖磷酸氢键A(腺嘌呤)T(胸腺嘧啶)G(鸟嘌呤)C(胞嘧啶)(5)从图甲可以看出，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________________结构。解析：根据图甲可以判断：组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。反向平行规则的双螺旋课时跟踪检测1．1953年沃森和克里克构建了DNA的双螺旋结构模型，推动了现代遗传学迅猛发展。如图是一个DNA分子的片段。下列叙述中错误的是 (

)A．图中②代表氢键B．DNA是规则的双螺旋结构C．图中①代表腺嘌呤(A)D．该DNA中含有4种脱氧核苷酸解析：由题图可知，DNA是规则的双螺旋结构，该片段含有A、G、C、T4种碱基，也就是含有4种脱氧核苷酸，碱基之间靠②氢键连接；依据碱基互补配对原则，①为鸟嘌呤。C

2．(2021·云南学业考试)DNA是由两条单链组成的，这两条单链按反向平行的方式盘旋成双螺旋。如果一条DNA单链的碱基序列是5′-AGCTAC-3′。那么它的互补链的序列是 (

)A．5′-AGCTAC-3′

B．5′-TGCTAG-3′

C．5′-TCGATG-3′

D．5′-GTAGCT-3′解析：由于DNA的两条单链按反向平行的方式盘旋成双螺旋，如果一条DNA单链的碱基序列是5′-AGCTAC-3′，则它的互补链的序列是3′-TCGATG-5′。故选D。D

3．(2021·河北邢台调研)下列有关真核细胞中核DNA分子的说法，错误的是 (

)A．每个DNA分子均含有两个游离的磷酸基团B．DNA分子中脱氧核糖一般能与两个磷酸分子相连C．磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架D．一条脱氧核苷酸链中，相邻的A、T碱基以氢键连接D

解析：核DNA分子的两条链的一端各有一个游离的磷酸基团，A正确；核DNA分子中，只有末端的脱氧核糖与一个磷酸分子相连，其余的脱氧核糖都与两个磷酸相连，B正确；磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架；碱基排列在内侧，C正确；一条脱氧核苷酸链中，相邻的A、T碱基以“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，氢键连接的是两条对应的脱氧核苷酸链上的互补碱基，D错误。4．(2022·海安中学期中)DNA分子具有多样性的原因是 (

)A．DNA是由4种脱氧核苷酸组成的B．DNA的分子量很大C．DNA具有规则的双螺旋结构D．DNA的脱氧核苷酸有很多种不同的排列顺序解析：DNA分子的多样性与碱基对的多种排列方式有关，作为双链的DNA分子都是由四种脱氧核苷酸构成的，空间结构为规则的双螺旋结构，而且相对分子质量都很大，为有机高分子化合物。D

5．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%。则以下分别表示甲、乙生物正确的是 (

)A．蓝细菌、变形虫

B．T2噬菌体、豌豆C．硝化细菌、绵羊

D．肺炎链球菌、烟草花叶病毒D

解析：甲生物核酸中嘌呤数不等于嘧啶数，说明该生物含有两种核酸或只含RNA，即甲生物是细胞类生物或RNA病毒；乙生物遗传物质中嘌呤数不等于嘧啶数，说明乙的遗传物质是RNA，可能是RNA病毒。蓝细菌属于原核生物，变形虫属于真核生物，都含有DNA和RNA，遗传物质是DNA，A错误；T2噬菌体只含有DNA一种核酸，嘌呤数＝嘧啶数，豌豆的遗传物质是DNA，嘌呤数＝嘧啶数，B错误；硝化细菌属于原核生物，绵羊属于真核生物，都含有DNA和RNA，遗传物质是DNA，C错误；肺炎链球菌属于原核生物，含有DNA和RNA，则嘌呤数≠嘧啶数，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，为单链结构，其嘌呤数≠嘧啶数，D正确。6．若某基因一条单链中(G＋T)/(A＋C)＝2/3，则其互补链中(G＋T)/(A＋C)＝ (

)A．2/3 B．3/2C．1 D．2解析：DNA分子是双链结构，而且遵循碱基互补配对原则即A＝T，G＝C。若一条单链中(G＋T)/(A＋C)＝2/3，则其互补链中(G＋T)/(A＋C)＝3/2。综合以上分析，B正确。B

7．下图为DNA分子中脱氧核苷酸的配对连接方式，其中正确的是

(

)B

解析：DNA分子由两条反向平行的单链盘旋而成，两条链之间通过碱基互补配对形成的氢键连接，一条链的相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。8．下列有关DNA的叙述，错误的是 (

)A．在一条脱氧核苷酸链中，A和T数量不一定相等B．在双链DNA分子中，若(A＋T)所占的比值是n，则每一条链中的该比值都是nC．若双链DNA分子中G—C碱基对的比例越高，则该DNA的耐热性越强D．含有700个碱基的双链DNA分子，其中的碱基对序列可能有4700种D

解析：碱基互补配对发生在双链之间，在一条脱氧核苷酸链中，A和T数量不一定相等，A正确；A1＋T1＝A2＋T2＝1/2(A＋T)，两条链所含的碱基总数相等，因此在双链DNA分子中，若(A＋T)所占的比值是n，则每一条链中的该比值都是n，B正确；G与C之间为三个氢键，A与T之间为两个氢键，所以若双链DNA分子中G—C碱基对的比例越高，则氢键越多，该DNA的耐热性越强，C正确；含有700个碱基(350个碱基对)的双链DNA分子，其中的碱基对序列可能有4350种，D错误。9．在制作DNA双螺旋结构模型活动中，可采用不同形状的纸片分别代表脱氧核糖、磷酸和不同碱基，用订书针作为连接物。现要制作一个包含4种碱基、15个碱基对的DNA分子模型。下列叙述错误的是 (

)A．制作时要用到6种不同形状的纸片B．制作时共用到90张纸片C．制作时用到相同形状的纸片最多为30张D．若该模型中有5个腺嘌呤，则需要68个订书针D

10．如图1～4是DNA双螺旋结构模型的建构过程，据图回答下列相关问题。(1)图1中的物质是组成DNA的基本单位，与组成RNA的基本单位相比，两者成分方面的差别是__________________________________________________________________________________________________。解析：

DNA与RNA相比，成分方面的主要区别是DNA中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是T，而RNA的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是U。

图1物质中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是T；而组成RNA的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是U(2)图3中的氢键用于连接两条脱氧核苷酸链，DNA中________(填“G—C”或“A—T”)碱基对越多，DNA耐高温的能力越强。解析：C与G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，DNA中氢键越多，DNA越稳定。(3)一般来说，RNA病毒比DNA病毒更容易发生变异，请结合图4和有关RNA的结构说明其原因：_______________________________________。解析：一般来说，RNA是单链结构，DNA是双螺旋结构，因此DNA稳定性较单链RNA更强。G—CDNA的双螺旋结构较RNA单链结构更稳定(4)图4所示的DNA片