高中生物 第3章 第2节 DNA的结构学案 新人教版必修第二册

第2节DNA的结构

学习目标

1.总结DNA结构的主要特点，初步形成遗传物质结构与功能相统一的观点。(生命观

念)2.尝试制作DNA分子的双螺旋结构模型，领悟模型方法在科学研究中的作用。(科学

探究)

软目⑥®q圆

一、DNA双螺旋结构模型的构建

威尔金斯和富兰克林DNA的结构单位：4种脱氧核甘酸，

提供的DNA衍射图谱分别含有A、T、C、G四种碱基

I_______।i—

i

沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构

1

尝试建［双螺旋

立模型1三螺旋

1

失败r查哥夫提出DNA分

I，厂1子中A=T,G=C

重新建构模型：磷酸一脱氧核糖骨架在处，

碱基在内，且让A与工配对，G与&配对

-I-

形成DNA双螺旋结构模型

二、DNA的结构

1.双螺旋结构的特点

(l)DNA是由两条链构成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

(2)DNA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。碱基配对具有一定的规律：上一定与T配

对，虫一定与C配对。碱基之间这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。

2.写出下图中各部分的名称

5'3'

①胸腺喀咤⑴;②脱氧核糖;③磷酸;④碱基对;⑤腺喋吟(A)；⑥鸟喋吟(G)；⑦胞

口密端

三、制作DNA双螺旋结构模型

1.目的要求

(1)通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。

(2)进一步理解和掌握DNA的结构。

(3)理解碱基互补配对原则。

2.材料用具：曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物品,

都可用作模型制作的材料。

3.制作DNA双螺旋模型。

》仍合❿福袋碘重拓展•破能力.

知识点一DNA的结构剖析

■深化旗展难点深度剖析

1.利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA的结构

五种四种三种小二条一种空

————

元素碱基分子K链间结构

J___.....J....一……一…一J.

C、H、0、：•A.G、・脱氧核糖、'脱氧核并规则的双

N、P：C.T磷酸、碱基七酸双链螺旋结构

2.解读DNA结构模型的三个关键

每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个，

这一端称为5'端；

A—T碱基对之间有两个氢键，G—C碱基对之

(脱间氧有核三糖个数氢=键磷；酸数=含氮碱基数

’单链中相邻碱基通过脱氧核糖一磷酸一脱

⑵­氧核糖连接；

.互补链中相邻碱基通过氢健相连

f氢键：连接互补链中相邻的碱基；

(3)|化学键磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核

［甘酸的脱氧核糖和磷酸

3.DNA的特性

(1)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)稳定性：①DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；②两条链间碱基互补配对

的方式不变。

(3)多样性：不同DNA中脱氧核甘酸的数量不同，排列顺序多种多样。〃个碱基对构成

的DNA分子中，排列顺序有4"种。

［典题⑥关命题热点突破

1.(2019•滨州高一检测)下列关于DNA结构的叙述，不正确的是()

A.每个DNA中通常都含有四种脱氧核甘酸

B.DNA的两条链反向平行

C.DNA两条链上的碱基以氢键相连，A与T配对，G与C配对，且A—T之间有两个氢

键

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。通常情况下，DNA分子中每个脱氧核糖上连接两个磷酸和一个碱基，位于

两条链两端的脱氧核糖连接着一个磷酸和一个碱基，D错误。

2.下图表示某同学在制作DNA双螺旋结构模型时，制作的一条脱氧核甘酸链，下列表

述不正确的是()

A.能表示一个完整脱氧核甘酸的是图中的a或b

B.图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个

C.相邻脱氧核昔酸之间通过化学键②连接起来

D.从碱基上看，缺少的碱基是T

解析：选A。题图中只有a表示的是一个完整的脱氧核甘酸，A错误；题图中与五碳糖

直接相连的碱基只有.1个，B正确：②表示的是磷酸二酯键，相邻的脱氧核甘酸通过此键相

连接，C正确；脱氧核甘酸中的碱基共有4种，即A、G、C、T,D正确。

知识点二DNA中的相关计算

［深化❿展

结合DNA双螺旋结构模型的特点，归纳DNA中的有关计算规律。

A丁GC

1111

1111

-!~~：——!——；—2链

TACG

1.以DNA双链为研究对象时碱基数量的关系

(DA、T、G、C的关系：A=T,G=C。

⑵非互补碱基和之比：(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1。

结论：DNA中非互补碱基之和相等。

2.以DNA单链为研究对象时碱基数量的关系

(1)AI=T2,G1=C2,C1=G2,TI=A20

⑵若1链中(Ai+Gj/⑴+G)=血则2链中(A2+G2)/12+C2)=l/他

结论：两链间非互补碱基和之比互为倒数。

3.DNA双链和单链中碱基数量的关系

⑴若双链DNA中的一条链上A1+T尸点,则

Ai=T2

=AI+TI=A2+T2=祝，所以A+T=

TI=A2

Al+Az+Tl+Tz成+成

2=痰°

结论：在同一DNA中，单链中某互补碱基之和所占的比例与双链中该互补碱基之和所

占的比例相等。

⑵若1链中4所占比例为例2链中A2所占比例为弱,则整个DNA中A所占比例为（％

+粉/2。

结论：某碱基占双链DNA碱基总数的比例等于相应碱基占相应单链比例之和的一半。

匚典题颌关,命题那点突破

3.在双链DNA中，有关四种碱基的关系，下列等式中错误的是（）

C.A+G=T+CD.A+T=G+C

答案：D

4.若一个双链DNA的G占整个DNA碱基的27%,并测得DNA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碱基的27%,据碱基互补配对原则可知，G=C=27%,G+C=

54%,那么A+T=l—54%=46%,又因为它的任何一条链中A+T=46%,其中一条链中的人=

18%,则此链中T=46%-18%=28%,另一条链中A=28%,C符合题意。

5.某DNA中，胞嗡噬与鸟喋岭共占碱基总数的46%,其中一条链上腺噂吟占此链碱基

总数的28%,则另一条链上腺喋吟占此链碱基总数的百分比为（）

A.46%B.26%

C.54%D.24%

解析：选B。假设这段DNA中分为H链和L链，据碱基互补配对原则可知（G“+C“）％=（G

+0）%=总（G+C）%,故G.+G=46%；同理，（如+4）%=仇.+））％=总依+>%,即AI.+TI.

=54%,AM=TL=28%,故AL=54%—28%=26虬B符合题意。

技:法:点:拨

DNA中的碱基计算

解答此类问题分三步

第一步：（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。

⑵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。

第二步：画一个DNA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。

历典题•提素养♦

［随堂检测］

1.下面是4位同学拼制的DNA部分平面结构模型，正确的是（）

解析：选Co脱氧核甘酸之间的连接点是在一个脱氧核甘酸的磷酸和另一个脱氧核甘

酸的脱氧核糖之间，A、B错误；磷酸分别与两个脱氧核糖的5号、3号碳原子相连，C正

确，D错误。

2.下图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(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T”

C.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”

解析：选C。题图中有三处错误，错误一：组成DNA分子的五碳糖应该是脱氧核糖，所

以题图中的核糖应改为脱氧核糖；错误二：碱基应为A、T、G、C四种，图中的U应改为

T；错误三：单链中脱氧核甘酸之间的连接形式不应该是磷酸与磷酸相连，而是磷酸与脱氧

核糖相连。

3.(2019•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A：C：T：G为1：2：3：4,则该模型中四种碱基模型的比例应为()

A.1：2：3：4B.3：4：1：2

C.1：1：1：1D.2：3：2：3

解析：选D。DNA双链中A与T配对，C与G配对，所以己知比例的这条链上的A(T)数

量与另一条链上的T(A)数量相等，C(G)数量与另一条链上的G(C)数量相等，故另一条链中

A、C、T、G数量之比为3：4：1：2,两比值对应相加，即得到整个DNA双链中四种碱基数

量的比例为2：3：2：3,D符合题意。

4.(2019•济宁高一检测)某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%,其中一条链⑸

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中A+T占整个DNA碱基总数的44%,根据碱基互补配对原则可

知，A=T、G=C,所以A=T=22%,则G=C=50%—22%=28%。又已知-一条链(a)上的G占该

链碱基总数的21乐即&=21%,在双链DNA分子中，G=（Gi+Gj/2,故互补链（b）上G?=2G

—Gi=35%,则G2占双链碱基总数的比例为35%/2=17.5%»

5.（2019•烟台高一检测）下图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题：

（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］o

（3）从图中可以看出DNA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：与配对；

与配对。

（5）从图甲中可以看出组成DNA的两条链的方向是的，从图乙可以看出组成

DNA的两条链相互缠绕成规则的结构。

解析：（1）题图甲表示DNA的平面结构，图乙表示DNA的立体（空间）结构。（2）题图中2

表示一条脱氧核甘酸单链片段，而5表示腺噂吟脱氧核甘酸。（3）从题图甲的平面结构可以

看出，DNA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）DNA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。（5）根据题图甲可以

判断：组成DNA的两条脱氧核甘酸链是反向平行的；从题图乙可以看出组成DNA的两条脱氧

核甘酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。

答案：（1）平面立体（或空间）（2）一条脱氧核甘酸单链片段腺喋吟脱氧核甘酸

（3）脱氧核糖磷酸（4）氢键A（腺喋吟）T（胸腺嗓噬）G（鸟喋吟）C（胞n密咤）（5）反

向平行双螺旋

［课时作业］

A级•合格考通关区

1.（2019•连云港高一检测）脱氧核甘酸的正确组成图示应为图中的（）

CT口

AB

CD

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，D正确。

2.某同学制作的碱基对模型如下图所示，下列对其叙述正确的是（）

A.模型中的圆圈表示磷酸基团

B.模型中的五边形表示核糖

C.模型中的A和T之间的双线表示磷酸二酯键

D.模型中的A表示腺首

答案：A

3.DNA的基本骨架是（）

A.磷脂双分子层

B.规则的双螺旋结构

C.由脱氧核糖和磷酸交替连接而成

D.碱基的连接

解析：选C。脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA的基本骨架，C符合题

后、O

4.（2019•西安高一检测）由1对氢键连接的脱氧核甘酸，已查明它的结构中有1个腺

噂吟，则它的其他组成成分应是（）

A.3个磷酸、3个脱氧核糖和1个胸腺嚏咤

B.2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胞喀咤

C.2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胸腺喀咤

D.2个磷酸、2个脱氧核糖和1个尿喘咤

解析：选C。根据碱基互补配对原则可知，A=T、C=G,则这一对氢键连接的脱氧核

甘酸可表示为〜回%,可见它的其他组成成分应是2个磷酸、2个脱氧核糖和1个

胸腺喀咤，C符合题意。

5.下表为生物学家在分析大麦、果蝇、猪、牛和人等生物DNA碱基比例时得到的结

果:

生物的种类大麦果蝇猪牛人

A+T

1.211.371.431.311.52

G+C

根据上表，可获得的最恰当的结论是（）

A.DNA具有特异性

B.DNA具有多样性

C.DNA具有遗传性

D.DNA具有特异性和多样性

A+T

解析：选D。在双链DNA中，A=T,G=C,但的值因生物种类的不同而不同，每一

U-rC

种生物都有其特定的比值，这就构成了DNA的特异性；不同生物，其比值又不同，这就构

成了DNA的多样性。

6.（2019•湖南益阳期末）下列四个双链DNA中稳定性最差是（）

A.G-C—T-A一A-A一C-C-…一T一T-A-C—G,其中A占25%

B.G—C—T—A—A—C—C----T—T—A—C—G—A,其中T占30%

C.G—C—A—A—C—C-----T—T—A—C—G—T—A,其中G占25%

D.T-A-A-A-C-C-…一G-C-T-T-A-C-G,其中C占30%

解析：选B。DNA中的G、C碱基对的比例越高，该DNA越稳定。由题可知，A项DNA中

A=25%,则G=C=25%；B项DNA中T=30%,因此G=C=20版C项DNA中G=C=25%；D项

DNA分子中G=C=30%,故B项的双链DNA分子稳定性最差。

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甘酸组成分

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%U

B.22%A,32%C,17%G,29%U

C.22%A,32%C,17%G,29%T

D.38%A,12%C,12%G,38%T

解析：选C。双链DNA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,且DNA中不含有碱基U,C符合题意。

8.下列与生物体内核酸分子功能的多样性无关的是（）

A.核甘酸的组成种类B.核甘酸的连接方式

C.核甘酸的排列顺序D.核甘酸的数量

解析：选B。核酸包括DNA和RNA,两种物质的功能不同。DNA由4种脱氧核昔酸组成,

RNA由4种核糖核甘酸组成，A不符合题意；核甘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，C、D不符合题意；组成核酸的核

甘酸分子之间都是通过磷酸二酯键连接的，B符合题意。

9.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：

（D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分别代表和

O0n

ABC碱基

（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。

E>23CHS

（3）请画出含三个脱氧核甘酸的DNA单链图。

解析：（D通常用圆圈表示磷酸，用五边形表示脱氧核糖，而4种碱基的形状各不相

同。（2）G和C之间是通过3个氢键连接，A和T之间是通过2个氢键连接。（3）画图时要注

意：脱氧核糖的1号碳原子上连碱基，5号碳原子上连磷酸，3号碳原子上连另一个脱氧核

甘酸的磷酸。

答案：（1）磷酸脱氧核糖

⑵

10.已知多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA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，请据表回答下列问题：

生物ATCG

甲25351921

乙31311919

（D从生物的碱基比例来看，它的DNA的结构应为链，是极少数

病毒才具有的。

（2）从生物的碱基比例来看，它代表着大多数生物种类DNA的结构，其碱基构

成特点为»

解析：双链DNA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=T,G=C,若AWT,GWC,则说明该DNA不是双链，而是单链。

答案：（1）甲单（2）乙A=T、G=C

15级•等级考拟战区

11.（2019•山东师大附中学模拟）2017年7月，科学家们揭开了关于染色质中DNA的

世纪之谜，首次在人类活细胞的细胞核中实现了3D基因组成像。这项研究可能有助于改写

DNA结构的教科书模型。下列关于DNA结构的叙述，错误的是（）

A.组成DNA的碱基排列在内侧，互补链间的碱基配对有一定的规律性

B.脱氧核甘酸的数目和排列顺序决定了DNA的多样性

C.双链DNA中，若一条链的G：T=1：2,则另一条链的C：A=2：1

I）.沃森和克里克研究DNA结构时，运用了建构物理模型的方法

答案：C

12.在含有四种碱基的DNA片段中，有腺喋吟a个，占该片段全部碱基的比例为公则

下列有关叙述正确的是（）

A.6W0.5

B.栏0.5

C.胞喀咤为a（l/26-l）个

D.胞嗑咤为6（l/2a-l）个

解析：选C。由题意可知，该DNA片段中含有A、G、C、T四种碱基。在双链DNA中A

=T,所以灰0.5,不可能等于0.5,A、B错误；在