人教版高中生物必修二讲义：DNA分子的结构

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)

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

3.制作模型

⑴制作原理：DNA的脱氧核甘酸双链反向平行，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，碱茶互补配对。

(2)制作程序：

①制作若干个磷酸、脱氧核糖和碱基

［整合

②若干个脱氧核量酸

1连接

③脱氧核甘酸链

［两条

@DNA分子的平面结构

［旋转

⑤DNA分子立体结构

［合作探讨］

探讨/：写出脱氧咳甘酸的化学元素组成、结构和种类。

提示：脱氧核甘酸的基本组成元素是C、H、0、N、P,每一分子脱氧核昔

酸又是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖构成的，由于碱基的不

同，脱氧核甘酸有4种。

探讨2：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什么？

提示：磷酸和脱氧核糖、碱基对、氢键、碱基互补配对原则。

［思维升华］

理清DNA分子结构层次

基本组成元素：C、H、0、N、P

基本组成物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基

基本组成单位：脱氧核昔酸（4种）

DNA单链：脱氧核甘酸链

DNA双链

I

空间结构：DNA分子双螺旋结构

1.下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分

子结构构建方面的突出贡献的说法中，正确的是（）

A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像

B.沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型

C.查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系

D.富兰克林和查哥夫发现A的量等干T的量、C的量等干G的量

【解析】根据发展史可知，沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构

模型。

【答案】B

2.在制作DNA双螺旋结构模型时，如图为两个脱氧核甘酸的模型，其中

圆圈代表磷酸。下列说法中正确的是（）【导学号：】

A.方形可能代表A、T,C、U四种含氮碱基

B.两个圆圈可用曲别针（代表化学键）连接，以形成DNA的单链

C.曲别针（代表化学键）应该连接在一个核甘酸的五边形和另一个核甘酸的

圆圈上

D.如果两个脱氧核甘酸分别位于链的两侧，两个模型方向相同

【解析】方形代表含氮碱基，在DNA中有A、T、C、G四种，没有U,

A错误；DNA中一个核甘酸的五边形和另一个核苔酸的圆圈相连接以形成DNA

单链，而不是两个圆圈之间，B错误、C正确；两条DNA单链的位置关系是反

向平行，D错误。

【答案】C

DNA分子的结构

识读DNA分子的平面结构，并填充下面表格中有关内容:

基本组成元素C、H、0、N、P

组成物质①磷酸,②脱氧核糖,③碱基

基本组成单位④脱氧核昔酸,共4种

由两条链按反向平行

整体结构

方式盘旋成双螺旋结构

外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接组成基本骨架

结构碱基之间通过氢键连接；遵循碱基互补配对原则,即

特点内侧A（腺喋吟）一定与⑧胸腺嗑噬配对,C（胞喀唾）一定与⑥

鸟噪吟配对

［合作探讨］

探讨/：在一个双链DNA分子中，脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的数量比例

关系如何？

提示：脱氧核糖：磷酸：碱基=1：1：1。

探讨2：已知A-T之间有2个氢键，G—C之间有3个氢键，有什么特点的

DNA分子相对稳定？

提示：G—C对数越多，DNA分子越稳定。

探讨3：在整个双链DNA分子中，噪吟总数是否等于嗒噬总数？在DNA分

子一条单链中呢?

提示：整个双链DNA分子中，噤吟总数等于喀噫总数，因为A=T,G=C,

所以A+G=T+C。在DNA分子一条单链中，上述关系一般不成立。

f思维升华］

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

ATGCA+CA+G

T=A=1;C=G=1;

A+T

(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.DNA分子中碱基的相关计算

(1)基本规则：

①碱基互补配对原则为A与T配对，G与C配对。

②总的碱基数量为两条单链的碱基之和。

(2)计算规律

规律一：DNA双捱中的两条互补链的碱基数相等，任意两个不互补的碱基

之和恒等，占碱基总数的50%,即A+G=T+C=A+C=T+G=5()%。

结论：DNA中非互补碱基之和总相等。

A+CA+G

规律二：DNA双链中的一条单链的〒彳的值与其互补链的不彳的值互为

JLIJII

倒数关系。

结论：DNA两条链间非互补碱基和之比互为倒数。

A4-TA+T

规律三：DNA双链中，一条单链的不7的值与其互补链的右下的值是相

Ci十C(J-TC

等的，也与整个DNA分子中的不工不的值相等。

G十C

结论：在同一DNA中，双链和单链中互补碱基和之比相等。

规律四：DNA一条链中A占的比例为s,另一条链中A占的比例为s,则

整个DNA分子中A占的比例为(”|+他)/2。

结论：某碱基占双链DNA碱基总数的百分比数等于相应碱基占相应单链比

值和的一半。

1.某双链DNA分子中，鸟噪吟与胞嚏咤之和占全部碱基的54%,其中a

链的碱基中，22%是腺噪吟，28%是胞嗜咤，则0链中胞喑咤占整个DNA分子

碱基的比例是（）

A.13%B.26%

C.27%D.28%

【解析】整个DNA中的G+C占整个DNA碱基总数的54%,则a犍上

的G+C占该链碱基总数的比例也为54%,又知。链中胞喀。定占该链碱基总数比

为28%,则a链中G占该链的比例为54%-28%=26%,则与之互补的。链中胞

喀唉占p链碱基总数的比例也为26%,而p链碱基总数为双链DNA总碱基数的

一半，由此推出。链中胞喀唯占DNA分子总碱基的比例为：26%/2=13%0

【答案】A

2.在一个DNA分子的一条链匕腺喋吟比鸟喋吟多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，胸腺嗑咤占该链上碱

基数目的（）【导学号：】

A.44%B.24%

C.14%D.28%

【解析】画出DNA分子简图（如图所示）。依题意，列出等量关系：

（AI-GI）/GI=40%-*AI=1.4Gi①，

而在整个DNA分子中：

（Ai+Gi）/200=24%fAI+GI=48②，

联立①、②得：Ai=28o

整个DNA分子中AI=T2,因此正确答案是D。

【答案】D

1.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.相邻脱氧核甘酸之间通过化学键③连接起来

D.从碱基上看，缺少的碱基是T

【解析】图中所示a表示的是一个完整的脱氧核甘酸；图中与五碳糖直接

相连的碱基只有1个；③表示的是磷酸二酯键，相邻的脱氧核甘酸通过此键相连

接；脱氧核苔酸中的碱基共有4种，即A、G、C、To

【答案】A

2.如图是一个DNA分子的片段，从图中不能得到的信息是()

A.DNA是双螺旋结构

B.碱基严格互补配对

C.喋吟数等于喀喔数

D.两条脱氧核甘酸链反向平行

【解析】由图示可以看出，DNA是双螺旋结构，且两条链之间碱基严格

互补配对，即喋吟数等于喀唉数；从图中不能看出两条链的方向。

【答案】D

A+G

3.DNA分子的一条单链中〒工不=0.4,上述比例在其互补链和整个DNA

分子中分别是()

A.0.4,1B,2.5,1

C.0.4,0.4D.0.6,1

A+G

【解析】可直提套用推论：DNA分子的一条单链中〒钎=a,上述比例

JLI

在其互补链和整个DNA分子中分别是:和I。

a

【答案】B

4.某DNA分子中，胞喀咤与鸟喋吟共占碱基总量的46%,其中一条链上

腺喋吟占此链碱基总数的28%,则另一条链上腺嘎吟占此链碱基总数的百分比为

()

A.46%B.26%

C.54%D.24%

【解析】假设该DNA分子的两条链分别为H链和L链。根据碱基互补配

对原则，列出：

(GH+CH)%=(CL-GL)%=总(G+。％,故GL+CI=46%o

同理,(AH+TH)%=(AL+TL)%—KA+T)%,即AL+TL=54%,

AH=TL=28%,故AL=54%-28%=26%o

【答案】B

5.在一个双链DNA分子中，碱基总数为〃?，腺噪吟碱基数为小则下列有

关叙述不正确的是（）

A.脱氧核昔酸数=磷酸数=碱基总数=〃7

3/7/——2n

B.碱基之间的氢键数为y2

C.一条链中A+T的数量为〃

D.G的数量为m—n

【解析】DNA分子的组成单位是脱氧核昔酸，由1分子磷酸，1分子脱

氧核糖与1分子含氮碱基组成；DNA分子中的碱基按照碱基互补配对原则进行

配对，其中G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，所以该DNA

〃2-2〃3/27-2〃

分子中氢键数为：2〃+二一X3=:一；该DNA分子中，A=T=〃，A+T

=2/7,所以一条链中A4-T=/?o该DNA分子中G的数量为