DNA的结构-2025-2026学年高一下生物人教版必修2

第3章基因的本质人教版高中生物必修2第2节DNA的结构DNA的基本单位脱氧（核糖）核苷酸OCH2HHHOHHH1′2′3′4′5′碱基P(A、G、C、T)1分子的脱氧核糖、1分子的磷酸和1分子含氮的碱基。成分腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)碱基的种类DNA的基本单位脱氧（核糖）核苷酸的种类AOCH2HHHOHHH1′2′3′4′5′P腺嘌呤脱氧核苷酸G鸟嘌呤脱氧核苷酸OCH2HHHOHHH1′2′3′4′5′PT胸腺嘧啶脱氧核苷酸OCH2HHHOHHH1′2′3′4′5′PC胞嘧啶脱氧核苷酸OCH2HHHOHHH1′2′3′4′5′P1951年，剑桥大学的科学家通过数据分析得知，相邻脱氧核苷酸之间的聚合方式——脱水缩合。p=OOHO碱基3′2′1′4′CH2OOHHHHHH5′p=OHOOHO碱基3′2′1′4′CH2OHHHHH5′OHOHH2O磷酸二酯键脱氧核苷酸间的连接DNA结构模型的构建1953年时间美国生物学家沃森(J.D.Watson，1028—)英国物理学家克里克(F.Crick，1916-2004)科学家图中(左)为沃森，(右)为克里克1.物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林利用X射线衍射技术获得了DNA衍射图谱。DNA呈现“X”形DNA呈螺旋结构推断DNA结构模型的构建弹簧衍射图谱DNA结构模型的构建2.克里克进行了一番数学和物理推导后发现，当不止一条螺旋链相互缠绕，就会形成干涉导致第四级层线的相消!DNA是不止一条链的螺旋结构DNA结构模型的构建对比维度DNA分子结构特点双螺旋结构特点三螺旋结构特点稳定性结构稳定极高(负电分散，结构稳定)极差(负电互斥，易解体)含水量高磷酸在外侧，吸引大量水分子。结构舒展，能容纳大量水。磷酸被包在中间，接触不到水。结构高度压缩，水难以进入。DNA是双螺旋结构，你能构建出几种可能的模型?DNA结构模型的构建方案1：碱基排列在内侧方案2：碱基排列在同侧方案3：碱基排列在外侧3.组成DNA分子的脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性，细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中。据此你可以得出什么结论？

排列在双链DNA分子的外侧，

排列在内侧。DNA结构模型的构建脱氧核糖和磷酸基团碱基4.嘌呤碱基是双环化合物，嘧啶碱基是单环化合物（如图所示），而DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm，据此推测位于DNA内部的碱基如何配对？并作出假说。嘌呤与嘧啶配对。假说一：A与T配对，

G与C配对；假说二：A与C配对，

G与T配对。DNA结构模型的构建5.查哥夫碱基数据表结论：DNA中碱基配对方式，

配对

，

配对。DNA结构模型的构建来源碱基的相对含量腺嘌呤A鸟嘌呤G胞嘧啶C胸腺嘧啶T人30.919.919.829.4牛27.922.722.127.3酵母菌31.318.717.132.9结核分枝杆菌15.134.935.414.6A与TG与CDNA结构模型的构建一个碱基上的H原子和与之配对的碱基上的电负性强的N原子或O原子间存在一定的吸引力，形成氢键。6.富兰克林拍摄的衍射图谱翻转180°后与未翻转的相同DNA结构模型的构建DNA的两条链是反向平行的关系翻转180°反向”含义的理解：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作

，与磷酸基团相连的碳叫作

。DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作

，另一端有一个羟基(—OH)，称作

。DNA的两条单链走向

，从双链的一端开始，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链则是从3′端到5′端的。1′－C5′－C5′端3′端相反1.请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。（1）DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？（2）DNA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？（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？两条

这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构是由脱氧核糖和磷酸组成它们排列在DNA的外侧碱基通过氢键连接成碱基对，A一定与T配对，G一定与C配对。它们位于DNA的内侧DNA结构模型的构建DNA分子由两条

平行的脱氧核苷酸长链盘绕形成双螺旋结构。DNA分子中的

和

交替连接排在

，构成基本骨架，

排列在内侧。两条链上的碱基通过

连接形成碱基对，它的组成有一定的规律，

原则。5’3’5’3’DNA的结构特点反向脱氧核糖磷酸外侧碱基氢键碱基互补配对DNA分子双螺旋结构主要特点:(1)DNA分子是由

组成的,这两条链按

方式盘旋成

。(2)DNA分子中的

和

交替连接，排列在外侧,构成

;碱基排列在

。(3)两条链上的碱基通过

连接成

，并且碱基配对有一定的规律:A(腺腺呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟腺呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做

。两条链反向平行双螺旋结构脱氧核糖磷酸基本骨架内侧氢键碱基对碱基互补配对原则DNA结构模型的构建克里克沃森帮助理解晶体学原理帮助理解生物学内容合作研究威尔金斯和其同事富兰克林的DNA衍射图谱的有关数据分析尝试搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，都被否定。DNA呈螺旋结构1951年秋天，当时认识：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含A、T、C、G4种碱基。构建过程DNA结构模型的构建1952年，从查哥夫那得到信息：DNA中，A＝T，G＝C①将碱基安排在双链螺旋内部；②脱氧核糖—磷酸骨架安排在外部；③A与T配对，G与C配对；④DNA两条链的方向相反。A－T与G－C具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径，能够解释A、T、G、C的数量关系。该模型与X射线衍射照片比较重新构建1953年，撰写论文发表，1962年获诺贝尔生理学或医学奖。该模型与推算出的DNA双螺旋结构相符发现1962年诺贝尔生理学与医学奖富兰克林于1958年因卵巢癌去世，无缘诺贝尔奖。威尔金斯克里克沃森(1)威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微照片(

)(2)查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系(

)(3)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法(

)××√判断1．下列关于DNA结构模型构建的叙述，错误的是(

)A．查哥夫提供的信息为模型的构建提供了重要依据B．根据DNA衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构C．沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，认为磷酸和脱氧核糖排列在外部，碱基排列在内部，且A与T配对，G与C配对D．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的CDNA结构

1.你能说出图中1～10的名称。2.一个DNA分子含有几个游离的磷酸基团？胞嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸一条脱氧核苷酸链的片段碱基对氢键3.

DNA的外侧由什么组成？所有DNA的这部分都相同吗？这体现了什么特性？DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接而成；相同；稳定性外部稳定的基本骨架、内部碱基对稳定、空间结构稳定。4．DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？44000多样性5．为什么可以利用DNA指纹来识别身份？这体现了什么特性？特异性两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。(1)DNA中碱基数＝磷酸数＝核糖数(

)(2)含有G、C碱基对比较多的DNA热稳定性较差(

)(3)DNA分子中的每个磷酸均与2个脱氧核糖连接(

)(4)磷酸与脱氧核糖交替连接，构成DNA的基本骨架(

)(5)DNA一条链上相邻的两个碱基通过氢键相连(

)××√判断××2．如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是(

)A．①为3′端，⑥为5′端B．DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、H、O、N、PC．一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过氢键相连D．若该分子中G—C碱基对比例高，则热稳定性较高D3．用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如表所示，下列说法正确的是(

)卡片类型脱氧核糖磷酸碱基ATGC卡片数量10102332A.最多可构建4种脱氧核苷酸，5个脱氧核苷酸对B．构成的双链DNA片段最多有12个氢键C．搭建的DNA模型中有2个游离的磷酸基团D．最多可构建44种不同碱基序列的DNA片段C根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。请据此完成以下推论：1.A1＋A2＝_______；G1＋G2＝_________。即：双链中A＝___，G＝___，

A＋G＝______＝______＝______＝__________________。T1＋T2C1＋C2A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链

2链TCT＋CA＋CT＋G1/2(A＋G＋T＋C)规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。双链DNA碱基数目的相关计算规律

2.A1＋T1＝_________；G1＋C1＝________。A2＋T2G2＋C2规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。=A1+T1N1A2+T2=N2A+TN=C1+G1N1C2+G2=N2C+GNN1N2N根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。请据此完成以下推论：双链DNA碱基数目的相关计算规律

A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链

2链即两者的关系是_____________。3.若

，则

=T1+G1=m

A1+C