1、1/10第第 2 2 节节DNA 的结构的结构课标内容要求课标内容要求核心素养对接核心素养对接概述概述 DNA 分子是由四分子是由四种脱氧核苷酸构成的种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补通常由两条碱基互补配对的反向平行长链配对的反向平行长链形成双螺旋结构形成双螺旋结构，碱基碱基的排列顺序编码遗传的排列顺序编码遗传信息。信息。1.生命观念：说明生命观念：说明 DNA 双螺旋结构模型的特点。双螺旋结构模型的特点。2科学思维：思考在科学思维：思考在 DNA 分子中碱基的比例和数分子中碱基的比例和数量之间的规律量之间的规律，总结有关碱基计算的方法和规律。总结有关碱基计算的方法和规律。3科学探究科学探
2、究：动手制作模型动手制作模型，培养观察能力培养观察能力、空间空间想象能力、分析和理解能力。想象能力、分析和理解能力。一、一、DNA 双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建1构建者：构建者：沃森和克里克沃森和克里克。2构建过程构建过程3新模型的特点及意义新模型的特点及意义(1)特点特点：AT 碱基对与碱基对与 GC 碱基对具有相同的形状和直径碱基对具有相同的形状和直径，这样组成这样组成的的DNA 分子具有分子具有恒定的直径恒定的直径。(2)意义意义能解释能解释 A、T、G、C 的数量关系。的数量关系。能解释能解释 DNA 的的复复制制。模型与模型与 X 射线衍射照片完全相符。射线衍射照片完全相
3、符。二、二、DNA 的结构的结构2/101平面结构平面结构基本组成元素基本组成元素组成物质组成物质基本组成单位基本组成单位DNAC、H、O、N、P碱基碱基，脱氧核糖脱氧核糖，磷酸磷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸，共共 4 种种两条链两条链反向反向平行平行2.空间结构空间结构(1)名称：名称：双螺旋双螺旋结构。结构。(2)特点：特点：整体结构整体结构由两条链按由两条链按反向平行反向平行方式盘旋成双螺旋结构方式盘旋成双螺旋结构结构特结构特点点外侧外侧(基本骨架基本骨架)由由脱氧核糖脱氧核糖和和磷酸磷酸交替连接交替连接内侧内侧碱基之间通过碱基之间通过氢键氢键连接连接；遵循遵循碱基互补配对碱基互补配对原则原则
4、，即即T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)一定与一定与腺嘌呤腺嘌呤配对配对，C(胞嘧啶胞嘧啶)一定一定与与鸟嘌呤鸟嘌呤配对配对判断对错判断对错(正确的打正确的打“” ，错误的打错误的打“”“”)1沃森和克里克在构建沃森和克里克在构建 DNA 双螺旋结构模型过程中双螺旋结构模型过程中，碱基配对方式经历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。了相同碱基配对到嘌呤与嘧啶配对的过程。()2 组成组成 DNA 分子的基本单位是分子的基本单位是 4 种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸， 其中所含的碱基是其中所含的碱基是 A、 U、G、C。()3/103在在 DNA 分子中一定存在如下关系：分子中一定存在如下关系：C
5、T，AG。()4双链双链 DNA 分子中的每个磷酸都与分子中的每个磷酸都与 2 个五碳糖连个五碳糖连接接。()答案答案12提示提示：U(尿嘧啶尿嘧啶)只在只在 RNA 中含有中含有，DNA 中含有的是中含有的是 T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)。3提示提示：在在 DNA 分子双链上分子双链上，A 和和 T 配对配对，C 与与 G 配对配对，一定存在一定存在的关系：的关系：AT，GC。4提示：提示：双链双链 DNA 分子中大多数磷酸与分子中大多数磷酸与 2 个五碳糖连接个五碳糖连接，但位于末但位于末端的磷酸只与端的磷酸只与 1 个五碳糖连接。个五碳糖连接。DNA 分子的结构分子的结构一、一、DNA 的结构
6、的结构1DNA 的结构的结构(1)数量关系：数量关系：游离磷酸基团：每个游离磷酸基团：每个 DNA 片段有片段有 2 个。个。氢键：氢键：AT 之间有之间有 2 个个，GC 之间有之间有 3 个。个。脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数。脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数。(2)位置位置关系：关系：单链中：相邻碱基通过单链中：相邻碱基通过“脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖”连接。连接。双链间：相邻碱基通过氢键相连。双链间：相邻碱基通过氢键相连。(3)化学键：化学键：氢键：连接互补链中配对的碱基。氢键：连接互补链中配对的碱基。磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸。磷酸二酯键：连接单链中
7、相邻两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸。2DNA 的结构特性的结构特性4/10(1)稳定性稳定性：DNA 中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互两条链间碱基互补配对的方式不变。补配对的方式不变。(2)多样性：多样性：DNA 分子中碱基对分子中碱基对(脱氧核苷酸对脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样的排列顺序多种多样，构成构成了了 DNA 的多样性的多样性遗传信息的多样性遗传信息的多样性生物多样性。生物多样性。(3)特异性：每种特异性：每种 DNA 有别于其他有别于其他 DNA 的特定的碱基排列顺序。的特定的碱基排列顺序。合作探究合作探究：坐落在北京中关村高
8、新科技园区的坐落在北京中关村高新科技园区的 DNA 雕塑雕塑，以它简洁而独特以它简洁而独特的造型吸引着过往行人的造型吸引着过往行人， 它象征着中关村生生不息的精神它象征着中关村生生不息的精神， 寓意创新的生命更加寓意创新的生命更加顽强。顽强。(1)该双螺旋模型代表的双链之间通过什么化学键连接？该双螺旋模型代表的双链之间通过什么化学键连接？提示：提示：氢键。氢键。(2)该双螺旋模型代表的双链长度是否相等该双螺旋模型代表的双链长度是否相等？为什么？为什么？提示提示：相等相等。两条链之间通过碱基互补配对两条链之间通过碱基互补配对，所以两条链的脱氧核苷酸数目所以两条链的脱氧核苷酸数目相等。相等。(3)
9、DNA 中的中的 N、P 分别存在于脱氧核苷酸的哪一组成成分中？分别存在于脱氧核苷酸的哪一组成成分中？提示：提示：N 存在于含氮碱基中存在于含氮碱基中，P 存在于磷酸基团中。存在于磷酸基团中。(4)DNA 若进行初步水解和彻底水解若进行初步水解和彻底水解，则产物分别是什么？则产物分别是什么？提示提示：初步水解产物是脱氧核苷酸初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮脱氧核糖和含氮的碱基。的碱基。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 分分子结构构建方面的突出贡献的说法中子结构构建
10、方面的突出贡献的说法中，正确的是正确的是()A威尔金斯和富兰克林提供了威尔金斯和富兰克林提供了 DNA 分子的电子显微镜图像分子的电子显微镜图像B沃森和克里克提出了沃森和克里克提出了 DNA 分子的双螺旋结构模型分子的双螺旋结构模型C查哥夫提出了查哥夫提出了 A 与与 T 配对、配对、C 与与 G 配对的正确关系配对的正确关系5/10D富兰克林和查哥夫发现富兰克林和查哥夫发现 A 的量等于的量等于 T 的量、的量、C 的量等于的量等于 G 的量的量B在在 DNA 分子结构构建方面分子结构构建方面，威尔金斯和富兰克林威尔金斯和富兰克林提供了提供了 DNA 的衍射的衍射图谱图谱，A 错误错误；查哥
11、夫发现了查哥夫发现了 A 的量总是等于的量总是等于 T 的量的量、C 的量总是等于的量总是等于 G 的量的量，沃森和克里克在此基础上提出了沃森和克里克在此基础上提出了 A 与与 T 配对配对、C 与与 G 配对的正确关系配对的正确关系，并构建并构建了了 DNA 分子的双螺旋结构模型分子的双螺旋结构模型，B 正确正确，C、D 错误。错误。2(不定项不定项)如图是人体细胞中某如图是人体细胞中某 DNA 片段结构示意图片段结构示意图。下列有关叙述正确下列有关叙述正确的是的是()A图中图中 X 代表磷酸基团代表磷酸基团，A 代表腺嘌呤代表腺嘌呤BDNA 的基本骨架是的基本骨架是 N 所示的化学键连接的
12、所示的化学键连接的碱基对碱基对C每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基DDNA 双链中双链中，嘌呤总数等于嘧啶总数嘌呤总数等于嘧啶总数AD图中图中 X 代表磷酸基团代表磷酸基团，A 代表腺嘌呤代表腺嘌呤，A 项正确项正确；脱氧核糖和磷酸交脱氧核糖和磷酸交替连接替连接，构成构成 DNA 的基本骨架的基本骨架，B 项错误项错误；每条链每条链 3端的脱氧核糖上连着一端的脱氧核糖上连着一个磷酸个磷酸，C 项错误；项错误；DNA 双链中双链中，嘌呤与嘧啶配对嘌呤与嘧啶配对，嘌呤总数等于嘧啶总数嘌呤总数等于嘧啶总数，D 项正确。项正确。DNA 分子分子结构的结构的“五
13、、四、三、二、一五、四、三、二、一”DNA 分子碱基数量的计算分子碱基数量的计算1碱基互补配对原则碱基互补配对原则AT，GC，如图所示。如图所示。6/102有关推论有关推论(1)规律一规律一： 一个双链一个双链 DNA 分子中分子中， AT、 CG， 则则 AGCT， 即即“嘌嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”。注意：注意：一个双链一个双链 DNA 分子中分子中，AT 与与 CG 不一定相等不一定相等，而且一般都不而且一般都不相等。相等。(2)规律二：在双链规律二：在双链 DNA 分子中分子中，AT 或或 CG 在全部碱基中所占的比例在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单
14、链中等于其任何一条单链中 AT 或或 CG 所占的比例。所占的比例。由图知由图知：A1T1G1C1m，A2T2G2C2m，整个双链整个双链 DNA 上的上的碱基总数为碱基总数为 2m。因为因为 A1T2、T1A2，则则 A1T1A2T2，AT(A1T1)(A2T2)，A1T1mA2T2mA1T1A2T22m(3)规律三：在规律三：在 DNA 双链中双链中，一条单链的一条单链的A1G1T1C1的值与另一条互补单链的的值与另一条互补单链的A2G2T2C2的值互为倒数关系。简记为的值互为倒数关系。简记为“不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒数数” 。注意：注意：在
15、整个在整个 DNA 分子中该比值等于分子中该比值等于 1。(4)规律四规律四： DNA 双链中双链中， 一条单链的一条单链的A1T1G1C1的值的值， 与另一条互补链的与另一条互补链的A2T2G2C2的值是相等的的值是相等的，也与整个也与整个 DNA 分子中的分子中的ATGC的值是相等的。的值是相等的。注意：注意：综合规律三、四可简记为综合规律三、四可简记为“补则等补则等，不补则倒不补则倒”。(5)规律五规律五：不同不同生物的生物的 DNA 分子中互补配对的碱基之和的比值不同分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即即(AT)/(CG)的值不同。该比值体现了不同生物的值不同。该比值体现了不同生物
16、DNA 分子的特异性。分子的特异性。(6)规律六：若规律六：若A1单链单链b%，则则A1双链双链b2%。(7)规律七：若已知规律七：若已知 A 在双链中所占的比例为在双链中所占的比例为 c%，则则 A1在单链中所占的比在单链中所占的比7/10例无法确定例无法确定，但最大值为但最大值为 2c%，最小值为最小值为 0。碱碱基数量计算的两个易错点基数量计算的两个易错点(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。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。(2)看清看清“个个”或或“对对”：题干中给出的数量是多少：题干中给出的数量是多少“对对”碱基还是多少碱基还是多少“个个”
17、碱基。碱基。1下列有关下列有关 DNA 分子的一条单链与其所在分子的一条单链与其所在 DNA 分子中分子中、一条单链与其互一条单链与其互补链中碱基数目比值的关系图补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是不正确的是()C本题主要考查对本题主要考查对 DNA 分子碱基互补配对原则的理解。双链分子碱基互补配对原则的理解。双链 DNA 分子分子中中， (AC)/(TG)一定等于一定等于 1， 故故 A 项正确项正确； 在在 DNA 分子中分子中， 存在存在(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)(AT)/(GC)，故故 B、D 项正确；当一条链中存在项正确；当一条链中存在(A1C1)/(T1
18、G1)1 时时， 其互补链中存在其互补链中存在(A2C2)/(T2G2)(T1G1)/(A1C1)1，C 项错误。项错误。2 某双链某双链 DNA 分子中分子中 AT 占整个占整个 DNA 分子碱基总数的分子碱基总数的 38%，其中一其中一条条a 链上的链上的 G 占该链碱基总数的占该链碱基总数的 21%，那么那么，对应的另一条互补链对应的另一条互补链 b 上的上的 G 占该占该链碱基总数的比例是链碱基总数的比例是()A41%B38%C28%D21%A在整个在整个 DNA 分子中分子中，AT38%，则则 GC62%。在在 a 链上链上 GC62%， 由由 G21%， 推知推知 C62%21%4
19、1%。 根据碱基互补配对原则可知根据碱基互补配对原则可知，8/10在在 b 链上链上 G41%。关于碱基含量计算的关于碱基含量计算的“两点两法两点两法”(1)“两点两点”为两个基本点。为两个基本点。A 与与 T 配对配对，G 与与 C 配对配对(AT，GC)。双链双链 DNA 分子中分子中，嘌呤总数嘧啶总数嘌呤总数嘧啶总数1/2 碱基总数碱基总数(AGTC)。(2)“两法两法”为双链法和设定系数法。为双链法和设定系数法。用两条直线表示用两条直线表示 DNA 分子的双链结构即双链法。分子的双链结构即双链法。设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目
20、。数或碱基的数目。课堂小结课堂小结知知 识识 网网 络络 构构 建建核核 心心 语语 句句 归归 纳纳1.DNA 分子的双螺旋结构分子的双螺旋结构(1)两条链反向平行两条链反向平行。(2)脱氧核糖和脱氧核糖和磷酸交替连接磷酸交替连接，排列在外侧排列在外侧，构成构成基本骨架。基本骨架。(3)碱基通过氢键连接成碱基通过氢键连接成碱基对碱基对，排列在内侧。排列在内侧。2.双链双链 DNA 分子中分子中，嘌呤数嘧啶嘌呤数嘧啶数数，即即 AGTC。3.互补碱基之和的比例互补碱基之和的比例在在DNA的任的任何一条链及整个何一条链及整个 DNA 分子中都相分子中都相等。等。4.非互补碱基非互补碱基之和的比例
21、在两条互之和的比例在两条互补链中互为倒数补链中互为倒数， 而在整个而在整个 DNA 分分子中比值为子中比值为 1。5.在在 DNA 分子中分子中，含含 GC 碱基对碱基对越多的越多的 DNA 分子相对越稳定。分子相对越稳定。1在在 DNA 分子的一条单链中分子的一条单链中，相邻的碱基相邻的碱基 A 与与 T 是通过下列哪种结构连是通过下列哪种结构连接起来的接起来的()A氢键氢键9/10B脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖C肽键肽键D磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸B在在 DNA 分子的一条单链中分子的一条单链中，相邻碱基之间的连接是脱氧核苷酸之间的相邻碱基之间的连接是脱氧核苷酸之间的连接
22、连接，故相邻的碱基故相邻的碱基 A 与与 T 之间是通过之间是通过“脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖”彼彼此连接起来的此连接起来的，B 正确。正确。2(不定项不定项)如图为核苷酸的模式图如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是下列相关说法正确的是()ADNA 与与 RNA 的不同点只体现在的不同点只体现在处处B若若为核糖为核糖，则则不可能是胸腺嘧啶不可能是胸腺嘧啶C在在 T2 噬菌体中核苷酸共噬菌体中核苷酸共有有 8 种种D人体内的人体内的有有 5 种种，有有 2 种种BD图中图中分别是磷酸分别是磷酸、五碳糖五碳糖、含氮碱基含氮碱基。DNA 与与 RNA 的不同点的不同点体现在体现在
23、两处两处，A 错误；若错误；若为核糖为核糖，则则可以是可以是 A、U、C、G，但是不可但是不可能是能是 T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)，B 正确；正确；T2 噬菌体是噬菌体是 DNA 病毒病毒，只含有一种核酸只含有一种核酸，4 种核种核苷酸苷酸，C 错误；人体内有错误；人体内有 2 种核酸种核酸，故有故有 2 种核糖种核糖，5 种碱基种碱基，D 正确。正确。3某双链某双链 DNA 分子一条链上分子一条链上(AT)/(GC)的值为的值为 0.3，则在整个则在整个 DNA 分分子中子中 ATGC 为为()A1111B2233C331010D101033C某双链某双链 DNA 分子一条链上分子一条链上(AT
24、)/(GC)的值为的值为 0.3， 则另一条链上则另一条链上(AT)/(GC)的值也为的值也为 0.3。又因。又因 AT、CG，故在整个故在整个 DNA 分子分子中中ATGC331010，C 项正确。项正确。4甲生物核酸的碱基组成为嘌甲生物核酸的碱基组成为嘌呤占呤占 46%、嘧啶占嘧啶占 54%，乙生物遗传物质的乙生物遗传物质的碱基组成为嘌呤占碱基组成为嘌呤占 34%、嘧啶占、嘧啶占 66%，则甲、乙生物可能是则甲、乙生物可能是()A发菜、变形虫发菜、变形虫B玉米、玉米、T2 噬菌体噬菌体C硝化细菌、绵羊硝化细菌、绵羊D乳酸菌、乳酸菌、SARS 病毒病毒D甲生物核酸的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶
25、数甲生物核酸的碱基组成中嘌呤数不等于嘧啶数，可能是含有可能是含有 DNA 和和RNA，也可能是只含有也可能是只含有 RNA 一种核酸一种核酸；乙生物遗传物质的碱基组成中嘌呤数不乙生物遗传物质的碱基组成中嘌呤数不10/10等于嘧啶数等于嘧啶数，说明只含有说明只含有 RNA，而上述答案中而上述答案中，只有只有 D 项中项中 SARS 病毒的遗传病毒的遗传物质是物质是 RNA。5如图为如图为 DNA 片段的结构图片段的结构图，请据图回答：请据图回答：(1)图甲是图甲是 DNA 片段的片段的_结构结构，图乙是图乙是 DNA 片段的片段的_结构。结构。(2)填出图中部分结构的名称：填出图中部分结构的名称
26、：_、_。(3)从图中可以看出从图中可以看出，DNA 分子中的分子中的_和和_交交替替连接排列在外侧连接排列在外侧，构成基本骨架。构成基本骨架。(4)连接碱基对的连接碱基对的是是_，碱基配对的方式如下：即碱基配对的方式如下：即_与与_配对；配对；_与与_配对。配对。(5)从图甲可以看出从图甲可以看出，组成组成 DNA 分子的两条链的方向是分子的两条链的方向是_的的；从图乙从图乙可以看出组成可以看出组成 DNA 分子的两条链相互缠绕成分子的两条链相互缠绕成_结构。结构。解析解析(1)从图中可以看出：甲表示的从图中可以看出：甲表示的是是 DNA 分子的平面结构分子的平面结构，而乙表示而乙表示的是的
27、是 DNA 分子的立体分子的立体(空间空间)结构结构。 (2)图中图中表示的是一条脱氧核苷酸单链片段表示的是一条脱氧核苷酸单链片段，而而表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从图甲的平面结构可以看出从图甲的平面结构可以看出：DNA 分子中分子中脱氧核糖和磷酸交替连接脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧排列在外侧，构成了基本骨架构成了基本骨架。(4)DNA 分子两条链分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：且有一定规律：A 与与 T 配对配对，G 与与 C 配对。配对。(5)根据图甲可以判断根据图甲可以判断：组成组成 DNA 分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的；从图从图乙可以看出组成乙可以看出组成 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分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。答案答案(1)平面平面立体立体(或空间或空间)(2)一条脱氧核苷酸单链片段一条脱氧核苷酸单链片段腺嘌呤脱腺嘌呤脱氧核苷酸氧核苷酸(3)脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸(4)氢键氢键A(腺嘌呤腺嘌呤)T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)G(鸟嘌呤鸟嘌呤)C(胞嘧啶胞嘧啶)(5)反向平行反向平行规则的双螺旋规则的双螺旋
