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1、第2节 DNA分子的结构 基础梳理 DNA的分子结结构 基础梳理 化 学 组 成 DNA是由成百上千的四种脱氧核苷酸聚合而成的 _长链 化学组成单位 _=1分子脱氧 核糖+1分子磷酸+1分子含氮碱基 两条 脱氧核苷酸 含氮碱基有四种 脱氧核苷酸有 种 种 类 和 结 构 腺嘌呤（A） 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤（G） 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶（C） 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶（T） 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 DNA分子的结构： (1)由两条反向平行的脱氧核苷酸长链组 成 。 (2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替排列，构成基本骨架。 内侧：双链间碱基通过 _连接而成碱基对。 四 双螺旋结构 氢键 (3)碱基互
2、补配对原则： 。 关于碱基配对规律的有关计算： DNA双链中的两个不互补的碱基之和的比值 。 (A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1 任意两个不互补的碱基比率之和占总数的 _。 (A+G)=(T+C)=(A+C)=(T+G)=50% DNA中一条链上的非互补碱基对之和的比值是另一条互 补链的这个比值的 _。 A T ，CG 相等 50% 倒数 DNA中互补碱基对之和的比率与任一条单链中同样的两 个碱基之和的比率 _。 (4)结构特点：稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接 的方式不变。两条链间碱基互补配对的方式不变。 多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。 特异性：每种DNA
3、有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺 序。 相等 方法提示： DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆： 五种元素：C、H、O、N、P； 四种碱基：A、T、C、G，相应的有四种脱氧核苷酸； 三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基； 二条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链； 一种螺旋：规则的双螺旋结构。 特别说明： 不同个体的DNA是不相同的，但对同一个体不同的体细 胞中的细胞核内的DNA来说一般是相同的。经过复制得到 的两条姐妹染色单体中的DNA一般也是相同的。 归纳整合 DNA的分子结构可用数学模型“点线面体”表 示即“脱氧核苷酸脱氧核苷酸链二条链连接成 的平面规则的双螺旋结构”。 1.元素组成：C
4、、H、O、N、P(不含S)。 2.基本单位：脱氧核苷酸，如右图所示，其中表示 一分子磷酸； 表示一分子脱氧核糖； 表示含氮 碱基,构成DNA分子的含氮碱基共有4种，即A(腺嘌 呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)。 脱氧核糖的结构简式如下图： 在脱氧核苷酸分子中，特别要注意三个小分子之间的 连接，其中，脱氧核糖的1号碳原子与含氮碱基相连，5号 碳原子与磷酸分子相连。 3.一条脱氧核苷酸单链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接如 右图所示。一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖的3号碳原子与另 一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成新的化学键(磷酸二酯 键)相连接。 4.两条单链之间形成的碱基对表示如下： (
5、1)碱基之间的配对方式有两种，即上图所示的A一定与T 配对，G一定与C配对。 (2)配对的碱基之间以氢键相连，A与T之间形成两个氢键 ，G与C之间形成三个氢键。 (3)配对的两个脱氧核苷酸方向相反，尤其要注意脱氧核糖 的位置。 5.DNA分子形成规则的双螺旋结构 (1)两条链反向平行; (2)外侧为脱氧核糖与磷酸交替排列； (3)内部为碱基互补配对。 6.总结DNA结构的主要特点 (1)DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋 成双螺旋结构。（“反向”：一条链是5 3，另一条链是35 ） (2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的 外侧，构成基本骨架，碱基排列
6、在内侧。 (3)碱基互补配对原则 两条链上的碱基通过氢键连 接成碱基对，并且碱基配对有一定 的规律：AT、GC（A一定与T配对，G一定与C配对)。 跟踪训练 1.(双选) （2009年广东卷）有关DNA分子结构的叙述， 正确的是（ ） A.DNA分子由4种脱氧核苷酸组成 B.DNA单链上相邻碱基以氢键连 接 C.碱基与磷酸相连接 D.磷酸与脱氧核糖交替连接构成 DNA链的基本骨架 解析：DNA双链上相对应的碱基以氢键连 接，单链上 相邻碱基之间通过脱氧核糖和磷酸二酯键联 系起来，脱氧核 糖和磷酸交替排列在外侧，构成DNA 链的基本骨架。碱基排 列在内侧，与脱氧核糖直接相连。 答案： AD 2.
7、(双选)（2009 年惠州二模）右图表示DNA片段，有关该图的 叙述中，正确的是（ ） A构成了DNA的基本组成单位 B的特定排列顺序所含的遗传信息能指导蛋白质的合成 C解旋酶可使处的化学键断裂 DDNA的一条链中碱基含量A=T、C=G 解析：为磷酸、为脱氧核糖，它们是交替排列的， 没有特异性，不含遗传信息。DNA的一条链中碱基含量没有 关系，双链中碱基含量A=T、C=G。 答案： AC 热点聚焦 DNA分子中碱基的计计算方法与规规律 一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40% ，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则该DNA分子 的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的（ ） A.44
8、% B.24% C.14% D.28% 解析：画出草图，依题意，列出等量关系： （ A1-G 1 ）/G 1 =40% （A1+G1）/ 200 =24% 解出A1=28，再依等量代换：T2=A1=28，即胸腺嘧啶占该 链碱基数目的28。 答案：D 名师点睛 ：对此类题目要分三步进行分析：搞清题中已 知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子的碱基比例，还 是占DNA分子一条链的碱基比例。画一个DNA分子模式 图，并在图中标出已知的和所求的碱基。根据碱基互补 配对原则及其规律进行计算。 热点训练 从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与 胞嘧啶之和占全部碱基数的46，又知该DNA分子的一 条
9、链（H链）所含的碱基中28是腺嘌呤，24是胞嘧啶 ，则与H链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别 占该链全部碱基数的（ ） A26、22 B24、28 C14、11 D11、14 解析：本题考查DNA分子中有关碱基比例的计算。由 DNA分子中G与C之和占全部碱基的 46，可知DNA分子中A与T之和占全部碱基的54，则在 DNA分子双链中A=T=27，G=C=23，H链中A占28， C占24，则与H链相对应的另一条链中，A占22728 =26，C占2232422。 答案： A 走进实验室 基础再现 实验课题：制作DNA双螺旋结结构模型 一、实验原理 DNA分子双螺旋结构由两条脱氧核苷酸链组成的
10、。双螺 旋结构外侧的每条长链，是由脱氧核糖与磷酸交互连接 形成的，两条长链以反向平行方式向右盘绕成双螺旋，螺 旋直径为2 nm，螺距为3.4 nm；两条长链上对应碱基以 氢键连 接成对，对应碱基的互补关系为：AT、CG （TA、GC），碱基对位于双螺旋结构内侧，每个螺 距有10对碱基，两个相邻碱基对平面的垂直距离为0.34 nm。 二、材料用具 硬塑方框2个(长约10 cm)、细铁丝 2根(长约0.5 m)、球 形塑料片(代表磷酸)、双层五边形塑料片(代表脱氧核糖)、 四种不同颜色的长方形塑料片(代表四种不同碱基)、粗铁丝 2根(长约10 cm)、代替氢键的连接物（如订书钉 ）。 过程设计 1
11、.方法步骤 (1)取一个硬塑方框，在硬塑方框一侧的两端各拴上一条长 0.5 m的铁丝。 (2)将一个剪好的球形塑料片(代表磷酸)和一个长方形塑料 片(四种不同颜色的长方形塑料片分别代表四种不同的碱基 )，分别用订书钉连 接在一个剪好的五边形塑料片(代表脱 氧核糖)上，制成一个个含有不同碱基的脱氧核苷酸模型。 (3)将12个制成的脱氧核苷酸模型，按碱基(从上到下 )GAAAGCCAGTAT的顺序依次穿在一条长细铁丝 上。按同 样方法制作好DNA的另一条链(注意碱基的顺序及脱氧核苷 酸的方向)，用订书钉 将两条链之间的互补碱基连接好。 (4)将两条铁丝的末端分别拴到另一个硬塑方框一侧的两端 ，并在
12、所制模型的背侧用两根较粗的铁丝加固。双手分别 提起硬塑方框，拉直双链，旋转一下，即可得到一个DNA分 子的模型。 2.结果记录 由每小组选一个代表介绍本小组的作品并说明DNA分 子的结构特点, 老师与其他同学给予评价和记录，并评选出 最优秀的制作小组。 3.实验结论 DNA分子具有特殊的空间结构规则的双螺旋结构 ，这一结构的主要特点是： (1)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘 旋而成。 (2)DNA分子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)DNA分子两条链上的碱基按照互补配对原则两两配对， 并且以氢键连 接。 4.实验评 价 所制作的模型与你
13、的预期相吻合吗？如果不吻合，你认 为是什么原因造成的？ 答案：吻合。如果不吻合，可能的原因有：组装的脱氧核 苷酸结构出现错误 ，但没有及时发现 。没有按照碱基互 补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接，而是随意 连接。 制作模型时不认真，对实验步骤不熟悉，等等。( 根据你的实验结 果，作出相应回答) 易错归纳 1.制作“脱氧核苷酸模型”：按照每个脱氧核苷酸的结构组 成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸。 2.制作“多核苷酸长链模型”：按照一定的碱基排列顺序， 将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成一条多核苷酸长链 。在组装另一条多核苷酸长链时 ，方法相同，但要注意两 点：一是两条长链的脱氧核
14、苷酸数目必须相同；二是两条 长链并排时，必须保证碱基之间能够相互配对，不能随 意组装。这是实验成败的关键所在。 3.制作DNA分子平面结构模型：按照碱基互补配对的原则 ，将两条多核苷酸长链互相连接起来。 4.制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)：把DNA分子平 面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模 型。 精题演习 1从DNA的组成成分的分析表明下列的碱基相关比 值中，可变的是（ ） AA/T B.G/C C.(A+T)/(G+C) D.(A+G)/(T+C) 解析：A/T1，G/C1，(A+G)/(T+C)1 ,而 (A+T)/(G+C)的比值是可变的。 答案： C 2某DN
15、A分子中，GC之和占全部碱基的35.8%， 一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则 它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（ ） A32.9和17.l B31.3和18.7 C18.7和31.3 D17.l和32.9 解析：由于DNA分子中（GC）之和在双链中的比 例与一条链中的G+C占该链的比例相等，可推出该已知链 中GC35 8%，又因T与C各占32.9%与17 1%，可求出 该链中的A为1(GCT)1(35.8%32.9%)31.3% ，G35.8%17.1%18.7%。其互补链中T和C分别与该 链中A与G含量相等。 答案： B 课时作业 1.（2009年大同中学模拟）碱基互补配对原则可发生 在下列哪些结构中（ ） 线粒体 高尔基体 叶绿体 核糖体 中心体 细胞核 A. B. C. D. 解析：DNA双
