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1、第2节 DNA分子的结构【目标导航】1.阅读教材图文，了解DNA双螺旋结构模型的构建过程。2.结合教材图311和相关模型，概述DNA分子的双螺旋结构模型的特点。3.通过制作DNA双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点并掌握有关的计算规律。一、DNA双螺旋结构模型的构建(阅读P4748)1构建者美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。2构建过程3新模型的特点及意义(1)特点：AT碱基对与GC碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有稳定的直径。(2)意义：能解释A、T、G、C的数量关系；能解释DNA的复制；模型与X射线衍射照片完全相符。二、DNA分子的结构(阅读P49)1填图右图为DNA分
2、子的双螺旋结构模型图，试着完成相关内容。(1)写出图中各部分的名称：胸腺嘧啶(T)；脱氧核糖；磷酸；胸腺嘧啶脱氧核苷酸；碱基对；腺嘌呤(A)；鸟嘌呤(G)；胞嘧啶(C)。(2)图中可以看出，和A配对的一定是T，和G配对的一定是C，碱基对之间靠氢键连接。其中AT之间是2个氢键，GC之间是3个氢键。2双螺旋结构特点(1)DNA分子是由两条链构成的，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)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基配对的规律是：A与T配对，G与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配
3、对原则。判断正误：(1)DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，这四种脱氧核苷酸含有的碱基是A、U、C、G。()(2)AT碱基对和GC碱基对具有相同的形状和直径，使DNA分子具有稳定的直径。()(3)DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。()(4)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。()(5)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。()(6)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)一、DNA双螺旋结构模型的构建1DNA分子结构层次基本组成元素：C、H、O、N、P基本组成物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
4、基本组成单位：脱氧核苷酸(4种)DNA单链：脱氧核苷酸链DNA双链空间结构：DNA分子双螺旋结构2制作DNA双螺旋结构模型(1)制作原理DNA的脱氧核苷酸双链反向平行，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，碱基互补配对。(2)制作程序使用各种材料分别“制作”若干个磷酸、脱氧核糖、碱基；将各种配件整合在一起，并连接成脱氧核苷酸链；连接两条脱氧核苷酸链，拼成DNA分子平面结构图；再“旋转”成双螺旋结构。根据设计计划，对制作的DNA分子双螺旋结构模型进行检查，对模型的不足加以修正。1.写出脱氧核苷酸的化学元素组成、及种类。答案脱氧核苷酸的基本组成元素是C、H、O、N
5、、P，脱氧核苷酸有4种。2根据沃森和克里克的模型，你认为DNA分子的空间结构是怎样的？答案两条链反向平行盘旋成的双螺旋结构。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量等于T量、C量等于G量【问题导析】(1)在DNA分子结构构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱；(2)查哥夫发现了A量等于T量、C量等于G量。(3)沃森和克里克在以上基础上提出了DNA
6、分子的双螺旋结构模型。答案B【一题多变】在制作DNA双螺旋结构模型时，如图为两个脱氧核苷酸的模型，其中圆圈代表磷酸，下列说法正确的是()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)应该连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆圈上D如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，两个模型方向相同答案C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中一个核苷酸的五边形和另一个核苷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。二、DNA分子
7、的结构1DNA分子的空间结构分析分类主链内侧构成方式磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补(AT，GC)配对，碱基平面之间平行动态变化相对稳定碱基比率和碱基序列可变模型图解2.巧记DNA分子的组成及结构的“五、四、三、二、一”3DNA分子结构中的碱基计算(1)共性：不因生物种类的不同而不同。1；1；1。(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。(3)相关计算腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即AT，GC。因此，嘌呤总数与嘧啶总数相等，即AGTC。一条链中的A和另一条链中的T相等，
8、可记为A1T2，同样：T1A2，G1C2，C1G2。设在双链DNA分子中的一条链上A1T1n%，因为A1T2，A2T1，则：A1T1T2A2n%。整个DNA分子中：ATn%。在双链DNA分子中，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。设双链DNA分子中，一条链上：m，则：m，所以互补链上。双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。DNA分子中共有4种类型的碱基对，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有4n种碱基对排列方式。1.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？答案脱氧核糖磷酸碱基111。2双链DNA分子中，嘌呤碱
9、基数与嘧啶碱基数有什么关系？答案嘌呤碱基数嘧啶碱基数。2如图是DNA分子的部分平面结构示意图，下列有关叙述不正确的是()A图中4的全称是腺嘌呤脱氧核苷酸B构成DNA的核苷酸种类的不同与2有关CN元素存在于图中的含氮碱基中D从主链上看，两条脱氧核苷酸链反向平行【问题导析】(1)构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸；(2)DNA分子中脱氧核苷酸种类的不同与含氮碱基有关，与脱氧核糖无关，图中2为脱氧核糖，3为含氮碱基。答案B【一题多变】(1)从主链上看，两条单链_平行；从碱基关系看，两条单链_。(2)_和_相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。(3)图中有_种碱基，_种碱基对。(4)含有200个碱基
10、的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：该DNA片段中共有腺嘌呤_个，C和G构成的碱基对共_对。在DNA分子稳定性的比较中，_碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。答案(1)反向碱基互补配对(2)脱氧核糖磷酸(3)43(4)4060G与C1.由50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，按其碱基的排列顺序不同，决定了DNA的种类及特性分别是()504种450种425种遗传性多样性特异性ABC D答案D解析50个脱氧核苷酸共构成了25个碱基对，共有排列顺序425种，由此说明由于碱基对(或脱氧核苷酸对)的排列顺序的多样性，决定了DNA分子的多样性。2.某DNA分子中AT占整个DNA分子碱基总数的
11、44%，其中一条链(a)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占该链碱基总数的比例是()A35% B29%C28% D21%答案A解析整个DNA中的AT占整个DNA碱基总数的44%，则GC占整个DNA碱基总数的56%，又因为其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链(b)上的C占b链碱基总数的21%，则G(a链上)C(b链上)占DNA分子碱基总数的21%。因为总的GC占整个DNA分子碱基总数的56%，所以G(b链上)C(a链上)占DNA整个分子碱基总数的35%，推得G占b链碱基总数的35%，所以答案选A。3.分析以下材料，回答有关问题。材料一
12、在沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型之前，人们已经证实了DNA分子是由许多脱氧核苷酸构成的长链，自然界中的DNA并不以单链形式存在，而是由两条链结合形成的。材料二在1949年到1951年期间，科学家查哥夫(E.Chargaff)研究不同生物的DNA时发现，DNA分子中的嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，即A的总数等于T的总数，G的总数等于C的总数，但(AT)与(GC)的比值是不固定的。材料三根据富兰克林(R.E.Franklin)等人对DNA的X射线衍射分析表明，DNA分子由许多“亚单位”组成，每一层的间距为0.34 nm，而且整个DNA分子长链的直径是恒定的。以上科学研究成果为1
13、953年沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型奠定了基础。请分析回答：(1)材料一表明DNA分子是由两条_组成的，其基本单位是_。(2)嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，说明_。(3)A的总数等于T的总数，G的总数等于C的总数，说明_。(4)A与T的总数和G与C的总数的比值不固定，说明_。(5)富兰克林等人提出的DNA分子中的亚单位事实上是_；亚单位的间距都为0.34 nm，而且DNA分子的直径是恒定的，这些特征表明_。(6)基于以上分析，沃森和克里克提出了各对应碱基之间的关系是_，并成功地构建了DNA分子的双螺旋结构模型。答案(1)脱氧核苷酸长链脱氧核苷酸(2)DNA分子中嘌呤与嘧啶
14、之间一一对应(3)A与T一一对应，C与G一一对应(4)A与T之间的对应和C与G之间的对应互不影响(5)碱基对DNA分子的空间结构非常规则(6)A与T配对，C与G配对解析材料一表明了当时科学界对DNA的认识是：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构。嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，即A的总数等于T的总数，G的总数等于C的总数，说明二者可能是一种对应关系，而A与T的总数和G与C的总数的比值不固定则说明A与T之间的对应和C与G之间的对应是互不影响的，所以沃森和克里克提出了各对应碱基之间的关系是A与T配对，C与G配对，结果发现与各种事实相符，从而获得了成功。【基础巩固】1下列各项中，能正确表示DNA分子中脱氧核苷酸对的是(
