2016-2017学年高中生物第4章遗传的分子基础第2节dna分子的结构和复制第1课时dna分子的结构学案苏教版必修

1、第二节DNA分子的结构和复制第1课时DNA分子的结构1概述DNA分子结构的主要特点。(重点)2设计并制作DNA分子双螺旋结构模型。3DNA分子中碱基的计算。(难点)DNA 的 认 识 过 程 及 DNA 分 子 的 结 构1对DNA结构的认识过程(1)20世纪30年代后期，瑞典科学家们证明了DNA是不对称的。(2)1951年奥地利生物化学家查哥夫在定量分析DNA分子的碱基组成后，发现腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。(3)1952年英国化学家富兰克琳采用X射线衍射技术拍摄到DNA结构的照片，确认DNA分子为螺旋结构，而不是由一条链构成。(4)1953年美国科学家沃森和英国科学家克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型。2DNA分子的结构(1)DNA的结构层次基本组成元素：C、H、O、N、P基本组成化合物：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基基本组成单位：脱氧核苷酸(4种)，如图(2)DNA的结构及特点结构特点通过图示可以观察DNA分子的结构特点：a立体结构：DNA分子是指和(填序号)组成的，它们按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。b内部结构：DNA分子

2、中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在双螺旋的外侧，构成基本骨架；和碱基排列在内侧。c碱基配对：两条链上的碱基通过和氢键连接成碱基对，并且遵循AT、GC配对，称为碱基互补配对原则。特性a多样性：碱基对的排列顺序的千变万化。b特异性：是由DNA分子中特定的碱基排列顺序决定的。坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往的行人，很少有人注意到它的旋转是顺时针方向还是逆时针方向。探讨：DNA分子是怎样构成的？【提示】DNA分子是由脱氧核苷酸连接成单链，单链之间通过氢键连接起来，形成双螺旋的空间结构。探讨：DNA分子的基本单位是什么？【提示】脱氧核苷酸。探讨：DNA是怎样携带遗传信息的？【提示】通过碱基对的排列顺序携带遗传信息。探讨：近年来，许多人尝试着用DNA作防伪标记，其原理是什么？【提示】DNA分子具有特异性。1DNA分子结构中的“五、四、三、二、一”：“五”DNA分子的基本组成元素有5种(C、H、O、N、P)。“四”DNA分子的基本组成单位为“四种”脱氧核苷酸。“三”每种单位均由三分子物质(1分子磷酸、1分子脱氧核糖及1分子含氮碱基)构成。 “二”两条脱氧核苷

3、酸长链。 “一”一种规则的双螺旋结构。2DNA分子的结构层次3DNA分子的结构特点(1)稳定性：脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。(2)多样性：碱基对的排列顺序多种多样。(3)特异性：每个DNA都有特定的碱基对排列顺序。1(2016镇江一中高一月考)下面关于DNA分子结构的叙述中，错误的是() 【导学号：21920037】A每个双链DNA分子中嘌呤数嘧啶数B每个碱基分子上均直接连接着一个磷酸和一个脱氧核糖C每个DNA分子中碱基数磷酸数脱氧核糖数D双链DNA分子中的一段含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤【解析】DNA分子是双螺旋结构，碱基间遵循碱基互补配对原则，即AT、GC，所以AGTC，即嘌呤数嘧啶数。DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子碱基组成。脱氧核苷酸分子的连接方式为，碱基是通过五碳糖与磷酸相连的。【答案】B2(2016宁波高一检测)如图为DNA分子的结构示意图，对该图的正确描述是()A和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架B构成胞嘧啶脱氧核苷酸C是由于碱基互补配对形成的DDNA分

4、子中依次代表A、G、C、U【解析】结构图中分别表示磷酸、脱氧核糖、胞嘧啶。磷酸和脱氧核糖的相间排列构成了DNA分子的基本骨架。图中不是同一个脱氧核苷酸分子的成分，其中磷酸是上面一个脱氧核苷酸的组成成分。是氢键，是碱基互补配对形成的。根据碱基互补配对原则，DNA分子中依次代表A、G、C、T。【答案】C设计和制作DNA分子双螺旋结构模型及DNA分子的相关计算1制作原理：DNA分子双螺旋结构的主要特点。2实验目的：通过制作DNA分子双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。3材料用具：曲别针、泡沫塑料、纸板、牙签、橡皮泥等。4设计模型：绘出DNA模型的设计图；确定制作的DNA分子双螺旋结构模型的大小(如高度与直径的比例)、维系立体构型的方式；代表磷酸、脱氧核糖、碱基的材料等。5制作模型：选材：选择能代表磷酸、4种碱基和脱氧核糖的材料等制作：若干个磷酸、脱氧核糖、碱基整合：若干个脱氧核苷酸连接：形成脱氧核苷酸链构成平面：两条反向平行的单链旋转：DNA分子双螺旋结构根据下图DNA分子的平面结构，完成下列探究题目。探讨：DNA分子中，磷酸、脱氧核糖和碱基之间的数量关系如何？【提示】磷酸

5、数脱氧核糖数碱基数。探讨：四种碱基(A、T、C、G)之间有何关系？【提示】AT，GC。探讨：某DNA分子中A有n个，C有m个，该DNA分子两单链之间共有多少个氢键？【提示】2n3m。探讨：不同的DNA分子中或的值有什么规律？【提示】 等于1，因为DNA分子中A与T相等，G与C相等。DNA分子结构如图，碱基互补配对原则：A配T，G配C。1以DNA双链为研究对象时碱基数量的关系(1)A、T、G、C的关系：AT，GC。(2)非互补碱基和之比：(AG)/(TC)(AC)/(TG)1。结论：DNA中非互补碱基之和总相等。(3)互补碱基和之比：(AT)/(GC)不是定值。2以DNA单链为研究对象时碱基数量的关系(如上图)(1)A1T2，G1C2，C1G2，T1A2。(2)若1链中(A1G1)/(T1C1)m，则2链中(A2G2)/(T2C2)1/m。结论：两链间非互补碱基和之比互为倒数。3DNA双链和单链中碱基数量的联系(如上图)(1)若在双链中(AT)/(GC)n，则在1链中(A1T1)/(G1C1)n,2链中(A2T2)/(G2C2)n。结论：在同一DNA分子中，双链和单链中互补碱基和之比相等

6、。(2)若1链中A1占的比例为X1,2链中A2占的比例为X2，则整个DNA分子中A占的比例为(X1X2)/2。结论：某碱基占双链DNA分子碱基总数的百分比等于相应碱基占相应单链比值和的一半。碱基配对原则应用注意问题(1)大部分DNA是双链，但也有DNA是单链的，单链DNA中不存在AT，CG的关系。(2)DNA中碱基配对只能是A和T、C和G之间。(3)计算碱基含量时，应注意题干中提供的是碱基对还是碱基数目，所求的碱基比例，是占整个DNA分子的比例还是占其中一条链的比例。1某同学制作一DNA片段模型，现准备了10个碱基T塑料片，8个碱基A塑料片，30组脱氧核糖和磷酸的塑料片，那么还需准备碱基C塑料片数目是()A14B8C7D16【解析】因为30组脱氧核糖和磷酸塑料片可制成含15个碱基对的DNA分子模型，而该同学已准备了10个碱基T塑料片，8个碱基A塑料片，这样仅能构成8个AT碱基对，剩下的7个碱基对若全为GC碱基对，则还需要准备G、C碱基塑料片各7片。【答案】C2分析某生物的双链DNA，发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64%，其中一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30%，则另一条链中腺嘌

7、呤占整个DNA分子碱基的比例是() 【导学号：21920038】A17%B32%C34%D50%【解析】假设DNA中共有2N个碱基，根据题干可知：(AT)%64%，即(AT)/2N0.64.则(A1A2T1T2)/2N0.64，可推出(A1T1)/N0.64，题干还告诉我们：A1/N0.30，则可知T1/N0.34，而T1A2，所以A2/N0.34(即另一条链中的A占该条链碱基总数的34%)，则A2/2N0.17，即另一条链中的A占整个DNA分子碱基总数的17%。【答案】A3某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上ATGC1234，下列表述错误的是()A该DNA分子的另一条链上ATGC2143B该DNA分子共有腺嘌呤60个C该DNA分子共有鸟嘌呤140个D其中一条链中(AT)/(GC) 3/7，另一条链中(AT)/(GC)7/3【解析】根据碱基互补配对原则，AT60，GC140；DNA分子的两条单链中(AT)/(GC)都等于。【答案】D1下列关于DNA分子结构的叙述正确的是() 【导学号：21920039】ADNA分子中每个磷酸都与两个脱氧核糖相连BDNA分子中每个脱氧核糖都与两

8、个磷酸相连CDNA分子中A一定等于T，G一定等于CD在双链DNA分子中，嘌呤数等于嘧啶数【解析】由DNA分子的平面结构图可知，每条链两端的磷酸(或脱氧核糖)只与一个脱氧核糖(或磷酸)相连接。DNA分子包括单链和双链，其中双链DNA分子中，AT，GC。【答案】D2下列制作的DNA双螺旋结构模型图中，连接正确的是()【解析】DNA双螺旋结构的外侧是由脱氧核糖和磷酸通过磷酸二酯键交替连接而成的长链，构成DNA分子的基本骨架；碱基对位于双螺旋结构内侧，通过氢键相连。【答案】B3(2016郑州高一检测)在双链DNA分子中，有关四种碱基的关系，下列等式中错误的是()A.B.CATGCDAGTC【解析】双链DNA中AT，GC，因此，1，AGTC，但AT不一定等于GC。【答案】C4双链DNA的一条链中，(AG)/(TC)0.4，则该比值在整个DNA及其互补链中分别是() 【导学号：21920040】A1和0.4 B1和0.6C1和2.5D0.4和0.4【解析】整个DNA分子中AGTC。双链DNA的一条链中的A与互补链中的T相等，一条链中的G与互补链中的C相等。【答案】C5(2016泰安期末)在DNA分子的一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构是()A氢键B磷酸脱氧核糖磷酸C肽键D脱氧核糖磷酸脱氧核糖【解析】审题时应扣住“一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构”，相邻的脱氧核苷酸相连接，依靠磷酸、脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，因此两个碱基之间的连接结构是脱氧核糖磷酸脱氧核糖。【答案】D课堂小结：网络构建核心回扣1.DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，DNA双链是反向平行的关系。2DNA分子外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，内侧是由氢键相连的碱基对组成。3双链DNA分子中，嘌呤碱基数嘧啶碱基数，即AGTC。4DNA具有多样性和特异性，DNA分子中碱基对的排

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