新人教（2019）生物必修2同步学案：第3章 第2节　DNA的结构

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新人教（2019）生物必修2同步学案
3.2　DNA的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．构建者：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。
2．过程
探究DNA的两条单链之间的连接方式：
(1)DNA的两条单链由位于内侧的碱基连接而成还是由“脱氧核糖—磷酸”的基本骨架连接而成？请结合以下文字资料及生物膜的流动镶嵌模型，判断模型1、2中哪一个是科学的？
资料一　嘌呤和嘧啶碱基具有疏水性，脱氧核糖和磷酸具有亲水性。
资料二　生物膜的流动镶嵌模型
请判断：在科学的模型下画“√”，反之画“×”。
(2)两条链中的碱基排列在内侧，是相同的碱基两两相连吗？
请结合以下资料进行分析：
资料三　DNA螺旋的直径是固定的，均为2 nm。
资料四　嘌呤和嘧啶的分子结构图
结论：不是相同的碱基两两相连，应是嘌呤与嘧啶相连。
(3)请根据查哥夫碱基数据表猜测应是哪两种碱基配对？
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 30.9 19.9 19.8 29.4
牛 27.9 22.7 22.1 27.3
酵母菌 31.3 18.7 17.1 32.9
结合分支杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6
结论：A与T配对，G与C配对。
二、DNA的结构
双螺旋结构特点
(1)DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端，两条单链走向相反，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链是从3′－端到5′－端的。
(2)DNA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，并且碱基配对具有一定规律：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对，G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
(1)DNA中A与T碱基对所占的比例越高，该DNA稳定性越强(　　)
(2)一个DNA分子中1个磷酸均与2个脱氧核糖相连(　　)
(3)DNA两条链上的碱基通过氢键相连(　　)
(4)每个DNA分子中，脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√
易错警示　准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式
回答有关碱基互补配对原则应用的问题：
设DNA一条链为1链，互补链为2链。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＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。
即：双链中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝(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。
(2)A1＋T1＝A2＋T2；G1＋C1＝G2＋C2。
＝＝(N为相应的碱基总数)
＝＝
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”。
(3)与的关系是互为倒数。
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
(4)若＝a，＝b，则＝(a＋b)。
规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
三、制作DNA双螺旋结构模型
1．材料用具
曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等。
2．制作过程
从DNA的基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基的代表物开始，通过订书钉连接成基本单位——脱氧核苷酸模型，然后把“脱氧核苷酸”按一定的碱基顺序依次穿在铁丝上构成一条“脱氧核苷酸链”，用同样方法制作另一条，再按碱基互补配对方式用订书钉连接两条链，最后旋转。
1．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？
提示　碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。
2．DNA是如何维系它的遗传稳定性的？
提示　两条链上的碱基之间的氢键维持了双螺旋结构的稳定等。
1．DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
2．DNA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，A一定与T配对，G一定与C配对，碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
1．沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型属于哪一种模型(　　)
A．化学模型 B．物理模型　C．概念模型 D．数学模型
答案　B
2．下列关于DNA化学组成的说法正确的有(　　)
①基本组成单位是脱氧核苷酸　②基本组成单位是核糖核苷酸　③五碳糖是核糖　④五碳糖是脱氧核糖　⑤含氮碱基有A、T、G、C四种　⑥含氮碱基有A、U、G、C四种
A．①④⑥ B．②③⑤
C．②③⑥ D．①④⑤
答案　D
解析　DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，①正确；RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，②错误；组成RNA的五碳糖是核糖，③错误；组成DNA的五碳糖是脱氧核糖，④正确；组成DNA的含氮碱基有A、T、G、C四种，⑤正确、⑥错误。故选D。
3．下列有关DNA分子结构的叙述，错误的是(　　)
A．双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团
B．DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在内侧
C．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定
D．DNA分子两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
答案　B
解析　双链DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧。
4．设某双链DNA的碱基为m对，其中腺嘌呤为x个，那么胞嘧啶的个数为(　　)
A．(m－x)/2 B．(2m－x)/2
C．(m－2x)/2 D．m－x
答案　D
解析　已知某双链DNA中有碱基m对，即碱基数为2m个，其中A为x个，则根据碱基互补配对原则，T＝A＝x个，C＝G＝(2m－2x)/2＝m－x。
5．下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图，请回答下列问题：
(1)在制作模型前进行的设计中，甲处应考虑具备____种材料，它们分别是_______________；其中五边形材料表示____________。
(2)乙表示的物质是______，a位置的元素是______。制作一个乙用到了______种材料。
(3)由乙连接成丙的过程，需考虑的主要有：两条链中五边形材料的顶角应呈________(填“同向”或“反向”)关系；若一条链的下端是磷酸基团，则另一条链的上端应该是__________，这样制作的目的是体现DNA双链____________的特点。
(4)丙到丁过程体现了DNA分子________的特点，丁中排在外侧的物质是___________。
答案　(1)6　磷酸、脱氧核糖、四种碱基　脱氧核糖　(2)脱氧核苷酸　氧　3　(3)反向　磷酸基团　反向平行　(4)(双)螺旋　交替连接的脱氧核糖和磷酸