人教版 生物必修二 3.2 DNA分子的结构
一、教学目标
1．知识目标：通过讨论DNA双螺旋结构模型的构建过程，理解DNA双螺旋结构模型的特点
2．能力目标：通过对DNA平面结构和立体结构的分析，理解DNA结构的主要特点
二、教学重点难点
1．教学重点：DNA分子结构的主要特点
2．教学难点：
（1）DNA分子结构的主要特点
（2）碱基的计算
三、教学方法
讲授与学生讨论相结合、问题引导法、归纳
四、课时安排：1课时
五、教学过程
这是2004年印度尼西亚大海啸之后的现场。成千上万的尸体都已被海水浸泡得面目全
非，给死难者的身份确认带来了困难，因为从外形上已无法辨认谁是谁了。
大家想想看，用什么方法可以尽快地确认死者的身份呢？
用DNA鉴定确认。当时中国政府就派出专家团对死难者进行DNA鉴定。那大家想一想，
为什么检测DNA就可以确定他们的身份？检测DNA到底是检测DNA的什么、化学组成？还是
结构？
前面我们已经学习了DNA分子的元素组成，DNA都是由C、H、O、N、P五种元素组成。
显然DNA鉴定不是鉴定它的元素组成，那是不是结构呢？
要回答这个问题，我们先要了解DNA分子的结构。
第2节 DNA分子的结构
回忆：
DNA全称叫脱氧核糖核酸，是主要的遗传物质。它的基本组成单位是脱氧核苷酸。
为了研究DNA的结构，科学家们展开了一场轰轰烈烈的研究竞赛。
（1） 1951年，威尔金斯、富兰克林展示DNA的X射线衍射图
（2） 1952年，查哥夫提出：A的量等于T的量，G的量等于C的量
（3） 1953年，沃森、克里克发表论文
（4）1962年，沃森、克里克、威尔金斯获诺贝尔生物医学奖
（一）DNA双螺旋结构模型的构建
现在黑板上有四个脱氧核苷酸，请同学们思考，我们应该怎样将它们组合起来，从而构成DNA分子的结构呢？
圆形硬纸片代表磷酸基团，五边形代表脱氧核糖，四种颜色的长方形代表四种碱基。用粉笔线模拟化学键。那么位于上下的两个脱氧核苷酸是如何连接在一起的？
我们看到：上下脱氧核苷酸之间，在构成DNA时，是以磷酸和五碳糖交替聚合连接构成的链状结构。
DNA分子是由很多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链组成的，DNA分子的结构包括几条这样的脱氧核苷酸链。两条，这也就是DNA是双链结构的结论。21教育网
现在黑板上已经有了两条脱氧核苷酸链，是不是就可以构成了一个DNA分子呢？
不对，如果用向上的箭头表示左链的方向，那么右链应该用向下的箭头表示。
两条反向的由磷酸和五碳糖交替连接构成的脱氧核苷酸链，位于DNA结构的外侧，构成基本骨架，它们是反向平行的。2·1·c·n·j·y
现在我们一起来观察位于双螺旋结构内侧的这些碱基，刚才在总结主链结构时我们发现构成DNA的左右两条链的脱氧核苷酸的碱基是挨在一起的。那么任意的两个碱基都可以像这样挨在一起吗，还是有什么特殊的规律呢？【来源：21·世纪·教育·网】
1952年，查哥夫提出：A的量等于T的量，G的量等于C的量
（1）长的腺嘌呤A和短的胸腺嘧啶T配对。
（2）长的鸟嘌呤G和短的胞嘧啶C配对。
两条链的碱基总是按照A与T、G与C配对的原则，这一原则我们称之为碱基互补配对原则。A与T是通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，这样会使DNA的结构更加稳定。www.21-cn-jy.com
展示DNA的X射线衍射图
大家看看上面这幅图，当你第一眼看到此图的时候有什么感觉？
这是富兰克林和同事威尔金斯在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到的DNA晶体照片。
沃森看到这张图时激动得话也说不出来。他的心怦怦直跳，从图上他判定DNA的结构是一个规则的螺旋体。他打定主意要制作一个DNA模型。他的这种想法得到了克里克的认可。于是他们两人便采用当时注明的化学家鲍林研究蛋白质结构的模型构建法。富兰克林的这张图为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验证据。
沃森、克里克也因而获得1962年诺贝尔医学生理学奖。
（二）DNA分子的结构
1. 外侧：磷酸、脱氧核糖交替连接—— 构成基本骨架（“扶手”）
2. 内侧：2条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。A与T配对，G与C配对。
3. 由2条链按反向平行方式盘绕成双螺旋结构。
小规律：“五四三二一”
五种元素：C、H、O、N、P
四种碱基：A、G、C、T
三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
两条长链：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
（三）DNA分子的结构特性
1. 多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？ 44000 种21世纪教育网版权所有
2. 特异性：碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。
3. 稳定性：具有规则的双螺旋结构。
思考：研究表明：DNA结构的稳定性与四种碱基的含量有关：G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。
G与C形成三个氢键，A与T只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强。
有关DNA中的碱基计算
1. 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
则在DNA双链中： A = T ， G = C
A+G =T+C A+C =T+G
两条链不互补的碱基之和相等：（A+G）/（A+T+G+C）= 1 / 2
规律一： 在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%（1/2）
例题1：某双链DNA分子中，G 占23%，求 A 占多少？
A = 50%–23% = 27%
2.
规律二：两条链中互补碱基和与两条链碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。
例题2：某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上
G占该链碱基总数的22% ，求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
24%
例题3：从某生物组织提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46%，已知1号链的碱基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。21cnjy.com
（1）全部碱基中腺嘌呤占__27___%
（2）与1号链相对应的2号链中，腺嘌呤占该链全部碱基的__26___%
3.
规律三：在已知链与互补链之间（A+G）/（T+C）互为倒数，在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）比值为121·cn·jy·com
例题4：在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？ 2.5 ， 121·世纪*教育网
4.
规律四：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。
人教版 生物必修二 第三章第一节 DNA分子的结构
课时训练
一、选择题（共6道，每题10分，将答案填写在后面的表格里）
1．20世纪50年代初，英国科学家威尔金斯等用X射线衍射技术对DNA结构潜心研究了3年，意识到DNA是一种螺旋结构。1953年，沃森、克里克构建了DNA的规则的双螺旋结构模型，沃森、
克里克和威尔金斯分享了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。关于DNA分子的双螺旋结构的描述
有误的是( )
A．DNA分子是由4种脱氧核糖核苷酸相互连接而形成的生物大分子
B．DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接而形成的
C．脱氧核糖核苷酸相互连接形成DNA能够产生水
D．DNA分子的两条链是反向平行的，并且游离的磷酸基位于同一端
2．在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过( )
A．氢键
B．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
C．肽键
D．—磷酸—脱氧核糖—磷酸—
3．关于双链DNA分子结构的叙述中，错误的是( )
A．一个DNA分子通常含有四种脱氧核苷酸
B．每一个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个含氮碱基
C．每一个双链DNA分子中，都是脱氧核苷酸数等于脱氧核糖数
D．双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤
4．一条双链DNA分子，G和C占全部碱基的44%，其中一条链的碱基中，26%是A,20%是C，那么其互补链中的A和C分别占该链全部碱基的百分比是( )
A．28%和22% B．30%和24%
C．26%和20% D．24%和30%
5． DNA分子结构具有多样性的原因是( )
A．碱基和脱氧核糖排列顺序千变万化
B．四种碱基的配对方式千变万化
C．两条长链的空间结构千变万化
D．碱基对的排列顺序千变万化
6.下列不是DNA结构特征的是( )
A．DNA两条链反向平行排列
B．碱基按胸腺嘧啶与腺嘌呤，胞嘧啶与鸟嘌呤互补配对
C．DNA分子排列中，两条长链上的脱氧核糖与磷酸排列千变万化
D．DNA螺旋沿中心轴旋转
二、非选择题（每空10分）
7. 已知多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA是单链的。有人从两种生物中提取出DNA，分析它们的碱基比例如下，请据表分析下列问题：
(1)从生物甲的碱基比例来看，它的DNA分子的结构应为_______链，是极少数病毒具有的。
(2)从生物________的碱基比例来看，它代表着大多数生物种类DNA分子的结构，其碱基构成特点为
__________________________。
(3)现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌（生活在高温环境中）
的是( )
A.含胸腺嘧啶32%的样品 B.含腺嘌呤17%的样品
C.含腺嘌呤30%的样品 D.含胞嘧啶15%的样品
班别： 姓名： __ 座号：__________ 分数：_____________
一、选择题答题卡
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
B
B
B
D
C
7.（1）单 （2）乙 A=T,G=C （3） B
课件27张PPT。2004年印尼大海啸后的现场第2节 DNA分子的结构 DNA全称叫 ，是主要的遗传物质。
它的基本组成单位是 ____ 。含氮碱基A脱氧核苷酸脱氧核糖核酸含氮碱基腺嘌呤(A)胞嘧啶(C)鸟嘌呤(G)腺嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶(T) 这四种脱氧核苷酸是怎样连接起来的，DNA
的空间结构到底是怎样的呢？
在上个世纪的四五十年代，在欧美科学家中
间展开了一场： 1. 1951年，威尔金斯、富兰克林展示DNA的X射线衍射图 2. 1952年，查哥夫提出：A的量等于T的量，G的量等于C的量3. 1953年，沃森、克里克发表论文4. 1962年，沃森、克里克、威尔金斯获诺贝尔生物医学奖一、DNA模型建构磷酸二酯键A与A配对,
T与T配对，
C与C配对,
G与G配对。碱 基 同 型 配 对 模 型（1）长的腺嘌呤A和短的胸腺嘧啶T配对。
（2）长的鸟嘌呤G和短的胞嘧啶C配对。1952年，查哥夫提出：A的量等于T的量，G的量等于C的量碱 基 互 补 配 对ATGC氢键一、DNA模型建构DNA 的 X 射 线 衍 射 图你第一眼看到此图有什么感觉?沃森克里克DNA双螺旋结构模型DNA分子结构研究竞赛英国皇家学院美国加州理工大学英国剑桥大学 沃 森 克 里 克DNA分子双螺旋结构 AAATTTGGGGCCCATC _____、________ 交替连接—— 构成基本骨架
（“扶手”）（1） 外侧：脱氧核糖磷酸二、DNA分子的结构AAAGGCCA碱基 “阶梯” 2条链上的碱基通过______ 连接成碱基对A = T / G ≡ C氢键（2）内侧:二、DNA分子的结构（3）由2条链按_________
方式盘绕成_______结构反向平行双螺旋小规律：“五四三二一”五种元素： C、H、O、N、P四种碱基： A、G、C、T 三种物质： 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 两条长链： 两条反向平行的脱氧核苷酸链 一种螺旋： 规则的双螺旋结构多样性：碱基对的排列顺序的千变万化，
构成了DNA分子的多样性。 在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对
有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？2. 特异性 碱基对的特定排列顺序，又构成了每
一个DNA分子的特异性。3. 稳定性具有规则的双螺旋结构三、DNA分子的结构特性A、G、T、C4种A、G、T、CA、G、T、CA、G、T、CA、G、T、CA、G、T、CA、G、T、CA、G、T、C4种4种N. .
.
.
.
思考： 研究表明：DNA结构的稳定性与四
种碱基的含量有关：G和C的含量越多，
DNA的结构就越稳定。 G与C形成三个氢键，A与T只形成两个
氢键。氢键越多，结合力越强。ＤＮＡ化学组成ＤＮＡ的
双螺旋结构基本单位 : 种类：四种① 两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成
② 外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本 骨架 ，碱基排列在内侧。
③ DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接 成碱基对。DNA分子的特性：ＤＮＡ分子的结构稳定性、多样性和特异性脱氧核苷酸1.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
则在DNA双链中： A = T ， G = C有关DNA中的碱基计算A+G =A+C =两条链不互补的碱基之和相等（A+G）/（A+T+G+C）=1 / 2规律一： 在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和相等，
并为碱基总数的50%（1/2）T+CT+G例题1：某双链DNA分子中，G 占23%，求 A 占多少？A = 50%–23% = 27%m%m%2.m%规律二：两条链中互补碱基和与两条链碱基总数之比，
与任意一条链的这种比值相等。例题2：某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的
54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22% ，
求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。24%例题3：从某生物组织提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占
全部碱基含量的46%，已知1号链的碱基中28%是腺嘌呤，
22%是胞嘧啶。（1）全部碱基中腺嘌呤占_____%
（2）与1号链相对应的2号链中，腺嘌呤占该链全部碱基的_____%2726例题4：在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，
上述比例在其互补链和整个DNA分子
中分别是多少？ 若（A1+G1）/（T1+C1）= a ，规律三：在已知链与互补链之间（A+G）/（T+C）
互为倒数，在整个DNA分子中（A+G）/
（T+C）比值为11/a2.5 ， 13.则（A2+G2）/（T2+C2）=则（A+G）/（T+C）=1= 规律四：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何
一条链的A+T/G+C。= 4.nnn
