高中生物遗传与进化导学设计
第三章 第2节 DNA的结构
【学习目标】1.概述DNA结构的主要特点。
2.通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的讨论和交流，人体甲流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。
3.制作DNA双螺旋结构模型。
【重点与难点】1.DNA结构的主要特点。2.制作DNA双螺旋结构模型。
DNA双螺旋结构模型的构建
1.模型构建者
美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。
2.构建历程
3.模型的特点及意义
（1）特点：A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径。
（2）意义：
①能解释A、G、C、T的数量关系。②能解释DNA的复制。
③模型与X射线衍射照片完全相符。
DNA的结构
DNA的化学组成
2.DNA双螺旋结构的主要特点
（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，这一端称作5′端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′端。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链则是从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。
3.准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式
（1）数量关系：①每个DNA分子中，游离的磷酸基团有2或0个；②A-T间有2个氢键，G-C间有3个氢键，G、C含量越高，结构越稳定；③脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数；④1个磷酸可与1个或2个脱氧核糖相连。
（2）位置关系：单链中相邻碱基通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖连接，互补链中相邻碱基通过氢键相连。
（3）连接方式：连接单链中相邻的两个脱氧核苷酸的化学键是磷酸二酯键，连接互补链中互补配对的碱基的化学键是氢键。
4.DNA分子结构特点
稳定性：①DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接方式不变。②两条链间碱基互补配对方式不变。
特异性：每个DNA分子都有其特定的碱基排列顺序，蕴藏着特定的遗传信息。
多样性：不同的DNA分子所含有的碱基对数量不同。碱基对的排列顺序也千变万化。
三、DNA中碱基数目的相关计算规律。如右图所示：
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，总1=总2=1/2总。有以下几个规律：
规律一 DNA双链中的两条互补链的碱基数相等，任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的50%，即A+G=T+C=A+C=T+G=50%
结论：DNA中非互补碱基之和总相等或嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
规律二 DNA双链中的一条单链的（A1+G1）/（T1+C1）的值与其互补链的（A2+G2）/（T2+C2）的值互为倒数关系。
结论：DNA两条链间非互补碱基和之比互为倒数。
规律三 DNA双链中，一条单链的（A1+T1）/（G1+C1）的值与其互补链的（A2+T2）/（G2+C2）的值是相等的，也与整个DNA中的（A+T）/（G+C）的值相等。
结论：在同一DNA中，双链和单链中互补碱基和之比相等。
规律四 DNA一条链中A占的比例为a1，另一条链中A占的比例为a2，则整个DNA中A占的比例为（a1+a2）/2。
结论：某碱基占双链DNA碱基总数的百分比数等于相应碱基占相应单链比值和的一半。
合作探究：1.某双链DNA分子中，一条单链中=a，且（A+T）占该链的比例为b，则其互补链中的值及（A+T）占该链的比例分别是（A）
A. ，b B. a，b C. ，1-b D. a，1-b
2.某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A:T:G:C=1:2:3:4。下列叙述正确的是（B）
A.该DNA分子的另一条链上A:T:G:C=1:2:3:4 B.该DNA分子共有腺嘌呤60个
C.如果该DNA分子中碱基A与T的比例增加，则该分子的稳定性会增加
D.其中一条链中（A+T）/（G+C）=3/7，另一条链中（A+T）/（G+C）=7/3
3.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（B）
A.32.9%，17.1% B.31.3%，18.7% C.18.7%，31.3% D.17.1%，32.9%高中生物遗传与进化导学设计
第三章 第2节 DNA的结构
【学习目标】1.概述DNA结构的主要特点。
2.通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的讨论和交流，人体甲流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。
3.制作DNA双螺旋结构模型。
【重点与难点】1.DNA结构的主要特点。2.制作DNA双螺旋结构模型。
DNA双螺旋结构模型的构建
1.模型构建者
美国生物学家 和英国物理学家 。
2.构建历程
3.模型的特点及意义
（1）特点：A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有 。
（2）意义：
①能解释 的数量关系。②能解释DNA的 。
③模型与X射线衍射照片完全相符。
DNA的结构
DNA的化学组成
2.DNA双螺旋结构的主要特点
（1）DNA是由 单链组成的，这两条链按 方式盘旋成 结构。DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个 ，这一端称作 ，另一端有一个羟基(—OH)，称作 。DNA的两条单链走向 ，从双链的一端起始，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链则是从3′端到5′端的。
（2）DNA中的 和 交替连接，排列在外侧，构成 ； 排列在内侧。
（3）两条链上的碱基通过 连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：A 一定与 (胸腺嘧啶)配对，G 一定与 (胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫 作 原则。
3.准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式
（1）数量关系：①每个DNA分子中，游离的磷酸基团有 个；②A-T间有 个氢键，G-C间有 个氢键，G、C含量越高，结构越稳定；③脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数；④1个磷酸可与 脱氧核糖相连。
（2）位置关系：单链中相邻碱基通过 连接，互补链中相邻碱基通过 相连。
（3）连接方式：连接单链中相邻的两个脱氧核苷酸的化学键是 ，连接互补链中互补配对的碱基的化学键是 。
4.DNA分子结构特点
稳定性：①DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接方式不变。②两条链间碱基互补配对方式不变。
特异性：每个DNA分子都有其特定的碱基排列顺序，蕴藏着特定的遗传信息。
多样性：不同的DNA分子所含有的碱基对数量不同。碱基对的排列顺序也千变万化。
三、DNA中碱基数目的相关计算规律。如右图所示：
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，总1=总2=1/2总。有以下几个规律：
规律一 DNA双链中的两条互补链的碱基数相等，任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的50%，即A+G=T+C=A+C=T+G=50%
结论：DNA中非互补碱基之和总相等或嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
规律二 DNA双链中的一条单链的（A1+G1）/（T1+C1）的值与其互补链的（A2+G2）/（T2+C2）的值互为倒数关系。
结论：DNA两条链间非互补碱基和之比互为倒数。
规律三 DNA双链中，一条单链的（A1+T1）/（G1+C1）的值与其互补链的（A2+T2）/（G2+C2）的值是相等的，也与整个DNA中的（A+T）/（G+C）的值相等。
结论：在同一DNA中，双链和单链中互补碱基和之比相等。
规律四 DNA一条链中A占的比例为a1，另一条链中A占的比例为a2，则整个DNA中A占的比例为（a1+a2）/2。
结论：某碱基占双链DNA碱基总数的百分比数等于相应碱基占相应单链比值和的一半。
合作探究：1.某双链DNA分子中，一条单链中=a，且（A+T）占该链的比例为b，则其互补链中的值及（A+T）占该链的比例分别是（ ）
A. ，b B. a，b C. ，1-b D. a，1-b
2.某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A:T:G:C=1:2:3:4。下列叙述正确的是（ ）
A.该DNA分子的另一条链上A:T:G:C=1:2:3:4 B.该DNA分子共有腺嘌呤60个
C.如果该DNA分子中碱基A与T的比例增加，则该分子的稳定性会增加
D.其中一条链中（A+T）/（G+C）=3/7，另一条链中（A+T）/（G+C）=7/3
3.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（ ）
A.32.9%，17.1% B.31.3%，18.7% C.18.7%，31.3% D.17.1%，32.9%高中生物遗传与进化跟进落实
第三章 第2节 DNA的结构
一、选择题（每题9分）
1.在制作DNA双螺旋结构模型时，所提供的卡片种类和数量如下表，下列相关叙述正确的是（ ）
卡片种类 磷酸 脱氧核糖 碱基
A T C G
卡片数量 12 12 3 3 4 2
A. 构成的DNA片段，最多含有氢键12个 B. 最多可构建45种碱基序列的DNA
C. 最多可构建5种脱氧核苷酸 D. DNA中每个脱氧核糖均与一分子磷酸相连
2.20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如表。结合所学知识，你认为能得出的结论是（ ）
DNA来源 大肠杆菌 小麦 鼠 猪肝 猪胸腺 猪脾
(A＋T)/(C＋G) 1.01 1.21 1.21 1.43 1.43 1.43
A. 猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些
B. 小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同
C. 小麦DNA中(A＋T)的数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍
D. 同一生物不同组织的DNA碱基组成相同
3.下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是（ ）
A. 1个双链DNA分子中含有4个游离的磷酸基团
B. DNA的1条单链上相邻的碱基通过氢键连接
C. 嘌呤碱基间的相互结合保证了DNA分子结构的稳定
D. DNA分子的两条链反向平行
4.下列有关双链线性DNA分子的叙述，错误的是（ ）
A. 一个双链线性DNA分子中含有2个游离的磷酸基团
B. 若一条DNA链的序列是5′-GATACC-3′，则其互补链为5′-GGTATC-3′
C. 若一条单链上=m,则DNA双链中该比值也为m
D. 碱基特定的排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性
5.下列有关DNA的说法，错误的是（ ）
A. 磷酸和脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架
B. 碱基对排列顺序的千变万化使DNA分子具有多样性
C. 豌豆细胞中DNA是遗传物质，蓝藻细胞中RNA是遗传物质
D. DNA分子一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖”相连
6.下列有关双链DNA的叙述，正确的是（ ）
A. DNA分子中特定的碱基排列顺序完全反映了DNA分子的多样性
B. DNA一条链上的嘌呤数与嘧啶数总是相等的
C. 不同的双链DNA分子中，（A+G）：（T+C）的值不同
D. 脱氧核苷酸中，脱氧核糖上与磷酸基团相连的碳是5'-C
7.DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其中的生物学原理是（ ）
A. 不同人体内的DNA所含的碱基种类不同
B. 不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸不同
C. 不同人体内的DNA的空间结构不同
D. 不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同
8.下列关于“骨架”的说法错误的是（ ）
A. DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接形成基本骨架，可以增强其稳定性
B. 生物大分子以碳链为骨架，都具有多样性和特异性
C. 生物膜以磷脂双分子层为骨架，结构上具有一定的流动性
D. 细胞骨架的成分是蛋白质纤维，能与双缩脲试剂反应呈紫色
9.已知某DNA分子中，C占全部碱基总数的17%，其中一条链中的A与G分别占该链碱基总数的37%和16%，则在它的互补链中，A与G占该链碱基总数的比例分别为（ ）
A. 37%，16% B. 29%，18% C. 16．5%，17% D. 33%，17%
二、填空题
10.如图是DNA片段的结构图，请据图回答：
（1）填出图中部分结构的名称：[2]__________、[5]__________。
（2）从图中可以看出DNA分子中的两条链是由磷酸和___________交替连接的。
（3）连接碱基对的结构是[7]________，碱基配对的方式如下：即________配对；_______配对。
（4）从图甲可以看出组成DNA分子的两条链是_____________的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成独特的____________结构。
11.如图是DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题。
（1）组成DNA的基本单位是[______]______。
（2）图中1、2、6的名称依次为：______、______、______。
（3）在双链DNA分子中，嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为______。
（4）上述DNA分子彻底水解得到的产物是______。
A.脱氧核糖、核糖和磷酸 B.脱氧核糖、碱基和磷酸
C.核糖、碱基和磷酸 D.核糖核苷酸、碱基和磷酸
（5）基因D与d的根本区别是______。
A.基因D能控制显性性状，基因d能控制隐性性状
B.基因D、基因d所含的脱氧核苷酸种类不同
C.4种脱氧核苷酸的排列顺序不同 D.在染色体上的位置不同
（6）如图表示两个脱氧核苷酸之间靠氢键相连，其中正确的是______。
A. B.
C. D.
ADDCC DDBB
10【答案】
(1)一条脱氧核苷酸链；腺嘌呤脱氧核苷酸
(2)脱氧核糖
(3)氢键；A与T；G与C
(4)反向平行；双螺旋
11【答案】（1）5 脱氧核苷酸
（2）磷酸（基团） 脱氧核糖 碱基对
（3）嘌呤数=嘧啶数（A+G=T+C）
（4）B
（5）C
（6）B
高中生物遗传与进化跟进落实
第三章 第2节 DNA的结构
一、选择题（每题9分）
1.在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C，6个G，3个A，7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则（ ）
A. 能搭建出20个脱氧核苷酸 B. 所搭建的DNA分子片段含18个氢键
C. 能搭建出410种不同的DNA分子模型 D. 能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段
2.下列有关DNA结构的说法，正确的是（ ）
A. 一条链上相邻的碱基通过氢键连在一起
B. 某核酸中嘌呤与嘧啶数目相等，则一定为 DNA 分子
C. 碱基对排列顺序的千变万化构成了 DNA分子的特异性
D. A与 T、G与 C互补配对使 DNA分子具有稳定的直径
3.下列关于双链 DNA 分子结构及特性的叙述，正确的是（ ）
A. DNA 分子中每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
B. DNA 分子的每条脱氧核苷酸链上都有一个游离的磷酸
C. 每个 DNA 分子中所有碱基的排列顺序都具有遗传效应
D. 血红蛋白基因碱基对排列顺序可以体现 DNA 分子的多样性
4.下列有关DNA的说法，错误的是（ ）
A. 磷酸和脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架
B. 碱基对排列顺序的千变万化使DNA分子具有多样性
C. 豌豆细胞中DNA是遗传物质，蓝藻细胞中RNA是遗传物质
D. DNA分子一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖”相连
5.下列关于DNA分子双螺旋结构的主要特点的叙述中, 错误的是（ ）
A. 两条链是按反向平行方式盘旋成双螺旋结构的
B. 脱氧核糖和磷酸是交替连接、排列在外侧的
C. 腺嘌呤和尿嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶配对排列在内侧
D. 碱基和碱基之间靠氢键相连
6.下列有关双链DNA的叙述，正确的是（ ）
A. DNA分子中特定的碱基排列顺序完全反映了DNA分子的多样性
B. DNA一条链上的嘌呤数与嘧啶数总是相等的
C. 不同的双链DNA分子中，（A+G）：（T+C）的值不同
D. 脱氧核苷酸中，脱氧核糖上与磷酸基团相连的碳是5'-C
7.DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其中的生物学原理是（ ）
A. 不同人体内的DNA所含的碱基种类不同
B. 不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸不同
C. 不同人体内的DNA的空间结构不同
D. 不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同
8.下列关于“骨架”的说法错误的是（ ）
A. DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接形成基本骨架，可以增强其稳定性
B. 生物大分子以碳链为骨架，都具有多样性和特异性
C. 生物膜以磷脂双分子层为骨架，结构上具有一定的流动性
D. 细胞骨架的成分是蛋白质纤维，能与双缩脲试剂反应呈紫色
9.下列关于DNA结构与功能的叙述, 错误的是（ ）
A. DNA分子碱基排列顺序千变万化, 构成了DNA分子的多样性
B. DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
C. DNA分子中G与C碱基对含量越高, 其结构稳定性就相对越大
D. DNA分子结构相对稳定的重要原因之一是两条链上的碱基互补配对形成了氢键
10.已知某DNA分子中，C占全部碱基总数的17%，其中一条链中的A与G分别占该链碱基总数的37%和16%，则在它的互补链中，A与G占该链碱基总数的比例分别为（ ）
A. 37%，16% B. 29%，18% C. 16．5%，17% D. 33%，17%
二、填空题
11.如图是DNA片段的结构图，请据图回答：
（1）填出图中部分结构的名称：[2]______________________、[5]_____________________。
（2）从图中可以看出DNA分子中的两条链是由磷酸和_____________交替连接的。
（3）连接碱基对的结构是[7]________，碱基配对的方式如下：即________配对；_______配对。
（4）从图甲可以看出组成DNA分子的两条链是_____________的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成独特的____________结构。
12.如图是DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题。
（1）组成DNA的基本单位是[______]______。
（2）图中1、2、6的名称依次为：______、______、______。
（3）在双链DNA分子中，嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为______。
（4）上述DNA分子彻底水解得到的产物是______。
A.脱氧核糖、核糖和磷酸 B.脱氧核糖、碱基和磷酸
C.核糖、碱基和磷酸 D.核糖核苷酸、碱基和磷酸
（5）基因D与d的根本区别是______。
A.基因D能控制显性性状，基因d能控制隐性性状
B.基因D、基因d所含的脱氧核苷酸种类不同
C.4种脱氧核苷酸的排列顺序不同 D.在染色体上的位置不同
（6）如图表示两个脱氧核苷酸之间靠氢键相连，其中正确的是______。
A. B.
C. D.
DDBCC DDBBB
11【答案】
(1)一条脱氧核苷酸链；腺嘌呤脱氧核苷酸
(2)脱氧核糖
(3)氢键；A与T；G与C
(4)反向平行；双螺旋
12【答案】（1）5 脱氧核苷酸
（2）磷酸（基团） 脱氧核糖 碱基对
（3）嘌呤数=嘧啶数（A+G=T+C）
（4）B
（5）C
（6）B 高中生物遗传与进化知识清单
3.2 DNA的结构
1.DNA双螺旋结构模型的构建者：沃森和克里克
2.DNA双螺旋结构模型属于物理模型
3.DNA的基本单位是：四种脱氧核糖核苷酸
4.在脱氧核苷酸链中，每个脱氧核糖和两个或一个磷酸基团相连。
5.每个 DNA 片段中，游离的磷酸基团有两个，它们代表每条链的5’端。
6.DNA 的空间结构特点:（1）从总体看，DNA是由两条平行的脱氧核苷酸长链按反向平行方式盘旋而成的双螺旋结构；（2）脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA 的基本骨架；（3）碱基之间遵循碱基互补配对原则(A-T，C-G)排列在内侧。
7.双链 DNA 中相邻碱基靠氢键连接；单链DNA中相邻碱基靠脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖连接。
8.DNA的特性:
（1）稳定性:双螺旋结构、基本骨架、碱基对；
（2）多样性:碱基对的排列顺序千变万化；
（3）特异性:每个特定的DNA都具有特定的碱基排列顺序。
