(共34张PPT)
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把握·命题热点
应用·落实体验
课下综合检测
课堂回扣练习
命题点一
命题点二
知识点一
知识点二
第
2
节
D
N
A分子的结构
第3章
项目
特点
整体
由___条脱氧核苷酸链按
方式盘旋而成
排列
外侧
由
和
交替连接组成，构成基本骨架
内侧
碱基通过_____连接形成碱基对
碱基互补配对
A与
配对、
与C配对
反向平行
脱氧核糖
磷酸
T
G
两
氢键
项目
双链DNA
1链
2链
规律
A、T、G、C关系
A＝T
G＝C
A1＝T2G1＝C2T1＝A2C1＝G2
双链DNA中，A总等于T，G总等于C，且1链上的A等于2链上的T,1链上的G等于2链上的C
非互补碱基和之比，即(A＋G)/(T＋C)或(G＋T)/(A＋C)
1
m
1/m
DNA双链中非互补碱基之和总相等，两链间非互补碱基和之比互为倒数
项目
双链DNA
1链
2链
规律
互补碱基和之比，即(A＋T)/(G＋C)或(G＋C)/(A＋T)
n
n
n
在同一DNA中，双链和单链中互补碱基和之比相等
某种碱基的比例(x为A、T、G、C中某种碱基的百分含量)
x1
x2
某碱基占双链DNA碱基总数的百分数等于相应碱基占相应单链的比值的和的一半
种类
样品1
样品2
样品3
样品4
碱基含量
15%C
12%G
35%T
28%A第三章 第2节
一、选择题
1．下列关于威尔金斯、富兰克林、沃森和克里克、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．沃森和克里克构建了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的量等于T的量、C的量等于G的量
[答案] B
[解析]
威尔金斯和富兰克林提供了DNA衍射图谱，查哥夫发现腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量。沃森和克里克构建了DNA的双螺旋结构模型。
2．DNA分子的骨架是
( )
A．磷酸和脱氧核糖交替连接的长链
B．碱基对
C．磷酸
D．脱氧核糖
[答案] A
[解析] 磷酸和脱氧核糖交替连接构成了DNA分子的基本骨架。
3．人体中，由A、T、G
3种碱基构成的核苷酸共有
( )
A．2种
B．4种
C．5种
D．8种
[答案] C
[解析] 人体中由A、T、G
3种碱基构成的核苷酸共有5种。
4．(2018·河南宝丰测试)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的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接
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分子两条链反向平行
[答案] B
[解析] DNA每条脱氧核苷酸链的一端有一个游离的磷酸基团，双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团，A正确；碱基互补配对原则中，A与T配对、G与C配对，C项正确；DNA双螺旋结构是由两条反向平行的脱氧核苷酸链构成的，D项正确。故选B。
5．由双链DNA的组成分析，下列相关比值在不同DNA分子中可变的是
( )
A．T/A
B．G/C
C．(A＋T)/(G＋C)
D．(A＋G)/(T＋C)
[答案] C
[解析] DNA分子两条链的碱基是互补配对的，因此，在双链DNA中一定有A＝T、G＝C。因此有：A＋G＝T＋C、A＋C＝T＋G。由于不同的DNA分子A不一定等于G或C，T不一定等于G或C，因此，在不同的DNA分子中，(A＋T)/(G＋C)是可变的。
6．不同生物含有的核酸种类不同。真核生物和原核生物同时含有DNA和RNA，病毒体内只含有DNA或RNA。下列关于各种生物体内碱基、核苷酸种类的描述中正确的是
( )
选项
A
B
C
D
生物种类
大肠杆菌
人
洋葱
SARS病毒
碱基
5种
5种
4种
8种
核苷酸
5种
8种
8种
8种
[答案] B
[解析] 组成DNA的碱基有A、G、C、T，组成RNA的碱基有A、G、C、U，所以核酸中共有5种碱基。核苷酸是组成DNA和RNA的单体，DNA的单体是4种脱氧核苷酸(碱基：A、G、C、T)，RNA的单体是4种核糖核苷酸(碱基：A、C、G、U)；由于DNA和RNA含有不同的五碳糖，因而同时含DNA、RNA的生物，碱基虽然只有5种，核苷酸却有8种。
二、非选择题
7．分析下图，回答有关问题。
(1)图中A是__________，F是__________，B糖是__________。
(2)一般来说，1个G中含有________个E，在细胞有丝分裂的中期，G和E的比例是________。
(3)E的组成单位是图中的________，共有______种。
(4)DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成________结构。
[答案] (1)含氮碱基 蛋白质 脱氧核糖
(2)1 1∶2 (3)D 4 (4)双螺旋
一、选择题
1．(2018·莆田检测)关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是
( )
A．DNA分子由四种脱氧核苷酸组成
B．每个DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C．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
D．DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个含氮碱基
[答案] D
[解析] DNA分子中除两端外，每个脱氧核糖连接两个磷酸和一个含氮碱基。
2．某DNA片段中有腺嘌呤a个，占全部碱基比例为b，则
( )
A．b≤0.5
B．b≥0.5
C．胞嘧啶为a个
D．胞嘧啶为b个
[答案] C
[解析] 由于DNA分子中A为a个，占全部碱基比例为b，则该DNA分子中碱基总数为个；
由于A＋G为个，则G为＝a个；
又因G＝C，则C(胞嘧啶)为a个。
3．从某生物组织中提取DNA进行分析，其四种碱基数的比例是：鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%。又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的
( )
A．42%
B．27%
C．26%
D．14%
[答案] C
[解析] “图示法”是解答此类试题的简捷方法，图示则是利用A、G、C、T分别代表DNA分子两条链中碱基的比例(占双链或单链)或数目。应用过程中要特别注意题目提供的条件或所推导出的结论是占DNA双链或单链的碱基比例或数目。
4．(2018·荆州检测)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。圆代表磷酸，下列正确的是
( )
A．长方形可能代表A、T、C、U四种含氮碱基
B．两个圆可用别针(代表磷酸二酯键)连结，以形成DNA的侧链
C．别针(代表磷酸二酯键)应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上
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] 长方形表示的是含氮碱基，有A、T、G、C四种，没有U，圆表示的是磷酸，五边形表示的是脱氧核糖，在DNA单链中，脱氧核苷酸之间通过3,5－磷酸二酯键相连，即别针应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上，而不是两个圆之间，两条DNA单链模型的位置关系应为反向平行。
5．DNA的一条链中的(G＋T)/(C＋A)为0.5，(A＋T)/(C＋G)为2，则该DNA分子中另一条链上同样的碱基比为
( )
A．0.5和2
B．2和0.5
C．0.5和0.5
D．2和2
[答案] D
6．构成DNA的碱基有4种，下列碱基数量比因生物种类的不同而不同的是
( )
A．
B．
C．
D．
[答案] C
[解析] 因为DNA分子中，A与T相配，G与C相配，所以A与T、G与C的数量相等，故D项不会变化，等于1。同理A、B两项中的比值也是不变的，等于1。只有C项，其碱基数量比因生物的种类不同(其DNA也不同)而不同。
7．DNA分子的多样性和特异性是由下列哪项决定的
( )
A．多核苷酸链
B．DNA主链的稳定性
C．碱基对的不同排列顺序
D．DNA规则的双螺旋结构
[答案] C
[解析] 碱基对的不同排列顺序决定DNA分子的多样性和特异性。
8．(2018·镇江检测)某生物的碱基组成是嘌呤碱基占碱基总数的60%，嘧啶碱基占碱基总数的40%，它不可能是
( )
A．棉花
B．绵羊
C．T2噬菌体
D．烟草花叶病毒
[答案] C
[解析] 棉花和绵羊体内有DNA和RNA，其嘌吟碱基数与嘧啶碱基数不一定相等；烟草花叶病毒只含单链RNA，嘌呤碱基数和嘧啶碱基数不一定相等；而噬菌体只含双链DNA，其嘌呤碱基数和嘧啶碱基数一定相等。
二、非选择题
9．如图为DNA分子(片段)的结构示意图，请据图回答：
(1)DNA的基本单位是________，它是由________、________、________三个部分组成的。DNA的空间结构是________，两条链是通过________方式联系在一起的，这种配对的方式具体为________、________、________。
(2)请用文字写出图中1～10的名称。
1________ 2________ 3________ 4________ 5________
6________ 7________ 8________ 9________ 10________
(3)若该DNA分子的一条链中＝0.5，那么在它的互补链中，应为________。
(4)DNA分子的基本骨架由________构成。
(5)若以放射性同位素15N标记该DNA，则放射性物质位于________中。
[答案] (1)脱氧核苷酸 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 独特的双螺旋结构 碱基互补配对 A—T G—C
(2)胞嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 脱氧核糖 磷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 碱基对 氢键 一条脱氧核苷酸链的片段
(3)2 (4)脱氧核糖和磷酸交替连接 (5)含氮碱基
10．分析以下材料，回答有关问题。
材料一 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并不是以单链形式存在的，而是由两条链结合形成的。
材料二 科学家查哥夫研究不同生物的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；碱基A的总数等于碱基T的总数、碱基G的总数等于碱基C的总数，但(A＋T)与(G＋C)的比值不是固定的。
材料三 根据富兰克林等人对DNA晶体的X射线衍射图谱分析表明，DNA分子由许多“亚单位”组成，每一层的间距为3.4
nm，而且整个DNA分子长链的直径是恒定的。
(1)材料一表明DNA分子是由两条________组成的，其基本组成单位是________。
(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3.4
nm，而且DNA分子长链的直径是恒定的，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分子中嘌呤与嘧啶之间是一一对应的 (3)A与T一一对应，G与C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配对教学目标
一、知识与技能
1．识记构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类、元素种类。
2．DNA分子的平面结构和空间结构。
3．碱基互补配对原则。
二、过程与方法
1．制作DNA双螺旋结构模型。
2．就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论，领悟模型方法在这些研究中的应用。
三、情感、态度与价值观
1．认识到与人合作在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。
2．认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程。
教学重点、难点
教学重点：制作DNA分子双螺旋结构模型。
教学难点：DNA分子结构的主要特点
教学突破
使用挂图、模型进行直观教学，指导学生制作DNA分子的结构模型。让学生充分理解它的结构特点。
教法与学法导航
教法：讨论法、演示法、模型法。
学法：学会理论联系实际的学习方法。在学生自学教材的基础上，在教师的指导下，以从DNA的基本组成单位开始，按照一定的方式先形成脱氧核苷酸长链，而后再通过一定的方式构成DNA分子的平面结构及空间结构的顺序展开学习，加深学生对教材DNA分子结构特点理论知识的理解掌握。
教学准备
教师准备：DNA分子的结构模型、DNA分子的结构挂图、课件等。
学生准备：预习，搜集有关沃森和克里克制作DNA分子的结构模型的资料并尝试制作模型。
教学过程
教学内容
教师组织和引导
学生活动
教学意图
问题探讨
引导学生思考讨论回答，老师提示。
思考讨论回答。
收集资料能力。
续上表
一、DNA双螺旋结构模型的构建成旁栏思考题目“思考与讨论”
引导学生阅读课文P47～49。〖提示〗1．（1）当时科学界已经发现的证据有：组成DNA分子的单位是脱氧核苷酸；DNA分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的Ｘ射线衍射图谱；（3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950年），即按照X射线衍射分析的实验数据建立模型的方法（因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建DNA结构模型；（4）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果：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）的量这一碱基之间的数量关系。2．沃森和克里克根据当时掌握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。在失败面前，沃森和克里克没有气馁，他们又重新构建了一个将磷酸—核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。
沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的，即A与A、T与T配对。但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：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。于是，沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T配对，G与C配对，最终，构建出了正确的DNA模型。〖提示〗1．略。2．主要涉及物理学（主要是晶体学）、生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；建构模型的方法等。现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。3．要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。
阅读思考。完成旁栏思考题目。思考与讨论。
培养学生的自学与自我探究能力。思考、讨论和合作能力。
二、DNA分子的结构
出示DNA模型，学生阅读课本第50页，指着模型进行解说归纳，结构的主要特点是： ①两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构（简要解释“反向”，一条链是5'－3'，另一条链是3'－5'，不宜过深）。
阅读理解记住。
续上表
二、DNA分子的结构
②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 ③碱基互补配对原则： 两条链上的碱基通过氢键（教师对“氢键”要进行必要的解释）连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：A—T、G—C（A一定与T配对，G一定与C配对）。 可见，DNA一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了（可在黑板上练习一道题以巩固互补配对原则）。 教师设问，学生思考后，由教师回答： 设问一：碱基配对时，为什么嘌呤碱基不与嘌呤碱基或嘧啶碱基不与嘧啶碱基配对呢？ 这是由于嘌呤碱基是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱基是单环化合物（画出单环），占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。 设问二：为什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？ 这是由于A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，这样使DNA的结构更加稳定，所以，A与T或G与C的摩尔数比例均为1：1。 某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的数量占18％，那么鸟嘌呤的数量占（
） A．9％
B．18％
C．32%
D．36％ 答案：C
学生训练。
拓展学生思维，更好理解新知识
。应试能力。
三、DNA的特性
师生共同活动，学生讨论和教师点拨相结合。 ①稳定性：DNA分子两条长链上的脱氧核糖与Pi交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的，从而导致DNA分子的稳定性。 ②多样性：DNA分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。如一个最短的DNA分子大约有4000个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有44000=102408种。实际上构成DNA分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成DNA分子的多样性。 ③特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。
听讲。配合老师
回答。
知识拓展。
续上表
小结
小结。
培养学生的总结能力。
模型构建制作DNA双螺旋结构模型
让学生做P50《模型构建
制作DNA双螺旋结构模型》，实验的材料及一些基本步骤可在上课前准备好，教师示范。〖提示〗1．DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。碱基对千变万化的排列顺序使DNA储存了大量的遗传信息。2．（1）靠
DNA分子碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；（2）在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力（该点可不作为对学生的要求，教师可进行补充说明）。
阅读思考，动手动脑。
巩固知识加深理解。
板书展示
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．代表人物
2．组成分子
3．基本规律
二、DNA分子的结构主要特点：
1．两条链
2．基本骨架
3．碱基对
三、模型制作要点
D．DNA分子两条链上的A与T通过氢键连接
3．甲生物核酸的碱基组成为：嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基比例为：嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是（
）
A．蓝藻、变形虫
B．T2噬菌体、豌豆
C．硝化细菌、绵羊
D．肺炎双球菌、烟草花叶病毒
4．在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的（
）
A．24%，22%
B．22%，28%
C．26%，24%
D．23%，27%
5．下列各细胞结构中，可能存在碱基互补配对现象的有（
）
①染色体；②中心体；③纺锤体；④核糖体。
A．①②
B．①④
C．②③
D．③④
参考答案：1．C
2．D
3．D
4．A
5．B(共23张PPT)
第3章
基因的本质
第2节
DNA分子的结构
人教版必修2
北京中关村DNA双螺旋结构“生命”雕塑，如今已被看作中关村的标志，受到各界好评。
雅典奥运会开幕式经典场景
１９５1年富兰克林（Ｒ．Ｅ．Ｆranklin)等采用Ｘ射线衍射技术拍摄到ＤＮＡ结构的照片。确认ＤＮＡ为螺旋结构，并且是由不止一条链所构成的。
DNA的X射线衍射图
１９５2年查戈夫（E.Chargaff)定量分析ＤＮＡ分子的碱基组成，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。
１９５３年美国科学家沃森（Ｊ．Ｄ．Ｗatson)和英国科学家克里克（Ｆ．Ｃrick)提出ＤＮＡ分子的双螺旋结构模型。
二、DNA分子的结构
１、DNA的化学组成
脱氧核糖核酸
C
、H、
O
、N
、P
脱氧核苷酸
复习提问
DNA全称是 ；DNA的基本组成
元素是 ；组成DNA的基
本单位是 。
(1)DNA的基本单位－脱氧核苷酸
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
腺嘌呤
鸟嘌呤
（A）
（G）
胸腺嘧啶
胞嘧啶
（T）
（C）
脱氧核苷酸的组成成分:
组成脱氧核苷酸的含氮碱基：
复习提问
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
A
G
C
T
(2)脱氧核苷酸的种类：
(3)多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链
(4)二条脱氧核苷酸链组成一个ＤＮＡ分子
A
A
G
C
C
A
T
T
G
G
T
C
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
DNA平面结构
两条链的关系？
2.
D
N
A的结构
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
DNA平面结构
磷酸、脱氧核糖交替连接——
构成基本骨架
“扶手”
①
外侧：
A
A
A
G
G
C
C
A
DNA平面结构
T
T
T
G
G
C
T
C
碱基对
碱基
“阶梯”
②内侧:
2条链上的碱基通
过______连接成碱基对
※碱基互补配对原则
A与T配对；
G与C配对
A
=
T
/
G
≡
C
？
？
？
氢键
T
T
G
C
C
T
G
T
③由2条链按反向平行
方式盘绕成双螺旋结构；
DNA的结构和组成可用五四三二一表示分别表示的是什么？
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸
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？
4
种
4000
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
ＤＮＡ化学组成
ＤＮＡ的双螺旋结构
基本单位——脱氧核苷酸
种类：
四种
碱基互补配对原则
DNA分子的特性：稳定性、多样性和特异性
①由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。
③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
四、有关DNA中的碱基计算
规律总结
1、双链DNA分子中，两互补碱基相等；
任意两个不互补碱基之和恒等，各占
碱基总数的50%,且不互补碱基之和
的比值等于1．
(
A+G)/(T+C)=1
∵A=T，
G=C
∴
A+G=T+C
=
50%
A+T
G+C
A2
+T2
G2
+C2
A1+T1
G1+C1
=a
=a
2、双链DNA分子中A+T/G+C
等于其中任何一条链的
A+T/G+C。
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
=a
3、双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一
比值的倒数.
1
b
A2+G2
T2+C2
=
4、双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比。
A+T
A+T+G+C
=
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
A2
+T2
+G2
+C2
A2
+T2
=
A1
+T1
+G1
+C1
A1
+T1
=
c%
c%
c%
T1+C1
=
b
A1+G1
1、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则
胸腺嘧啶为_____
2、一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有
100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶
应是_____
3、
DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个
DNA分子中G=
_____
20%
60个
29%
4、
由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组
成和序列的不同而携
带不同的遗传信息，其种类
数最多可达
（
）
A、4120
B、1204
C、460
D、604
C
练习
5、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。
解析一：
设DNA分子碱基总数为100.
已知：A+T=54，则G+C=46
所以，G1+C
1
=G
2
+C
2
=23
已知：G
1
=
×100×22%=11
1
2
所以,
C
2=G
1=11
则:
G
2=23–11=12
G
2
A
2
+T
2
+G
2
+C
2
=
12
1
2
×100
=
24%
解析二:
已知
A+T
总
=
54%,
则
=
46%
G+C
总
所以
G1+C
1
1/2总
=
46%.
已知
1/2总
G
1
=
22%
所以
1/2总
C
1
=
46%–22%=
24%
因为
G2=C1
所以
1/2总
G
2
=
24%
24%第2节
DNA分子的结构
●从容说课
本节内容首先是以讲故事的形式介绍DNA分子的双螺旋结构模型的建立过程。故事首先出场的是英国伦敦皇家学院的晶体衍射专家维尔金斯和年轻的女科学家弗兰克林。他们拍摄出来非常清晰的DNA分子的X射线衍射照片，为分析DNA结构提供了重要的依据和证据。这些证据的展示，就是要学生总结这两位科学家所应用的多种研究方法，明白一个道理：科学研究不但要有深厚的专业知识，还要有广博的知识面。对于沃森和克里克来说，两人的组合就是一个黄金搭档。物理学家克里克是毕业于伦敦大学，他曾参加过用X射线研究血红蛋白的分子结构，在研究X射线衍射照片方面有很高的造诣。沃森是年轻有为的分子生物学家，他对生物学中的大分子非常熟悉。两人的合作就是一个强强联手。在借鉴了许多科学家研究成果的基础上，沃森和克里克建立了很多种双螺旋和三螺旋模型，但很快就知道是错误的。奥地利生物化学家查哥夫的研究成果再一次给了他们成功的启示。查哥夫发现：（1）在DNA样本中，A的数目总是和T的数目相等，C的数目总是和G的数目相等。即：（A＋G）∶（T＋C）=1。（2）（A＋T）∶（C＋G）的值具有物种特异性。沃森和克里克吸收了美国生物化学家查哥夫的研究成果，经过深入的思考，终于建立了DNA的双螺旋结构模型，并把这个模型用金属材料制成之后与拍摄的X射线衍射照片比较，发现二者完全相符。这个成果的探究历史，蕴含着科学思想和科学精神，让学生从中吸取营养，对培养他们科学研究方法的掌握及与人合作的能力大有好处。
DNA分子的结构部分是本节知识的重点和难点，学习这部分要利用现成的模型教具，让学生有一个直观的印象，然后分步解剖这些结构的组成，就形成了从空间结构→平面结构→单链结构→基本单位的教学顺序，这样使学生对DNA的认识层层细化，培养学生对事物的认知能力。
为了更形象地说明DNA是如何由四种基本组成单位构成，以及碱基、磷酸分别与脱氧核糖的相连，让学生动手来制作DNA模型，让学生在动手中对前面的知识得以巩固和提高。同时掌握一种重要的科学方法——模型建构。
●三维目标
1.知识与技能
（1）理解DNA分子的结构特点。
（2）制作DNA分子双螺旋结构模型。
2.过程与方法
（1）培养观察能力、分析理解能力：通过观察DNA结构模型及制作DNA双螺旋结构模型来提高观察能力、分析和理解能力。
（2）通过分析DNA结构模型的建立过程，培养学生发现问题、解决问题、应用最新研究成果以及与人合作的能力。
3.情感态度与价值观
通过DNA的结构和复制的学习，探索生物界丰富多彩的奥秘，从而激发学生学科学、用科学、爱科学的求知欲。
●教学重点
1.理解DNA分子的结构特点；
2.制作DNA分子双螺旋结构模型。
●教学难点
理解DNA分子的结构特点。
●教具准备
DNA双螺旋结构模型。
●课时安排
本节内容需安排两个课时进行教学：
第1课时
DNA双螺旋结构模型的构建
第2课时
DNA的结构及模型的制作
第1课时
●教学过程
［课前准备］
学生收集沃森、克里克、威尔金斯的简介；收集有关DNA研究过程的资料。
［情境创设］
有同学去过北京中关村高科技园吗？那里有个独特形状的雕塑，那是以何为蓝本制作的呢？（展示雕塑图）那是一个DNA雕塑。DNA结构模型的创立是许多科学家智慧的结晶。它的结构创立过程就是一个科学方法和科学精神的完美结合过程。
［师生互动］
DNA作为遗传物质已经不容置疑，但是它怎样决定生物的性状，要回答这些问题，必须要弄清DNA的结构。
在DNA结构的研究过程中，沃森和克里克的研究成果，让世人终于认清了这个生命现象决定者的真面目——DNA双螺旋结构。
请1～2位同学根据自己找的资料来介绍一下这两位科学家的重要成果。如不全面可补充，主要介绍的内容应包括：1953年4月25日，英国的《自然》杂志刊登了美国的沃森（J.Watson，1928～）和英国的克里克（F.H.C.Crick，1916～2004）在英国剑桥大学合作的成果，DNA双螺旋结构的分子模型，这一成就后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的标志。1962年，沃森、克里克和维尔金斯（伦敦皇家学院）三人共同获得了诺贝尔生物医学奖。
问：这一成果为何在当时引起了极大的关注？
答：它第一次揭示了生命本质的决定者的真面目——双螺旋结构，使人们对遗传物质的认识水平步入了分子水平。
问：它的研究是不是一帆风顺的？
答：不是。
介绍研究过程：DNA双螺旋结构模型的建立过程中，威尔金斯和弗兰克林这两位科学家却比沃森和克里克研究得还要早。1951年，威尔金斯在DNA结构的研究中，采用了Ｘ射线衍射法，得到了一张非常清楚的DNA的Ｘ射线衍射图谱。
问：沃森和克里克从DNA的衍射图谱中受到了什么启示？
答：从这个图谱中，这两位科学家和其他科学家一起分析有关数据得出结论：DNA是螺旋的。
问：从方法上有何变化？
答：开辟了一种新的研究DNA的方法，就是从研究组成为主，转为研究结构为主。
问：是不是从此一切问题迎刃而解了呢？
答：没有。做了不同的螺旋模型，但结果很快被否定了。
介绍查哥夫的研究成果
1952年，查哥夫（E.Chargaff）在已进行多年的对各种DNA样品的组分研究中发现，DNA中四种核苷酸的量并不一定是相等的。但是，在各种DNA中嘌呤的量和嘧啶的量总相等，而且腺嘌呤的量和胸嘧啶的量相等；鸟嘌呤的量和胞嘧啶的量相等。沃森在开始研究碱基之间连接的方式时，先将同样的碱基成对地安排在两条链上。例如，使腺嘌呤和腺嘌呤配对，胸腺嘧啶和胸腺嘧啶配对等。他认为这样还可以说明DNA的模板作用。这个模型被晶体学家J·多诺休（Donohue）否定。多诺休根据他对类似的小分子化合物所作的晶体衍射研究，主张碱基是以酮式结构存在的，而不是沃森在建立模型时所用的烯醇式。于是沃森只好继续寻找各种配对的可能性。就在这时，沃森发现腺嘌呤和胸腺嘧啶，以及鸟嘌呤和胞嘧啶各自成对后，两类碱基对具有相似的形状，而且发现这样的配对恰恰可以解释查哥夫测定的DNA碱基比例的数据。
问：通过吸取查哥夫的成果，两位科学家做出了模型，是不是就能说明模型是正确的？
答：不能。只能从化学成分上说明正确。
问：如何证明这个模型的正确性？
答：做出的模型与X射线衍射照片相比较，完全相符。不但从成分上证明正确，还从结构上证明模型的正确性。
问：从沃森和克里克建立DNA模型的过程中，你觉得他们和其他科学家是一种什么关系？
答：相互配合。沃森和克里克的合作本身就意味着不同学科之间的交叉和结合。
问：从他们的研究历程看对你有何启示？
答：研究的过程就是不断纠正自己的错误的过程，取对方之长，补自己之短的过程。
问：从这个研究过程你能不能得出科学研究的一般过程？
答：发现问题（DNA的结构是怎样的？）→解决问题（提出自己的模型）→验证（可以的模型不正确）→吸取最新知识，再解决问题（提出双螺旋模型）→验证（和X射线衍射图比较）→结论（DNA是双螺旋结构）。
［教师精讲］
DNA双螺旋结构模型的阐明是生物学发展过程中一个具有历史意义的里程碑，它的出现标志着分子生物学这门新学科的诞生。1962年，颁发诺贝尔生理学或医学奖时，同时授予沃森、克里克和维尔金斯。因弗兰克林已于1958年逝世而未被授予，但弗兰克林功不可没。
［评价反馈］
1.组成DNA分子的基本单位是___________，每个基本单位由__________、_________、
_______________三部分组成。
答案：脱氧核苷酸
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
一分子磷酸
2.组成DNA的碱基有__________种，分别是____________________________。脱氧核苷酸有_________种,分别是______________________________________________________。
答案：4
A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）
4
腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸
［课堂小结］
DNA结构模型的建立过程，实际上就是科学家密切合作的过程。沃森和克里克吸取了许多科学家当时最新的科研成果，所以可以说它是科学家精诚合作探究自然奥秘的典范。同时在这个过程中，可以看出科学家在研究中应用了多种研究方法，它应用了化学方法、物理方法以及生物学方法，这也反映出现代科学的发展方向——多学科交叉，相互作用，共同发展。
［布置作业］
根据提供的资料，从下列五个方面选取一个作为主题，来介绍遗传物质研究的过程及成果。（1）DNA是遗传物质的实验研究；（2）DNA双螺旋结构的发现及模型的制作；（3）基因结构及基因表达调控；（4）基因工程技术；（5）应用。
可以以两人或三人为一个小组进行资料组织，再以班级大组为单位，把五方面的内容组成一个整体，整理出最后的报告。
［课后拓展］
推荐书籍，供学生阅读。
《双螺旋——发现DNA结构的故事》刘望夷等译。
此书是沃森写的一本作者自己亲身经历的重大事件印象记。书中不仅有科学知识，亦有科学工作方法。此书最早分期在《大西洋月刊》上发表，后出单行本。1980年出版的英文新版本中，作者又加进了一些新内容。另外，在附录中收进了四篇文章，即沃森和克里克的两篇原始论文，以及斯坦特写的介绍DNA双螺旋与分子生物学的崛起和《双螺旋》一书作者及出版概况的两篇文章。
可到http://www./readingroom/slx/d1.htm上阅读。
●板书设计
第2节
DNA分子的结构
1.DNA结构模型构建过程中的主要事件
1951年，威尔金斯展示出了DNA的衍射图谱
1952年，查哥夫研究发现在DNA中A=T、G=C
1953年，克里克和沃森的论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》发表
1962年，沃森、克里克和威尔金斯获得诺贝尔奖
●习题详解
一、问题探讨（课本P47）
解析：当代社会高科技中生物学领域的发展最为迅速，而生物学的发展又以遗传物质DNA的结构模型建立之后最为迅速，所以把DNA的结构作为高科技的标志反映出了高科技发展的主要特征。
二、本节聚焦（课本P47）
1.首先，沃森和克里克提出的双螺旋结构是建立在对其他科学研究成果的利用上。当时科学界已经发现的证据有：（1）DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。（2）英因科学家威尔金斯提供的DNA的X射线衍射图谱。（3）奥地利科学家查哥夫提供的重要信息：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。
其次，沃森和克里克进行了大量的细致的研究。最初根据掌握的资料，尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，但这些模型都一一被否定了，但他们在失败面前没有放弃，不断吸收最新的研究成果，终于在1953年提出了DNA分子的双螺旋结构模型。并用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片进行比较，结果两者完全相符，更进一步验证了模型的正确性。
2.（1）DNA分子是由两条链反向平行盘旋成的双螺旋结构；（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，碱基之间通过碱基互补配对原则来对应，对应关系是A和T，G和C配对。
三、思考与讨论（课本P49）
1.（1）两条。两条链反向平行盘旋成双螺旋结构。
（2）基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。脱氧核糖除了和磷酸相连之外还和内侧的碱基相连，磷酸只和脱氧核糖相连。脱氧核糖和磷酸位于DNA分子的外侧。
（3）DNA中的碱基配对是通过碱基互补配对原则进行的，即A和T，G和C配对。它们位于分子的内侧。
2.主要涉及物理学（如衍射图谱）、生物化学（碱基数目的对应相等关系）等。涉及的方法有X射线衍射结构分析方法；建构模型的方法等。通过对这些资料的分析使人们更加清楚地认识到现代生物学的发展是在应用多学科成果的基础上取得的，多学科的交叉运用，诞生了新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。
3.要善于利用他人的研究成果，要善于与他人交流沟通，要善于与人合作。第三章基因的本质
第15课时 DNA分子的结构
[目标导读] 1.阅读教材P47“DNA双螺旋结构模型的构建”，了解科学家构建模型的研究历程，体验持之以恒的奋斗精神。2.结合教材图3－11，分析教材P49“DNA分子的结构”，理解并掌握DNA分子的双螺旋结构模型的特点。3.依据DNA分子的结构特点，分析并掌握有关DNA分子结构的计算。4.学习制作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。
[重难点击] 1.DNA分子的双螺旋结构模型的特点。2.有关碱基互补配对的计算。
1．生物的遗传物质
遗传物质
生物种类
结果
结论
DNA
所有细胞生物及部分病毒
绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA是主要的遗传物质
RNA
部分病毒
2.如果用○表示磷酸、表示脱氧核糖、 表示含氮碱基，那么怎样表示DNA的结构单位？
答案 结构单位：脱氧核苷酸(4种)
3．核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。
4．细胞核是遗传信息库，细胞核中有储存遗传信息的DNA。DNA分子很长，像一架螺旋形的梯子，由含有特定遗传信息的许多片段组成。
5．模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。模型包括物理模型、概念模型和数学模型等。
课堂导入
通过前面的学习，我们知道生物的遗传物质主要是DNA，细胞生物和部分病毒的遗传物质都是DNA。那么DNA究竟具有怎样的结构呢？上图是坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕像和雅典奥运会中关于人类发现DNA的过程，这就是科学家模拟的DNA模型，下面就让我们重温科学家构建DNA模型的研究历程，分析DNA的结构特点。
探究点一 DNA双螺旋结构模型的构建
DNA双螺旋结构模型的提出是多个科学家不懈努力的结果，阅读教材内容，完成下面的内容并思考。
归纳提炼
DNA双螺旋结构模型的建立过程的启示
(1)科学研究需要协作精神。
(2)科学研究需要不断提升技术手段来获得相应的知识。
(3)科学研究需要不懈的努力和不断修正自己错误的发展思想。
活学活用
1．下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是( )
A．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C
4种碱基
B．威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构
C．沃森和克里克曾尝试构建了多种模型，但都不科学
D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(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)的量的启发，构建出科学的模型
问题导析 (1)DNA分子是由两条脱氧核苷酸链组成的，脱氧核苷酸链由四种脱氧核苷酸连接形成。
(2)沃森和克里克利用威尔金斯和富兰克林做的DNA衍射图谱的有关数据进行分析，结合早期科学界的认识，得出DNA的结构为双螺旋结构。
(3)在双链DNA分子中A＝T，G＝C。
答案 B
解析 沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的
DNA衍射图谱及有关数据，推算出DNA分子呈螺旋结构。
探究点二 DNA分子的结构
如图为DNA分子的双螺旋结构模型图，试完成相关内容。
1．DNA分子的结构
(1)写出上图中各部分的名称：
①胸腺嘧啶(T)；②脱氧核糖；③磷酸；④碱基对；⑤腺嘌呤(A)；⑥鸟嘌呤(G)；⑦胞嘧啶(C)。
(2)从图中可以看出，和A配对的一定是T，和G配对的一定是C。
(3)碱基对之间靠氢键连接，其中A－T之间是2个氢键，G－C之间是3个氢键，因此DNA分子中G－C含量越高，DNA分子稳定性越高。
(4)图中表示DNA的基本组成单位的是_①②③。
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；碱基对排列在内侧。
(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，叫做碱基互补配对原则。
3．DNA分子的特性
(1)稳定性：空间结构相对稳定。
①位于外侧的基本骨架一定是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，不会改变。
②两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是A与T、G与C配对。碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有着重要的作用。
(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目有差异，排列顺序多种多样。
(3)特异性：每一种DNA分子都有特定的碱基排列顺序。
归纳提炼
DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆
五种元素：C、H、O、N、P；
四种碱基：A、G、C、T，相应地有四种脱氧核苷酸；
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。
活学活用
2．如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答下列问题：
(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个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G构成的碱基对共________对。
②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。
问题导析 (1)DNA分子两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，在外侧脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架。
(2)DNA分子中含有200个碱基，也就是100个碱基对，如果碱基对之间全为两个氢键，则氢键个数应为200个，实际氢键个数为260个，多出60个，应为G－C碱基对的个数。
答案 (1)反向 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 磷酸
(3)4 4 (4)①40 60 ②G与C
解析 (1)从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。(3)图中涉及到4种碱基，4种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有4种，即A—T、T—A、G—C、C—G。(4)假设该DNA片段只有A、T两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即G—C或C—G碱基对共60个，所以该DNA中腺嘌呤数为：(200－2×60)/2＝40个。C和G共60对，由于G与C之间有三个氢键，A与T之间有两个氢键，因此，G与C构成的碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。
探究点三 DNA双螺旋结构模型
阅读教材内容，尝试制作DNA的双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解。
1．制作DNA双螺旋结构模型
(1)材料用具：硬塑方框2个(长约10
cm)，细铁丝2根(长约0.5
m)，球形塑料片(代表磷酸)若干，双层五边形塑料片(代表脱氧核糖)若干，4种不同颜色的长方形塑料片(代表4种不同碱基)若干，粗铁丝2根(长约10
cm)，订书钉。
(2)实验步骤
①组装“脱氧核苷酸模型”：利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。
②制作“多核苷酸长链模型”：按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成一条多核苷酸长链。在组装另一条多核苷酸长链时，方法相同，但要注意两点：一是两条长链的单核苷酸数目必须相同；二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够互补配对，不能随意组装。
③制作DNA分子平面结构模型：按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。
④制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)：把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。
2．结合DNA分子双螺旋结构模型的特点，归纳有关计算规律
(1)腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即A＝T，G＝C。因此，嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。一条链中的A和另一条链中的T相等，可记为A1＝T2，同样：T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2。
(2)设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，A2＝T1，则：A1＋T1＝T2＋A2＝n%。整个DNA分子中：A＋T＝n%。即在双链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。
(3)设双链DNA分子中，一条链上：＝m，则：＝＝m，所以互补链上＝。
即在双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。
(4)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种组合方式。
归纳提炼
1．碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性
(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。
2．进行碱基计算要注意以下几点
(1)单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。
(2)注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。
(3)解题时最好画一下简图，比较直观，减少因为思路不清引起的错误。
活学活用
3．某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的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( )
A．35%
B．29%
C．28%
D．21%
问题导析 (1)DNA分子中互补碱基之和所占比例等于每条链中这种比例，(A＋T)/(A＋T＋G＋C)＝44%，因此(A1＋T1)/(A1＋T1＋G1＋C1)＝44%，在整个单链中A＋T＋G＋C＝1，可以得出，(G1＋C1)/(A1＋T1＋G1＋C1)＝56%。
(2)题干中G1/(A1＋T1＋G1＋C1)＝21%，在互补链中G2＝C1，所以G2/(A1＋T1＋G1＋C1)＝56%－21%＝35%。
答案 A
解析 整个DNA中的A＋T占整个DNA碱基总数的44%，则G＋C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G＋C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。
1．在制作DNA双螺旋结构模型时，各“部件”之间需要连接。下图中连接错误的是( )
答案 B
解析 同一条脱氧核苷酸链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接是通过脱氧核糖上的3号碳原子上的羟基与另一个脱氧核苷酸的5号碳原子上的磷酸基团之间脱水聚合连接而成的。
2．假设一个DNA分子片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占百分比和数目分别是( )
A．26%,312个
B．24%,288个
C．24%,298个
D．12%,144个
答案 B
解析 DNA分子的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则，即DNA分子中有一个A，必须有一个和其互补的T；有一个C，必有一个G。根据这个原理可知G＝＝24%；又知T共312个，占26%，则可知该DNA分子片段中共有碱基312÷26%＝1
200个；前面已计算出G占24%，则G的数目是1
200×24%＝288个。
3．下列能正确表示DNA片段的示意图的是( )
答案 D
解析 DNA中存在T，不存在U，可排除A选项；DNA分子的两条链是反向平行的，而不是B选项中同向的(依据两条链中脱氧核糖分析)；A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，可排除C选项。
4．有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是( )
A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
B．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶
C．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
D．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶
答案 C
解析 据碱基互补配对原则可知，另一个碱基为T，两个脱氧核苷酸含有两个磷酸和两个脱氧核糖。
5．分析以下材料，回答有关问题。
材料一 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(A＋T)与(G＋C)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1953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。
基础过关
知识点一 DNA双螺旋结构模型的构建
1．非同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是( )
A．碱基序列
B．碱基数目
C．(A＋T)/(G＋C)的值
D．碱基种类
答案 D
解析 A项中，非同源染色体上的DNA不同，碱基序列一定不同。B项中，不同的DNA，碱基数目一般不同。C项中，(A＋T)/(G＋C)的值具有特异性，不同的DNA不同。D项中，不同的DNA碱基种类一般都含有四种：A、T、G、C。
2．下面对DNA结构的叙述中，错误的一项是( )
A．DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧
B．DNA分子中的两条链反向平行
C．DNA分子中只有4种碱基，所以实际上只能构成44种DNA
D．DNA分子中碱基之间一一对应配对的关系是碱基互补配对原则
答案 C
解析 在DNA分子中，A＝T，G＝C，脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在DNA外侧，共同构成DNA分子的基本骨架。DNA分子多样性取决于碱基种类、数量及排列顺序。
知识点二 DNA分子的结构
3．20世纪90年代，Cuenoud等发现DNA也有酶催化活性，他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链DNA——E47，它可以催化两个底物DNA片段之间的连接。下列有关叙述正确的是( )
A．在DNA——E47分子中，嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数
B．在DNA——E47分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C．在DNA——E47分子中，含有碱基U
D．在DNA——E47分子中，每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含N的碱基
答案 B
解析 由于DNA——E47分子是单链DNA，嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数，A错误；无论是单链还是双链DNA分子，其基本单位都是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸分子由一个碱基、一个脱氧核糖和一分子磷酸组成，B正确；DNA——E47为单链DNA分子，不含碱基U，C错误；在单链DNA分子中，除其中一端外，每个脱氧核糖上均连有两个磷酸和一个含N的碱基，D错误。
4．地球上的生物多种多样，不同生物的DNA不同，每一种生物的DNA又具有特异性。决定DNA遗传特异性的是( )
A．脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点
B．嘌呤总数与嘧啶总数的比值
C．碱基互补配对的原则
D．碱基排列顺序
答案 D
解析 生物的遗传信息储存在DNA的碱基排列顺序中。DNA分子上一定的碱基排列顺序能够最终表达具有一定氨基酸组成的蛋白质，所以说DNA的遗传特异性取决于它的碱基排列顺序，正确选项是D。其余选项，在不同的DNA片段之间没有区别，即所有DNA片段的脱氧核苷酸链都是磷酸与脱氧核糖交替排列，嘌呤总数和嘧啶总数的比值都是1，碱基互补配对原则都是A、T配对，G、C配对，因此A、B、C三项都不可能成为DNA遗传特异性的根据。
5．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
C．N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
答案 B
解析 构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，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。
6．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，圆代表磷酸，下列叙述正确的是( )
A．方形可能代表A、T、C、U四种含氮碱基
B．两个圆可用别针(代表共价键)连接，以形成DNA的侧链
C．别针(代表共价键)应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上
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 方形表示的是含氮碱基，有A、T、G、C四种，没有U，圆表示的是磷酸，五边形表示的是脱氧核糖，在DNA单链中，脱氧核苷酸之间通过3,5—磷酸二酯键相连，即别针应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上，而不是两个圆之间，两条DNA单链模型的位置关系应为反向平行。
7．制作DNA分子的双螺旋结构模型时，发现制成的DNA分子的平面结构很像一架“梯子”，那么组成这架“梯子”的“扶手”、“扶手”之间的“阶梯”、连接阶梯的化学键以及遵循的原则依次是( )
①磷酸和脱氧核糖 ②氢键 ③碱基对 ④碱基互补配对
A．①②③④
B．①③②④
C．③①②④
D．①②④③
答案 B
解析 “梯子扶手”代表DNA的骨架，即磷酸和脱氧核糖交替连接形成的长链，排列在内侧的碱基对相当于“阶梯”，连接“阶梯”的化学键是氢键，碱基间配对原则为碱基互补配对原则，A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键。
8．某双链DNA分子中共有含氮碱基1
400个，其中一条单链上(A＋T)/(C＋G)＝2/5，问该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是( )
A．150个
B．200个
C．300个
D．400个
答案 B
解析 双链DNA的一条链中，(A＋T)/(G＋C)与另一条互补链中(A＋T)/(G＋C)以及整个DNA分子中(A＋T)/(G＋C)相等。DNA分子的一条单链上(A＋T)/(C＋G)＝2/5，那么整个DNA分子中(A＋T)/(C＋G)＝2/5，因此可以推导出A＋T占DNA分子碱基总数的2/7。双链DNA分子共有含氮碱基1
400个，A＝T，则DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是×(1
400×)＝200(个)。
9．一个DNA分子中，G＋C占全部碱基的46%，又知在该DNA分子的一条链中，A和C分别占该链碱基数的28%和22%，则该DNA分子的另一条链中，A和C分别占碱基数的( )
A．28%、22%
B．22%、28%
C．23%、27%
D．26%、24%
答案 D
解析 DNA分子中，G＋C占全部碱基的46%，则一条链中G＋C占该链碱基的46%，又因一条链中，A和C分别占碱基数的28%和22%，故这条链中G占24%、T占26%，互补链中C占24%、A占26%。
能力提升
10．某生物核酸的碱基组成是嘌呤碱基占58%，嘧啶碱基占42%，此生物不可能是( )
A．噬菌体
B．大肠杆菌
C．人或酵母菌
D．烟草
答案 A
解析 噬菌体由DNA和蛋白质构成，DNA为双链，嘌呤数与嘧啶数应相等，在人、酵母菌、大肠杆菌、烟草中既有DNA，也有RNA，且RNA为单链，因此嘌呤数与嘧啶数可能不相等。
11．下列关于双链DNA分子的叙述，不正确的是( )
A．若一条链中的A和T的数目相等，则另一条链中的A和T数目也相等
B．若一条链中的G的数目为C的2倍，则另一条链中的G的数目为C的0.5倍
C．若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3
D．若一条链中G∶T＝1∶2，则另一条链中C∶A＝2∶1
答案 D
12．DNA的一条单链中(A＋G)/(T＋C)＝0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为( )
A．0.4、0.6
B．2.5、1.0
C．0.4、0.4
D．0.6、1.0
答案 B
解析 根据碱基互补配对原则，在整个DNA分子中，因为A＝T，G＝C，所以(A＋G)/(T＋C)比值为1.0。在双链DNA分子中，一条链上的(A＋G)/(T＋C)与另一条链上(T＋C)/(A＋G)相等为0.4，因而互补链中(A＋G)/(T＋C)＝2.5，互为倒数。
13．噬菌体ΦX174是单链DNA生物，当它感染宿主细胞时，首先形成复制型(RF)的双链DNA分子。如果该生物DNA的碱基构成是：27%A,31%G,22%T和20%C。那么，RF中的碱基构成情况是( )
A．27%A、31%G、22%T和20%C
B．24.5%A、25.5%G、24.5%T和25.5%C
C．22%A、20%G、27%T和31%C
D．25.5%A、24.5%G、25.5%T和24.5%C
答案 B
解析 双链DNA中A与T配对，可算出A＝T＝(27%＋22%)×1/2
＝24.5%，那么G＝C＝25.5%。
14．20世纪50年代初，有人对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如下表。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
答案 D
解析 大肠杆菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的比值小于猪的，说明大肠杆菌DNA所含C—G碱基对的比例较高，而C—G碱基对含三个氢键，稳定性高于猪的，故A错；虽然小麦和鼠的(A＋T)/(C＋G)比值相同，但不能代表二者的碱基序列相同，故B错；C选项的说法可用一个例子说明，a/b＝2，c/d＝2，并不能说明a/d也等于2，故C错；同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的，因此DNA碱基组成也相同，故D对。
15．如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题：
(1)图甲是DNA片段的________结构，图乙是DNA片段的________结构。
(2)填出图中部分结构的名称：[2]________________、[5]__________________________。
(3)从图中可以看出：DNA分子中的两条长链是由______和________交替连接的。
(4)碱基对之间通过__________连接，碱基配对的方式为：________与________配对；________与______配对。
(5)从图甲可以看出：组成DNA分子的两条链的方向是________的；从图乙可以看出：组成DNA分子的两条链相互缠绕成________的________结构。
答案 (1)平面 立体(或空间) (2)一条脱氧核苷酸长链的片段 腺嘌呤脱氧核苷酸 (3)脱氧核糖 磷酸
(4)氢键 A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鸟嘌呤)
C(胞嘧啶) (5)反向 规则 双螺旋
解析 (1)从图中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面结构，而乙表示的是DNA分子的立体(空间)结构。(2)图中2表示的是一条脱氧核苷酸长链的片段，而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从甲图的平面结构可以看出：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架。(4)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：A与T配对，G与C配对。(5)根据图甲可以判断：组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。
16．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：
生物
A
T
C
G
甲
25
33
19
21
乙
31
31
19
19
(1)从生物________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
答案 (1)甲 单 (2)乙 A＝T，G＝C (3)B
解析 双链DNA分子的两条链之间由氢键相连，碱基之间的连接遵循碱基互补配对原则，即A等于T，G等于C，若A≠T，G≠C，则说明该DNA分子不是双链，而是单链。DNA分子双螺旋结构中，A与T之间可以形成2个氢键，而G与C之间可以形成3个氢键，3个氢键稳定性强，因此，G和C含量多的生物，稳定性大于G与C含量少的生物。
个性拓展
17．2011年日本的强烈地震，引发海啸，多国科学家参与了尸体的辨认工作，主要从尸体细胞与家属提供的死者生前生活用品中分别提取DNA，然后进行比较确认，请回答下列问题。
(1)人体DNA的主要载体是________。
(2)为了保证实验的准确性，需要先用PCR技术克隆出较多的DNA样品，操作时DNA分子受热解旋为单链，然后在________________酶催化下合成新链，如此循环扩增。
(3)下表所示为分别从尸体和死者生前的生活用品中提取的三条相同染色体上同一区段DNA单链的碱基序列，据此可判断，三组DNA中不是同一人的是______。
A组
B组
C组
尸体中的DNA单链碱基序列
ACTGACGGTT
GGCTTATCGA
GCAATCGTGC
家属提供的DNA单链碱基序列
TGACTGCCAA
CCGAATAGCT
CGGTAAGACG
(4)此方法还可用于判断不同物种之间亲缘关系的远近，科学家分别提取了甲、乙、丙三种生物的DNA分子做鉴定，结果如下图：
请问其中亲缘关系最近的是________，这种方法就是________。该方法还可以用于________________________________________________________________________
___________________________________________________________________(举两个例子)。
答案 (1)染色体 (2)热稳定性高的(或耐高温或Taq)DNA聚合 (3)C组 (4)乙和丙 DNA分子杂交技术 检测目的基因是否导入受体细胞；从分子水平辅助确定生物的进化地位和亲缘关系(或快速灵敏检测饮用水中病毒的含量)等
