(共49张PPT)
第3章
基因的本质
第2节 DNA的结构
课内探究·名师点睛
指点名津·拨云见日
教材问题·解疑答惑
巩固训练·课堂达标
夯基提能作业
基础知识·双基夯实
课程要求
核心素养
概述DNA是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构
1．分析和研讨科学家探索基因的本质的过程和方法，领悟模型方法在这些研究中的应用。(生命观念)
2．根据材料分析，概述DNA结构的主要特点。(科学思维)
3．动手制作模型，培养观察能力、空间想象能力、分析和理解能力。(科学思维)
知识导图
基础知识·双基夯实
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．构建者：美国生物学家_______和英国物理学家_________。
2．构建过程：
沃森
克里克
二、DNA的结构
1．DNA的结构层次：
(1)基本组成元素：________________。
(2)组成物质：
①___________，②___________，③___________。
(3)基本组成单位：④_________________，共____种。
(4)整体结构：由____条长链反向平行按_________方式盘旋而成。
C、H、O、N、P
磷酸基团
脱氧核糖
含氮碱基
脱氧核糖核苷酸
4
2
双螺旋
2．DNA的结构特点：
(1)基本骨架：由___________和_______交替连接组成。
(2)内侧：碱基之间通过_______连接，且遵循_______________原则。根据此原则写出各序号代表的碱基种类。
⑤：____ ⑥：____ ⑦：____ ⑧：____
脱氧核糖
磷酸
氢键
碱基互补配对
A
G
C
T
〔活学巧练〕
判断下列叙述的正误
(1)DNA的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构。
( )
(2)A＋T/G＋C的比值在不同DNA分子中是不同的。
( )
(3)DNA分子初步水解的产物有4种，彻底水解的产物有5种。
( )
×
√
×
(4)根据DNA分子中碱基互补配对原则可知：A＝U，G＝C。
( )
(5)DNA分子中G—C碱基对含量越高，DNA分子越稳定。
( )
(6)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。
( )
×
√
×
〔思考〕
1．每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是多少？磷酸数︰脱氧核糖数︰含氮碱基数是多少？
提示：2个；1︰1︰1。
2．为什么DNA分子中G与C碱基所占的比例越高，DNA分子结构的稳定性越强？
提示：G与C之间有三个氢键，而A与T之间只有两个氢键。因此G与C所占比例越大，氢键数目越多，DNA分子的稳定性越强。
〔学霸记忆〕
1．DNA双螺旋结构的主要特点：①两条脱氧核苷酸链反向平行；②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列于外侧，构成基本骨架；③碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
2．双链DNA分子中，嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。
3．互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。
课内探究·名师点睛
1．DNA的结构层次
一
DNA的结构及特点
要点归纳
[巧学助记] DNA结构的“五、四、三、二、一”
2．DNA的结构及特点
(2020·苏州期中)DNA分子具有双螺旋结构，下列有关叙述错误的是
( )
A．双螺旋结构由科学家沃森和克里克提出
B．两条链反向平行
C．脱氧核糖和磷酸交替排列构成基本骨架
D．碱基间通过肽键构成碱基对
典例剖析
典例
1
D
[解析] DNA分子双螺旋结构由科学家沃森和克里克提出，A正确；DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，B正确；DNA分子中，脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，排列在外侧，碱基在内侧，C正确；碱基间通过氢键构成碱基对，D错误。
下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是
( )
A．每个DNA分子都是以四种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的单链结构
B．DNA分子中的每个磷酸均连接着两个脱氧核糖和一个碱基
C．DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连
D．双链DNA分子的两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对
变式训练1
D
[解析] 每个DNA分子都是以四种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的，一般为双链结构，A错误；DNA分子中的大多数磷酸基团连接着两个脱氧核糖，只有每条链有一个末端的磷酸基团只连接一个脱氧核糖，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，C错误；双链DNA分子的两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对，D正确。
1．制作原理
DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按照反向平行的方式盘旋成双螺旋结构；DNA分子中的磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧；两条链的碱基之间依据碱基互补配对原则通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
二
制作DNA双螺旋结构模型
要点归纳
2．材料用具
曲别针、泡沫塑料、纸片、牙签、橡皮泥等常用物品都可用做模型制作的材料。
3．模型设计制作过程
4．注意事项
(1)制作模型时应按结构层次从小到大、从简单到复杂的顺序依次完成。在选择、修剪各部件时，应注意各部件的大小比例。
(2)制作含氮碱基时应保证腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的接口吻合，鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的接口吻合，且四种碱基的形状应具有差异性，同时两种配对模型的长度应相等，以保证DNA两条平行链之间各处的距离都相等。
(3)两条互补链所包含的脱氧核苷酸个数应相等且互相对应，整体上两条链的走向应保证相反。
(2020·江西师大附中考试)用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如下表所示，以下说法正确的是
( )
A．最多可构建4种脱氧核苷酸，5个碱基对
B．构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C．DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D．一条链上相邻的碱基通过氢键相连
典例剖析
典例
2
B
卡片类型
脱氧核糖
磷酸
碱基
A
T
G
C
卡片数量
10
10
2
3
3
2
[解析] 根据表格数据可知，代表脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的卡片数分别都是10，所以最多可构建10个脱氧核苷酸，根据碱基种类可推知最多构建4种脱氧核苷酸，4个碱基对；构成的双链DNA片段中可含2个A—T碱基对和2个G—C碱基对，故最多可含有氢键数＝2×2＋2×3＝10(个)；DNA分子结构中，与脱氧核糖直接连接的一般是2个磷酸，但最末端的脱氧核糖只连接1个磷酸；一条链上相邻的碱基不通过氢键相连。
(2020·河南郑州模拟)某研究小组用如图所示的6种卡片、脱氧核糖和磷酸之间的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物、碱基对之间(代表氢键)的连接物若干，成功搭建了一个完整的DNA模型，模型中有4个T和6个G。下列有关说法正确的是
( )
A．碱基对之间(代表氢键)的连接物有24个
B．代表胞嘧啶的卡片有4个
C．脱氧核糖和磷酸之间的连接物有38个
D．理论上能搭建出410种不同的DNA模型
变式训练2
C
[解析] DNA中A与T配对，它们之间有2个氢键；G与C配对，它们之间有3个氢键，则碱基对之间(代表氢键)的连接物有4×2＋6×3＝26个，A错误。由于DNA中G＝C，模型中有6个G，因此代表胞嘧啶(C)的卡片有6个，B错误。该DNA片段中，脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数＝磷酸数＝碱基数＝20，除每条链3′端的脱氧核糖需要1个该连接物外，其他的脱氧核糖需要2个该连接物，故该DNA片段需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物有20×2－2＝38个，C正确。该DNA片段在各种碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n＝410种(n为碱基对数)，而该DNA碱基比例已确定，因此理论上能搭建出的DNA模型种类数少于410种，D错误。
指点迷津·拨云见日
双链DNA分子中碱基互补配对的相关计算
1．双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T、C＝G，且嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
2．双链DNA分子中，任意两个不互补的碱基之和恒等，即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G；并且任意两个不互补的碱基之和占碱基总量的50%，即(A＋C)%＝(T＋G)%＝50%(A＋T＋C＋G)。
5．某种碱基在双链中所占的比例等于其在每一条链中所占比例的平均值。
6．不同生物的DNA分子中，互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。
知识贴士
区分核酸种类的方法
(1)若含T，A≠T或嘌呤≠嘧啶，则为单链DNA。因为双链DNA分子中A＝T、G＝C，嘌呤(A＋G)＝嘧啶(T＋C)。
(2)若嘌呤≠嘧啶，肯定不是双链DNA(可能为单链DNA，也可能为RNA)。但若是细胞中所有核酸的嘌呤≠嘧啶，则可能既有双链DNA又有RNA。
某DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤共占碱基总量的46%，其中一条链上腺嘌呤占此链碱基总数的28%，则另一条链上腺嘌呤占此链碱基总数的比例为
( )
A．46%
B．26%
C．54%
D．24%
典例
3
B
[解析] 根据题意画图，如图所示：
解题思路一：根据碱基互补配对原则，列出：
(GH＋CH)%＝(GL＋CL)%＝总(G＋C)%，故GL＋CL＝46%。
同理，(AH＋TH)%＝(AL＋TL)%＝总(A＋T)%，AL＋TL＝54%，AH＝TL＝28%，故AL＝54%－28%＝26%。
解题思路二：假设这段DNA共包含100对碱基，则H链和L链各有100个碱基，根据题意：
G＋C＝46%，即G＋C＝200×46%＝92个。
则A＋T＝108个，A＝T＝54个。
又已知：AH＝28%，即AH＝28个，则AL＝A－AH＝26个，所以AL＝26/100×100%＝26%。
知识贴士
DNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤
解答DNA分子中有关碱基比例计算的试题时要分三步进行：
(1)弄清楚题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
(2)画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。
(3)根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
教材问题·解疑答惑
?问题探讨?P48
提示：本节的问题探讨主要是培养学生收集资料、讨论交流的能力。
?思考·讨论?P48
1．(1)提示：两条链，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)提示：DNA的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的，位于DNA双螺旋结构的外侧。
(3)提示：腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。碱基对排列在DNA双螺旋结构的内侧。
2．提示：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。
?探究·实践?P51
1．提示：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．提示：(1)靠DNA分子碱基对之间的氢键将两条链连在一起；(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。
3．提示：DNA分子的复制方式为半保留复制。
?练习与应用?P52
一、概念检测
1．(1)× DNA由于碱基互补配对，两条单链碱基数量相等。但不一定每条单链都有A、T、C、G四种碱基。
(2)√ DNA由于碱基互补配对，在DNA双链结构中(A＋G)/(T＋C)＝1。
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．C 由DNA的结构特点可知，在双链DNA分子中A＝T，G＝C。由题意可知，该DNA分子含有4种碱基，腺嘌呤的比例是b，因此胸腺嘧啶的比例也是b，b<0.5，A、B错误；由题意可知，腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，所以该DNA分子的碱基总数是a/b，因此胞嘧啶C＝(a/b－2a)×1/2＝a(1/2b－1)个，C正确。
4．C 按照碱基互补配对原则，A与T，C与G配对，及DNA双链反向平行，即可得出互补链的方向与序列。
二、拓展应用
提示：碱基互补配对保证了遗传信息的传递能够准确进行。第2节 DNA的结构
课程要求
核心素养
知识导图
概述DNA是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构
1．分析和研讨科学家探索基因的本质的过程和方法，领悟模型方法在这些研究中的应用。(生命观念)2．根据材料分析，概述DNA结构的主要特点。(科学思维)3．动手制作模型，培养观察能力、空间想象能力、分析和理解能力。(科学思维)
基础知识·双基夯实
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．构建过程：
二、DNA的结构
1．DNA的结构层次：
(1)基本组成元素：__C、H、O、N、P__。
(2)组成物质：
①__磷酸基团__，②__脱氧核糖__，③__含氮碱基__。
(3)基本组成单位：④__脱氧核糖核苷酸__，共__4__种。
(4)整体结构：由__2__条长链反向平行按__双螺旋__方式盘旋而成。
2．DNA的结构特点：
(1)基本骨架：由__脱氧核糖__和__磷酸__交替连接组成。
(2)内侧：碱基之间通过__氢键__连接，且遵循__碱基互补配对__原则。根据此原则写出各序号代表的碱基种类。
⑤：__A__ ⑥：__G__ ⑦：__C__ ⑧：__T__
〔活学巧练〕
判断下列叙述的正误
(1)DNA的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构。( × )
(2)A＋T/G＋C的比值在不同DNA分子中是不同的。( √ )
(3)DNA分子初步水解的产物有4种，彻底水解的产物有5种。( × )
(4)根据DNA分子中碱基互补配对原则可知：A＝U，G＝C。( × )
(5)DNA分子中G—C碱基对含量越高，DNA分子越稳定。( √ )
(6)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。( × )
〔思考〕
1．每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是多少？磷酸数︰脱氧核糖数︰含氮碱基数是多少？
提示：2个；1︰1︰1。
2．为什么DNA分子中G与C碱基所占的比例越高，DNA分子结构的稳定性越强？
提示：G与C之间有三个氢键，而A与T之间只有两个氢键。因此G与C所占比例越大，氢键数目越多，DNA分子的稳定性越强。
〔学霸记忆〕
1．DNA双螺旋结构的主要特点：①两条脱氧核苷酸链反向平行；②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列于外侧，构成基本骨架；③碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
2．双链DNA分子中，嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。
3．互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。
课内探究·名师点睛
知识点? DNA的结构及特点
要点归纳
1．DNA的结构层次
[巧学助记] DNA结构的“五、四、三、二、一”
2．DNA的结构及特点
(1)由图1得到以下信息：
①数量关系
②位置关系
③化学键
④DNA初步水解的产物是脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。
典例剖析
典例1 (2020·苏州期中)DNA分子具有双螺旋结构，下列有关叙述错误的是( D )
A．双螺旋结构由科学家沃森和克里克提出
B．两条链反向平行
C．脱氧核糖和磷酸交替排列构成基本骨架
D．碱基间通过肽键构成碱基对
[解析] DNA分子双螺旋结构由科学家沃森和克里克提出，A正确；DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，B正确；DNA分子中，脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，排列在外侧，碱基在内侧，C正确；碱基间通过氢键构成碱基对，D错误。
┃┃变式训练1__■
下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( D )
A．每个DNA分子都是以四种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的单链结构
B．DNA分子中的每个磷酸均连接着两个脱氧核糖和一个碱基
C．DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连
D．双链DNA分子的两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对
[解析] 每个DNA分子都是以四种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的，一般为双链结构，A错误；DNA分子中的大多数磷酸基团连接着两个脱氧核糖，只有每条链有一个末端的磷酸基团只连接一个脱氧核糖，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，C错误；双链DNA分子的两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对，D正确。
知识点? 制作DNA双螺旋结构模型
要点归纳
1．制作原理
DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按照反向平行的方式盘旋成双螺旋结构；DNA分子中的磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧；两条链的碱基之间依据碱基互补配对原则通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。
2．材料用具
曲别针、泡沫塑料、纸片、牙签、橡皮泥等常用物品都可用做模型制作的材料。
3．模型设计制作过程
4．注意事项
(1)制作模型时应按结构层次从小到大、从简单到复杂的顺序依次完成。在选择、修剪各部件时，应注意各部件的大小比例。
(2)制作含氮碱基时应保证腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的接口吻合，鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的接口吻合，且四种碱基的形状应具有差异性，同时两种配对模型的长度应相等，以保证DNA两条平行链之间各处的距离都相等。
(3)两条互补链所包含的脱氧核苷酸个数应相等且互相对应，整体上两条链的走向应保证相反。
典例剖析
典例2 (2020·江西师大附中考试)用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如下表所示，以下说法正确的是( B )
卡片类型
脱氧核糖
磷酸
碱基
A
T
G
C
卡片数量
10
10
2
3
3
2
A．最多可构建4种脱氧核苷酸，5个碱基对
B．构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C．DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D．一条链上相邻的碱基通过氢键相连
[解析] 根据表格数据可知，代表脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的卡片数分别都是10，所以最多可构建10个脱氧核苷酸，根据碱基种类可推知最多构建4种脱氧核苷酸，4个碱基对；构成的双链DNA片段中可含2个A—T碱基对和2个G—C碱基对，故最多可含有氢键数＝2×2＋2×3＝10(个)；DNA分子结构中，与脱氧核糖直接连接的一般是2个磷酸，但最末端的脱氧核糖只连接1个磷酸；一条链上相邻的碱基不通过氢键相连。
┃┃变式训练2__■
(2020·河南郑州模拟)某研究小组用如图所示的6种卡片、脱氧核糖和磷酸之间的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物、碱基对之间(代表氢键)的连接物若干，成功搭建了一个完整的DNA模型，模型中有4个T和6个G。下列有关说法正确的是( C )
A．碱基对之间(代表氢键)的连接物有24个
B．代表胞嘧啶的卡片有4个
C．脱氧核糖和磷酸之间的连接物有38个
D．理论上能搭建出410种不同的DNA模型
[解析] DNA中A与T配对，它们之间有2个氢键；G与C配对，它们之间有3个氢键，则碱基对之间(代表氢键)的连接物有4×2＋6×3＝26个，A错误。由于DNA中G＝C，模型中有6个G，因此代表胞嘧啶(C)的卡片有6个，B错误。该DNA片段中，脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数＝磷酸数＝碱基数＝20，除每条链3′端的脱氧核糖需要1个该连接物外，其他的脱氧核糖需要2个该连接物，故该DNA片段需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物有20×2－2＝38个，C正确。该DNA片段在各种碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n＝410种(n为碱基对数)，而该DNA碱基比例已确定，因此理论上能搭建出的DNA模型种类数少于410种，D错误。
指点迷津·拨云见日
双链DNA分子中碱基互补配对的相关计算
1．双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T、C＝G，且嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
2．双链DNA分子中，任意两个不互补的碱基之和恒等，即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G；并且任意两个不互补的碱基之和占碱基总量的50%，即(A＋C)%＝(T＋G)%＝50%(A＋T＋C＋G)。
3．双链DNA分子中，任意两个不互补碱基之和的比值：一条链与互补链互为倒数，双链中为1。即：
4．双链DNA分子中，任意两个互补碱基之和的比值：一条链与互补链以及双链中皆相等。即
5．某种碱基在双链中所占的比例等于其在每一条链中所占比例的平均值。
6．不同生物的DNA分子中，互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。
知识贴士
区分核酸种类的方法
(1)若含T，A≠T或嘌呤≠嘧啶，则为单链DNA。因为双链DNA分子中A＝T、G＝C，嘌呤(A＋G)＝嘧啶(T＋C)。
(2)若嘌呤≠嘧啶，肯定不是双链DNA(可能为单链DNA，也可能为RNA)。但若是细胞中所有核酸的嘌呤≠嘧啶，则可能既有双链DNA又有RNA。
典例3 某DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤共占碱基总量的46%，其中一条链上腺嘌呤占此链碱基总数的28%，则另一条链上腺嘌呤占此链碱基总数的比例为( B )
A．46%
B．26%
C．54%
D．24%
[解析] 根据题意画图，如图所示：
解题思路一：根据碱基互补配对原则，列出：
(GH＋CH)%＝(GL＋CL)%＝总(G＋C)%，故GL＋CL＝46%。
同理，(AH＋TH)%＝(AL＋TL)%＝总(A＋T)%，AL＋TL＝54%，AH＝TL＝28%，故AL＝54%－28%＝26%。
解题思路二：假设这段DNA共包含100对碱基，则H链和L链各有100个碱基，根据题意：
G＋C＝46%，即G＋C＝200×46%＝92个。
则A＋T＝108个，A＝T＝54个。
又已知：AH＝28%，即AH＝28个，则AL＝A－AH＝26个，所以AL＝26/100×100%＝26%。
知识贴士
DNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤
解答DNA分子中有关碱基比例计算的试题时要分三步进行：
(1)弄清楚题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
(2)画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。
(3)根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
教材问题·解疑答惑
?问题探讨?P48
提示：本节的问题探讨主要是培养学生收集资料、讨论交流的能力。
?思考·讨论?P48
1．(1)提示：两条链，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)提示：DNA的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的，位于DNA双螺旋结构的外侧。
(3)提示：腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。碱基对排列在DNA双螺旋结构的内侧。
2．提示：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。
?探究·实践?P51
1．提示：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．提示：(1)靠DNA分子碱基对之间的氢键将两条链连在一起；(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。
3．提示：DNA分子的复制方式为半保留复制。
?练习与应用?P52
一、概念检测
1．(1)× DNA由于碱基互补配对，两条单链碱基数量相等。但不一定每条单链都有A、T、C、G四种碱基。
(2)√ DNA由于碱基互补配对，在DNA双链结构中(A＋G)/(T＋C)＝1。
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．C 由DNA的结构特点可知，在双链DNA分子中A＝T，G＝C。由题意可知，该DNA分子含有4种碱基，腺嘌呤的比例是b，因此胸腺嘧啶的比例也是b，b<0.5，A、B错误；由题意可知，腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，所以该DNA分子的碱基总数是a/b，因此胞嘧啶C＝(a/b－2a)×1/2＝a(1/2b－1)个，C正确。
4．C 按照碱基互补配对原则，A与T，C与G配对，及DNA双链反向平行，即可得出互补链的方向与序列。
二、拓展应用
提示：碱基互补配对保证了遗传信息的传递能够准确进行。第3章 第2节
A组基础题组
一、单选题
1．下图为DNA分子的结构示意图，对该图的描述正确的是( D )
A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
B．①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸
C．④所指碱基对占的比例越大，DNA分子越稳定
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
[解析] ②和①(或⑨)相间排列，构成了DNA分子的基本骨架，A错误。②③⑨构成胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误。碱基对C—G中有3个氢键，C—G比例越大，DNA分子越稳定，C错误。由题图可知，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，D正确。
2．(2020·河北省张家口市第一中学高一期末)下列关于双链DNA分子的叙述，哪项是错误的( B )
A．DNA的两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则
B．—条链中G为C的2倍，则互补链中G为C的2倍
C．双链中A＋C占所有碱基的50%
D．—条链中A︰T︰G︰C＝1︰2︰3︰4，则互补链中相应的碱基比为2︰1︰4︰3
[解析] DNA的两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对遵循碱基互补配对原则，A项正确；依据碱基互补配对原则，一条链中的G与互补链中的C相等，一条链中的C与互补链中的G相等，若一条链中G为C的2倍，则互补链中G为C的1/2倍，B项错误；在双链中，C＝G，A＝T，所以A＋C占所有碱基的50%，C项正确；一条链中A︰T︰G︰C＝1︰2︰3︰4，则互补链中A︰T︰G︰C＝2︰1︰4︰3，D项正确。
3．(2020·甘肃省天水市第一中学高一期末)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组成为：嘌呤占34%，嘧啶占66%。则以下分别表示甲、乙生物正确的是( D )
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
[解析] 蓝藻属于原核生物，草履虫属于真核生物，都含有DNA和RNA，遗传物质是DNA，A错误；甲生物核酸中嘌呤≠嘧啶，一定不是T2噬菌体，因为T2噬菌体只含有DNA一种核酸，嘌呤＝嘧啶；乙生物的遗传物质中嘌呤≠嘧啶，一定不是豌豆，因为豌豆的遗传物质是DNA，嘌呤＝嘧啶，B错误；硝化细菌属于原核生物，绵羊属于真核生物，都含有DNA和RNA，遗传物质是DNA，C错误；肺炎双球菌属于原核细胞，含有DNA和RNA，则嘌呤≠嘧啶；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，为单链结构，其嘌呤≠嘧啶，D正确。故选D。
4．(2020·河北承德第一中学高一下学期网课测试)细胞内某一特定基因中鸟嘌呤G占全部碱基的26%。下列说法错误的是( D )
A．该基因的组成元素是C、H、O、N、P
B．该基因的碱基(C＋G)/(A＋T)为13︰12
C．DNA分子中G—C碱基对的比例越高，越耐高温
D．由于碱基对的排列顺序多种多样，因而该基因具有多样性
[解析] 该基因的组成元素和DNA一样，均是C、H、O、N、P，A正确；该基因中鸟嘌呤G占全部碱基的26%，根据碱基互补配对原则，C＋G占全部碱基的52%，A＋T占全部碱基的1—52%＝48%，碱基(C＋G)/(A＋T)为52%/48%＝13︰12，B正确；DNA分子中G—C碱基对含有三个氢键，A—T含有两个氢键，G—C的比例越高，越耐高温，C正确；不同基因中碱基对的排列顺序多种多样，对特定基因而言，基因中的碱基排列顺序具有特异性，D错误。故选D。
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( C )
A．T/A
B．G/C
C．(A＋T)/(G＋C)
D．(A＋G)/(T＋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．如图是细胞中DNA包装成染色体的示意图，下列叙述正确的是( D )
A．DNA分子中核糖与磷酸基团交替排列，构成了其基本骨架
B．若DNA的一条单链中A占24%，则双链中A＋T占48%
C．减数分裂完成后，子细胞中含亲代DNA链的染色体占1/2
D．制作DNA双螺旋结构模型，可用6种材料代表不同基团
[解析] DNA分子中脱氧核糖与磷酸基团交替排列，构成了其基本骨架，A错误；依据DNA的一条单链中A占24%，不能得出双链中A＋T所占的比例，B错误；减数第二次分裂后期，姐妹染色单体分开，可能每个子细胞都含亲代DNA链的染色体，C错误；制作DNA模型时具备6种材料，它们分别是磷酸、脱氧核糖和4种碱基，D正确。故选D。
二、非选择题
7．如图是DNA片段的结构图，请据图回答：
(1)图甲是DNA片段的__平面__结构，图乙是DNA片段的__立体(或空间)__结构。
(2)填出图中部分结构的名称：②__一条脱氧核苷酸链片段__、③__脱氧核糖__、⑤__腺嘌呤脱氧核苷酸__。
(3)从图中可以看出，DNA分子中的两条链是由__脱氧核糖__和__磷酸__交替连接构成的。
(4)连接碱基对的⑦是__氢键__，碱基配对的方式如下：即__A(腺嘌呤)__与__T(胸腺嘧啶)__配对，__G(鸟嘌呤)__与__C(胞嘧啶)__配对。
(5)从图甲可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是__反向平行__的；从图乙可以看出，组成DNA分子的两条链相互缠绕成__规则的双螺旋__结构。
[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链片段，③表示脱氧核糖，而⑤表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从图甲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。
B组能力题组
一、单选题
1．下列关于DNA分子的叙述，正确的是( D )
A．DNA分子只存在于有细胞结构的生物体中
B．大肠杆菌细胞中的DNA只分布于拟核区域
C．线粒体中的DNA表现为一条环状裸露的单链结构
D．细胞核中的DNA分子中都存在两个游离磷酸基团
[解析] 一些病毒中也存在DNA分子，如噬菌体中，A错误；大肠杆菌的DNA主要分布在拟核中，还有少量的DNA以质粒形式存在于拟核以外的区域，B错误；线粒体中的DNA也是双链结构，C错误；细胞核中DNA都是双链状态，每条链的5′末端都有一个游离的磷酸基团，D正确。故选D。
2．下列关于碱基互补配对的含义的叙述不正确的是( B )
A．DNA分子中有一个嘌呤就会有一个与之相配对的嘧啶
B．DNA分子中一条链的嘌呤数或嘧啶数一定等于另一条链的嘌呤数或嘧啶数
C．DNA分子中嘌呤总数一定等于嘧啶总数且各占50%
D．DNA分子中任何一种碱基所占的比例是两条单链上该碱基所占比例的平均数
[解析] 在DNA分子的双链中嘌呤和嘧啶互补配对，DNA分子中一条链的嘌呤数或嘧啶数一定等于另一条链的嘧啶数或嘌呤数。
3．(2020·吉林省舒兰市第一高级中高一期末)某实验小组想要制作一个含10个碱基对的DNA分子双螺旋结构模型，模型设定其中一条链所用的A、C、T、G碱基模型的数量比为1︰2︰3︰4，则模型构建需要准备的C碱基模型的数量应为( C )
A．4个
B．5个
C．6个
D．8个
[解析] 已知一条链上A︰C︰T︰G＝1︰2︰3︰4，根据碱基互补配对原则可知另一条链上A︰C︰T︰G＝3︰4︰1︰2，则该双螺旋模型中A︰C︰T︰G＝(1＋3)︰(2＋4)︰(3＋1)︰(4＋2)＝2︰3︰2︰3。含10个碱基对的DNA分子双螺旋结构模型需要20个碱基模型，则该模型构建需要准备的C碱基模型的数量应为20×3/10＝6个，故C项正确，A、B、D项错误。
4．(2020·河北省保定市易县中学高一月考)下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( C )
A．DNA分子中含有四种核糖核苷酸
B．每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D．双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
[解析] DNA的基本单位为脱氧核苷酸，所以每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸，故A错误；DNA分子中，两个脱氧核苷酸之间通过磷酸与脱氧核糖之间形成的磷酸二酯键，但是DNA分子左链的末端和右链的首端只连着一个磷酸，故B错误；一分子脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，所以每个DNA分子中，碱基、磷酸和脱氧核糖的数量都相等，故C正确；双链DNA分子之间的碱基配对时，遵循碱基互补配对原则(A＝T、C＝G)，因此A＋G＝T＋C，故D错误。
二、不定项选择题
5．(2020·河北省张家口市第一中学高一期末)下列关于DNA分子结构的叙述中，正确的是( AC )
A．每个双链DNA分子通常都会含有四种脱氧核苷酸，且碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数
B．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
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．A和T的含量越高，则DNA的稳定性就越高
[解析] DNA的基本组成单位是四种脱氧核苷酸，1分子的脱氧核苷酸是由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成，因此在每个双链DNA分子中通常都会含有4种脱氧核苷酸，且碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，A项正确；DNA分子中，除了位于DNA单链两端的脱氧核糖外，每个脱氧核糖上均连接着两个磷酸和一个含氮碱基，B项错误；依碱基互补配对原则，在双链DNA分子中，C＝G、A＝T，所以双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶(C)，就一定会同时含有30个鸟嘌呤(G)，C项正确；DNA分子含有的氢键数越多，其结构越稳定，在每个DNA分子中，碱基对A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，所以A和T的含量越低，则DNA的稳定性就越高，D项错误。
6．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。则有关该DNA分子的叙述中错误的是( BD )
A．该DNA分子中嘌呤数目等于嘧啶数目
B．该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种
C．该DNA分子中4种含氮碱基A︰T︰G︰C＝3︰3︰7︰7
D．该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个
[解析] 该DNA分子中嘌呤数目等于嘧啶数目，A正确；该双链DNA分子含有400个碱基，且碱基比例已经确定，因此其碱基排列方式小于4200种，B错误；由以上分析可知，该DNA分子中，A＝T＝60个，C＝G＝140个，则四种含氮碱基A︰T︰G︰C＝3︰3︰7︰7，C正确；由以上分析可知，该DNA分子含有腺嘌呤脱氧核苷酸60个，根据DNA半保留复制特点，该基因片段连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸(22－1)×60＝180个，D错误。故选BD。
三、非选择题
7．下图为一段DNA空间结构和平面结构示意图，请据图回答：
(1)从图一中可以看出DNA具有规则的__双螺旋__结构，从图二中可以看出DNA是由__两__条平行且走向__相反__的长链组成。在真核细胞中，DNA的主要载体是__染色体(或染色质)__。
(2)图二中1代表的化学键为__氢键__。与图二中碱基2相配对的碱基是__鸟嘌呤__(填中文名称)；由3、4、5组成的结构称为__腺嘌呤__脱氧核苷酸。
(3)不同生物双链DNA中嘌呤碱基总数与嘧啶碱基总数的比值为__1__。
(4)若在一单链中，(A＋T)/(G＋C)＝n时，在另一互补链中上述比例为__n__，在整个DNA中上述比例为__n__。
(5)若含有400个碱基的某DNA片段中，氢键共有550个，则该DNA片段中腺嘌呤有__50__个。
[解析] (1)图一说明DNA分子是规则的双螺旋结构；图二说明DNA分子由2条反向、平行的脱氧核苷酸链组成。真核细胞中，DNA的主要载体是染色体。(2)碱基之间通过氢键连接，图中1是氢键；2是胞嘧啶C，与之配对的是鸟嘌呤G；5是腺嘌呤A，因此3、4、5组成腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)按照碱基互补配对原则，DNA双链中A与T配对、G与C配对，且DNA中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数，两者的比值等于1。(4)一条单链上(A1＋T1)/(G1＋C1)＝n，根据碱基互补配对原则，与该链互补的另一条链上(T2＋A2)/(C2＋G2)＝n，整个DNA中(A＋T)/(G＋C)＝(A1＋A2＋T1＋T2)/(G1＋G2＋C1＋C2)＝(2A1＋2T1)/(2G1＋2C1)＝n。(5)A、T之间有两个氢键，C、G之间有三个氢键，DNA片段中有400个碱基，共200个碱基对，若A、T碱基对是x个，则C、G碱基对有(200－x)个，则有2x＋3(200－x)＝550，解得x＝50，所以该DNA片段中腺嘌呤有50个。第3章 第2节
1．下列表示某同学制作的脱氧核苷酸对模型(?表示脱氧核糖、?表示碱基、〇表示磷酸基团)，其中正确的是( D )
A．A
B．B
C．C
D．D
[解析] 构成脱氧核苷酸对的两个脱氧核苷酸的方向应是相反的，A错误；G与C之间有三个氢键，B错误；脱氧核苷酸中不含碱基U，C错误；DNA两条链反向平行，且A－T之间有2个氢键，D正确。
2．在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含15对碱基(其中A有9个)的DNA双链片段(氢键数也用订书钉个数表示)，那么使用的订书钉个数为( C )
A．88
B．118
C．124
D．126
[解析] 由题意知，构建该DNA需要的订书钉包括将脱氧核糖、磷酸和碱基连接形成脱氧核苷酸需要的订书钉，连接脱氧核苷酸形成脱氧核苷酸链需要的订书钉，两条脱氧核苷酸链之间形成碱基对需要的订书钉。一个含15对碱基的DNA双链，包含30个脱氧核苷酸，30个脱氧核苷酸需要的订书钉是30×2＝60个，30个脱氧核苷酸形成2条链需要的订书钉是30－2＝28个，A、T碱基对是9个，G、C碱基对是6个，因此连接碱基对需要的订书钉是9×2＋6×3＝36个，因此构建该双螺旋结构模型需要的订书钉是60＋28＋36＝124个。
3．从某种生物中提取核酸样品，经科学家检测和计算后，碱基之间的相互关系如下：(A＋T)/(G＋C)＝1，(A＋G)/(T＋C)＝1。据此结果推断，该样品( C )
A．确定是双链DNA
B．确定是单链DNA
C．无法确定单双链
D．只存在于细胞核中
[解析] 该核酸内含有“T”，说明该核酸是DNA，DNA主要存在于细胞核中，细胞质中也有少量。如果该生物是病毒，那么不存在细胞结构，故D项不符合题意。由所给等式能推导出A＝C、G＝T，单链和双链都有可能。
4．(2020·辽宁大连高一下期末)已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型，现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该( A )
A．分析碱基类型，确定碱基比率
B．分析碱基类型，分析核糖类型
C．分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型
D．分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型
[解析] DNA分子的碱基包含A、T、G、C
4种类型，RNA分子的碱基包含A、U、G、C
4种类型，通过分析碱基类型可以辨别是DNA还是RNA；双链DNA、双链RNA均满足碱基互补配对原则，碱基中的嘌呤数等于嘧啶数，因此通过分析碱基比率，可以辨别是单链还是双链。
5．(不定项选择题)下列有关DNA结构的说法，正确的是( BD )
A．相邻的碱基被相邻的两个核糖连在一起
B．磷酸基团上并不是都连着两个五碳糖
C．DNA分子中碱基对的排列顺序是固定不变的
D．只有嘌呤与嘧啶配对，才能保证DNA两条长链之间的距离不变
[解析] DNA分子中一条链上相邻的碱基被“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连在一起，两条链上配对的碱基被氢键连在一起；DNA两条链一端的磷酸基团上连着一个五碳糖；碱基对排序的千变万化构成了DNA分子的多样性。
6．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__脱氧核苷酸__，它是由__磷酸__、__脱氧核糖__、__含氮碱基__三个部分组成的。DNA的空间结构是__规则的双螺旋结构__，两条链是通过__碱基互补配对__方式联系在一起的，这种配对的方式具体为__A—T__、__G—C__。
(2)请用文字写出图中1～10的名称。
1__胞嘧啶__ 2__腺嘌呤__ 3__鸟嘌呤__ 4__胸腺嘧啶__
5__脱氧核糖__ 6__磷酸__ 7__胸腺嘧啶脱氧核苷酸__
8__碱基对__ 9__氢键__ 10__一条脱氧核苷酸链的片段__
(3)若该DNA分子的一条链中＝0.5，那么在它的互补链中，应为__2__。
(4)DNA分子的基本骨架由__脱氧核糖和磷酸交替连接__构成。
(5)若以放射性同位素15N标记该DNA，则放射性物质位于__含氮碱基__中。
