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1、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交流和讨论，认同交流合作、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。一、DNA双螺旋结构模型的构建I教材梳理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DNA的基本单位：4种脱氧核甘酸.分别含有A、G、C、T4种碱基威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构尝试建立模型双螺旋三螺旋失败查哥夫提出DNA分子 中 A=T、G=C重新 构建, 模型/将碱基安排在双链螺旋内部.脱轨核糖一磷限胃架安排在螺旋外部A与T配对，G与C配对DNA两
2、条链的方向是也叵的形成DNA双螺旋结构模型核心探讨任务一：DNA双螺旋结构模型的构建1 .DNA的两条单链由碱基连接而成还是由“脱氧核糖一磷酸”的基本骨架连接而成？请结合以下资料，判断模型1、2中哪一个是科学的？资料一嚅吟和喀唉碱基具有疏水性，脱氧核糖和磷酸具有亲水性。请判断：在科学的模型下画“J”，反之画“X”。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:资料二DNA螺旋的直径是固定的，均为2nm。资料三嚓吟和喀噫的分子结构图_ N NIHNH2Il IC、N，C、H腺喋吟O Il H3C、C*x、n HK 1hcNcoH胸腹喀唆NH2HCANIl IHX
3、CN/CpH胞畸淀/N、c/C、nH-CIl*3、VH次卜鸟嗓吟结论：不是相同的碱基两两相连，应是嗯吟与嗦噬相连。3 .请根据杳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喋吟A鸟噪吟G胞嚏嚏C胸腺喘嚏T人30.919.919.829.4牛27.922.722.127.3酵母菌31.318.717.132.9结核分枝杆菌15.134.935.414.6结论：A与T配对，G与C配对。I典题应用1.下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA结构模型构建方面的突出贡献的说法，正确的是（）A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微镜图像B.沃森和克里克提出了DNA双螺
4、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DNA分子中A的量等于T的量、C的量等于G的量答案B解析在DNA结构模型构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱，A错误;查哥夫发现了DNA中A的量总是等于T的量、C的量总是等于G的量，沃森和克里克在此基础上提出了A与T配对、C与G配对的正确关系，还构建了DNA双螺旋结构模型，B正确，C、D错误。2.（多选）1953年，沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于（）A.证明DNA是遗传物质B.确定DNA是染色体的组成成分C.发现DNA如何储存遗传信息D.解释A、T、G、C的数量关系答案CD二
5、、DNA的结构I教材梳理1.DNA双螺旋结构的主要特点项目特点整体由西条脱氧核甘酸链接区!吐行方式盘旋成双螺旋结构排列外侧脱氧核糖和磷酸交替连接,构成基本骨架内侧碱基通过氢键连接成碱基对碱基互补配对A与工配对、G_与（：配对2.“反向”含义的理解：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1-C,与磷酸基团相连的碳叫作5,-CoDNA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5一端,另一端有一个羟基（一OH）,称作3端。DNA的两条单链走向相反,从双链的一端开始，条单链是从5一端到3一端的，另一条单链则是从3端到5一端的。核心探讨任务二：DNA的结构及相关计算1 .如图是DNA的结构模式图，据图
6、回答下列问题:（1）说出图中的名称。提示胞喀唳腺嘿吟鸟喋吟胸腺咯哽脱氧核糖磷酸胸腺咯哽脱氧核甘酸碱基对氢键一条脱氧核甘酸链的片段（2）一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸基团？提示含有2个游离的磷酸基团。（3）为什么G-C碱基对含量越多DNA越稳定？提示因为A与T之间有两个氢键，而G与C之间有三个氢键，所以DNA中G与C碱基对所占的比例越高，该DNA稳定性越强。2 .双链DNA碱基数目的相关计算规律根据碱基互补配对原则可知，Ai=T?,Az=Ti,Gi=C?,Gz=Cio请据此完成以下推论：(l)A1+A2=T+T2;Gi+G2=C1+C2。即：双链中A=工，G=C,A+G=T+C=A+C=T
7、+G=(A+G+T+C)o规律一：双链DNA分子中喋吟碱基总数等于喘咤碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。（2）Ai+Ti=A2+T2:Gi+Ci=G2+C2oAi+TiA2+T2A+T,由e-/月心甘M好、C+GC2+G2C+G-M-=-砥-=N（N为相应的碱基总数），-M-=羽-=N。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）若学投=m,则髻浮=:，即两者的关系是互为倒数。Ii十（Jl12-rJ2m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）若备=，贵=4则会=/+份。规律四：某种碱基在双链中所
8、占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。核心归纳准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式每个DNA片段中，1个磷酸（脱氧核塘）与1个或2个脱氧核糖（磷酸）相连I*十系J每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个A与T之间有2个氢键,G与C之间有3个氢键L脱氧核糖数=璘酸数=含氮减基数单链中相邻碱基通过脱氧核糖一磷酸（2）|位置关系H一脱氧核糖连接1.互补链中互补配对的碱基通过氢健相连丽f氢键：连接互补链中的互补配对的碱基隹JI磷酸二酯健：连接单链中相邻的两个脱氧核普酸典题应用3.（2023河北邢台高一联考）如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是A.为3一端，为5一端B.
9、 DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、H、O、N、PC. 一条链中相邻的两个脱氧核昔酸之间通过氢键相连D.若该分子中GC碱基对比例高，则热稳定性较高答案D解析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5一端，另一端有一个羟基（一OH）,称作3一端，故均为5一端，A错误；DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖组成，所含化学元素包括C、H、O、P,B错误；一条链中相邻的两个脱氧核甘酸之间通过磷酸二酯键相连，C错误。4.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的40%和15%。下列有关叙述正确的是（）A.在它的互补链中，T与C之和
10、占该链碱基总数的55%B.在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的20%和25%C.若该DNA分子含有IOoO个碱基对，则碱基之间的氢键数为2600个D.该DNA分子中萼=WA1乙答案B解析由题中信息可知，某DNA分子中，G+C=40%,其中一条链中T=40%、C=15%,可推出此链中G=25%、A=20%,则它的互补链中，C=25%、T=20%,A错误，B正确；若该DNA分子含有IooO个碱基对，则A=T=600（个），C=G=400（个），A、T之间的氢键为600X2=1200（个），C、G之间的氢键为400X3=1200（个），碱基之间的氢键数为2400个，C错误；该DNA分子中;I=
11、和换=（D错误。A十1GU/bJ三、制作DNA双螺旋结构模型教材梳理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(1)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，通过曲别针连接成基本单位一脱氧核伴酸模型。(2)把“脱氧核甘酸”按一定的碱基顺序依次穿在铁丝上构成一条“脱氧核甘酸链”，用同样方法制作另一条。(3再按碱基互补配对方式用曲别针连接两条链,最后旋转。核心探讨任务三：DNA的特性1. DNA只含有4种脱氧核甘酸，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. 为什么可以利用DNA指纹来识
12、别身份？提示两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹来识别身份。3. 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和每条链上的磷酸二酯键共同维持了双螺旋结构的稳定性。典题应用5 .(2023江苏无锡高一期末)下列学生小组制作的DNA结构模型片段中，正确的是()BC答案A解析组成DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，两条链中的脱氧核糖的方向应相反，两条链上互补的碱基A与T通过两个氢键相连、G与C通过三个氢键相连，A正确。6 .（多选）用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如表所示，下列说法正确的是（）卡片类型脱氧核糖磷酸碱基ATGC卡片数量10IO2332A.最多可构建4种脱氧核甘酸，5个脱氧核甘酸对B.构成的双链DNA片段最多有10个氢键C.搭建的DNA模型中有2个游离的磷酸基团D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA片段答案BC解析双链DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A-T、C-G,且互相配对的两种碱基数目彼此相等，结合表中数据可知，这些卡片最多可形成2个A-T碱基对，2个C-G碱基对，即形成4个脱氧核甘酸对，A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，因此构成的双链DNA片段最多有10个氢键，A错误，B正确：碱基对种类和数目确定，因此可构建的DNA种类数少于44种，D错误。网络构建
