1、第第 2 2 节节 DNADNA 的结构的结构 DNA 双螺旋结构模型的构建 自主梳理 1.构建者 沃森和克里克。 2.构建过程 (1)查哥夫提出 DNA 分子中 AG、CT。() 提示：查哥夫提出 DNA 分子中 AT、CG。 (2)沃森和克里克构建的 DNA 双螺旋结构模型中， 脱氧核糖磷酸骨架排列在螺 旋外部，碱基排列在螺旋内部() (3)沃森和克里克构建出了 DNA 分子结构模型DNA 双螺旋结构模型。() 典例1 (2019 郑州学考模拟)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( ) 发现 DNA 如何储存遗传信息 确定 DNA 是主要的遗传物质 发现 D
2、NA 分子中碱基含量的规律性 为 DNA 复制机理的阐明奠定基础 A. B. C. D. 答案 C 对点练 1 (2019 中山期末)1962 年，沃森、克里克和威尔金斯共同获得诺贝尔生 理学或医学奖的研究成果是( ) A.通过肺炎链球菌转化实验证明了转化因子的存在 B.通过噬菌体侵染细菌实验证明了遗传物质是 DNA C.提出 DNA 双螺旋结构 D.证明了基因位于染色体上 解析 证明转化因子存在的科学家是格里菲思，A 错误；噬菌体侵染细菌实验是 由赫尔希和蔡斯完成的， B 错误； 摩尔根等人证明了基因位于染色体上， D 错误。 答案 C 联想质疑 沃森和克里克搭建的 DNA 双螺旋结构模型
3、(1)沃森和克里克构建的 DNA 双螺旋结构模型，属于什么类型的模型？ 提示：物理模型。 (2)沃森和克里克成功构建 DNA 双螺旋结构模型的过程中， 主要得到了哪些科学 家的帮助？ 提示：威尔金斯和富兰克林提供的 DNA 衍射图谱；查哥夫提出 DNA 分子 中 AT、CG。 DNA 的结构和特点 自主梳理 1.DNA 的基本组成单位脱氧核苷酸 助学巧记 巧记 DNA 分子结构的“五 四 三 二 一” 2.DNA 双螺旋结构的主要特点 (1)DNA 分子的基本组成单位是脱氧核苷酸。() (2)脱氧核苷酸中，碱基连接在核糖的 1C 原子上。() 提示：脱氧核苷酸中，碱基连接在脱氧核糖的 1C 原
4、子上。 (3)DNA 单链中的 A 与 T 的数量一定相等。() 提示：DNA 单链中的 A 与 T 的数量不一定相等。 典例 2 (2019 天化中学期末)关于 DNA 分子双螺旋结构的特点，下列叙述错误 的是( ) A.DNA 分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成 B.脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧 C.碱基对构成 DNA 分子的基本骨架 D.两条链之间的碱基配对方式为 A 与 T 配对，G 与 C 配对 解析 DNA 分子由 2 条脱氧核糖核苷酸链组成，这两条链反向平行，形成规则 的双螺旋结构，A 正确；脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成 DNA 的基 本骨架，B 正确，C 错误
5、；两条链之间的碱基配对方式为 A 与 T 配对，G 与 C 配对，D 正确。 答案 C 对点练 2 下列关于 DNA 分子结构的叙述，正确的是( ) A.DNA 分子是以 4 种脱氧核糖核苷酸为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一个脱氧核糖和一个碱基 C.DNA 分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对 D.DNA 分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连 解析 DNA分子是以4种脱氧核糖核苷酸为单位连接而成的双链结构， A错误； DNA 分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖， 且磷酸不与碱基直接相连， B 错误；DNA 分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖磷酸脱
6、氧核糖相连，D 错误。 答案 C 素养提升 “归纳法”求解 DNA 分子中的碱基数量计算的三大规律 典例 3 (2019 梅河口五中月考)在一个双链 DNA 分子中，碱基总数为 a，鸟嘌呤 碱基数为 b，则下列叙述错误的是( ) A.脱氧核苷酸数磷酸数a B.碱基之间的氢键数为 ab C.T 的数量为 ab D.一条链中 CG 的数量为 b 解析 DNA 的基本单位是脱氧核苷酸，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， 因此脱氧核苷酸数磷酸数a， A 正确； 依题意和碱基互补配对原则可推知，在该双链 DNA 中，ATGCa，G Cb，AT(abb) 2
7、1/2ab，又因为在双链 DNA 分子中，A 与 T 之间 有 2 个氢键， G 与 C 之间有 3 个氢键，所以碱基之间的氢键数为 2(1/2ab) 3bab，B 正确，C 错误；依据碱基互补配对原则可推知，在双链 DNA 分 子中，一条链上的碱基 C、G 分别与另一条链上的 G、C 相等，所以一条链中 C G 的数量为 b，D 正确。 答案 C 对点练 3 某研究小组测定了多个不同双链 DNA 分子的碱基组成，根据测定结 果绘制了 DNA 分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在 DNA 分子中碱 基数目比值的关系图，下列正确的是( ) 解析 DNA 分子中(AC)/(TG)应始终等于
8、1，A 错误；一条单链中(AC)/(T G)与其互补链中(AC)/(TG)互为倒数， 一条单链中(AC)/(TG)0.5时， 互补链中(AC)/(TG)2， B 错误； 一条单链中(AT)/(GC)与其互补链中(A T)/(GC)及 DNA 分子中(AT)/(GC)都相等，C 正确、D 错误。 答案 C 一题多变 (1)DNA 的两条单链之间，哪些比例是相等的？ 提示： 能配对的两个碱基之和所占的比例， 即(AT)或(GC)在每条链上占的比 例。 (2)DNA 的两条单链之间，哪些比例互为倒数？ 提示： 不能配对的两个碱基之和所占的比例， 即(AC)/(GT)或(AG)/(CT)。 联想质疑
9、(1)核苷酸脱水缩合形成多核苷酸长链时， 一个核苷酸五碳糖 3C 与另一个核苷 酸磷酸基团之间通过形成磷酸二酯键相连； (2)如果 DNA 的一条单链上的碱基序列为 5GGTATC3，那么与其互补的另 一条单链的碱基序列就为 3CCATAG5。 GC 碱基对的比例越高，DNA 分子的稳定性越高。 (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；111。 (2)关于 DNA 分子中碱基的配对问题，生物化学家查哥夫提出了 DNA 中嘧啶和 嘌呤数目相等，这对 DNA 模型的构建有何提示？ 提示：嘌呤总是和嘧啶配对，而不是嘌呤和嘌呤配对，或嘧
10、啶和嘧啶配对。 DNA 只有 4 种脱氧核苷酸，为什么能够储存足够量的遗传信息？ 提示： DNA 虽然只含有 4 种脱氧核苷酸， 但是碱基的排列顺序却是千变万化的。 碱基排列顺序的千变万化，使 DNA 储存了大量的遗传信息。 涉及 DNA 单链碱基计算的 3 个解题步骤 制作 DNA 双螺旋结构模型 自主梳理 (1)磷酸与脱氧核糖交替连接构成 DNA 链的基本骨架。() (2)双链 DNA 分子中嘌呤数等于嘧啶数。() (3)DNA 分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的。() 典例 4 (2019 长安区一中期末)某同学制作一个 DNA 片段模型，现准备了 15 个 碱基 A
11、塑料片，8 个碱基 T 塑料片，40 个脱氧核糖和 40 个磷酸塑料片，为了充 分利用现有材料，还需准备碱基 C 塑料片( ) A.8 个 B.24 个 C.16 个 D.12 个 解析 DNA 分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每分子脱氧核苷酸由一分子磷 酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，所以 40 个脱氧核糖和磷酸的塑料 片能形成 20 个脱氧核苷酸对，即 20 个碱基对.在双链 DNA 中，碱基之间的配对 遵循碱基互补配对原则，即 AT、GC，所以 15 个碱基 A 塑料片，8 个碱基 T 塑料片，能形成 8 个 AT 碱基对。因此，为了充分利用现有材料，还需准备 12 个碱基 C
12、塑料片，以形成 12 个 CG 碱基对。 答案 D 对点练 4 (2019 温州十校联合体期末)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 30 个，磷酸塑料片 50 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.所有的脱氧核糖都有两个磷酸基团与之相连 B.所搭建的 DNA 分子片段最长为 10 个碱基对 C.A 和 T 之间需要 3 个连接物，C 和 G 之间需要 2 个连接物 D.能搭建出的 DNA 分子模型种类小于 44种 解
13、析 在双链 DNA 分子中，大多数的脱氧核糖都有 2 个磷酸基团与之相连，但 是 3端的脱氧核糖只有 1 个磷酸基团与之相连，A 错误；一条脱氧核苷酸链中需 要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物个数为 NN12N1(N 为组成一条脱氧 核苷酸链的脱氧核苷酸数)， 则 DNA 分子中需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物 个数为4N2， 由题干“脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个”可知， 组成该DNA 分子片段的脱氧核苷酸数为 8 个即能搭建出一个 4 个碱基对的 DNA 分子片段， B 错误；A 和 T 之间需要 2 个连接物，C 和 G 之间需要 3 个连接物，C 错误；根 据以上分析可知，该片段含有 4
14、 个碱基对，而题干中不同的碱基数目是有限的， 因此能搭建出的 DNA 分子模型种类应该小于 44种，D 正确。 答案 D 联想质疑 DNA 双螺旋结构模型制作过程 不同的 DNA 分子在结构方面可能有哪些不同？ 提示：脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同。 思维导图 晨读必背 1.DNA 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、G、C 4 种碱基。 2.在 DNA 中，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。 3.DNA 双螺旋结构的主要特点如下：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
15、螺 旋结构。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。两条 链上的碱基通过氢键连接成碱基对， 并且碱基配对具 有一定的规律：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。 4.脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作 1C，与磷酸基 团相连的碳叫作 5C。 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。 教材答案与提示 练习与应用 概念检测 1.(1) (2) 2.胞嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 脱氧核糖
16、磷酸 脱 氧核苷酸 碱基对 氢键 一条脱氧核苷酸链的片段 3.C 4.C 拓展应用 提示：学生还未学习 DNA 的复制，因此，不一定能说出碱基互补配对原则在 DNA 复制过程中的意义。 教师可引导学生根据碱基互补配对原则， 推测 DNA 的 复制方式，进而引导学生思考碱基互补配对原则对遗传信息传递的意义(根据碱 基互补配对原则，DNA 两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传 信息传递的准确性)。 随堂检测 1.(2019 海安中学期中)下图中的脱氧核苷酸模型连接正确的是( ) 解析 一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、 一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成， 磷酸和含氮碱基分别连接在脱氧核糖
17、的 5 号和 1 号 C 原子上，如图 C。 答案 C 2.(2019 金山区期中)下面是 4 位同学拼制的 DNA 分子部分平面结构模型，正确 的是( ) 解析 DNA 分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成的双螺旋结构；DNA 分子外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架， 内侧是按照碱基互补配对 原则通过氢键连接的碱基对，A 一定与 T 配对，C 一定与 G 配对，B 正确；图 A 中两条链的方向相同，正确的应是相反，A 错误；图 C 中碱基的种类不对，DNA 分子中不应该有碱基 U，C 错误；图 D 中碱基的配对方式错误，应是 A 与 T 配 对，C 与 G 配对，D 错误。 答案
18、 B 3.(2019 海安中学期中)DNA 分子具有多样性的原因是( ) A.DNA 是由 4 种脱氧核苷酸组成的 B.DNA 的分子量很大 C.DNA 具有规则的双螺旋结构 D.DNA 的脱氧核苷酸有很多种不同的排列顺序 解析 DNA 分子的多样性与碱基对的多种排列方式有关， 作为双链的 DNA 分子 都是由四种脱氧核苷酸构成的，空间结构为规则的双螺旋结构，而且相对分子质 量都很大，为有机高分子化合物。 答案 D 4.(2019 山东师大附中期中)下列有关 DNA 分子结构的叙述中，正确的是( ) A.基本组成单位是四种核糖核苷酸 B.磷酸和五碳糖排列在内侧 C.碱基之间通过氢键连接构成分子
19、的基本骨架 D.具有规则的双螺旋结构 解析 DNA 分子的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，A 错误；磷酸和五碳糖(脱 氧核糖)交替连接排列在外侧，碱基排列在内侧，B 错误；DNA 分子的基本骨架 是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，C 错误；DNA 分子具有两条反向平行的 脱氧核苷酸链组成的规则的双螺旋结构，D 正确。 答案 D 5.(2019 夏河中学期末)下图为 DNA 的部分结构示意图，请据图回答下列问题： (1) 建 立 DNA 分 子 立 体 模 型 的 科 学 家 认 为 DNA 分 子 的 空 间 结 构 是 _。 (2)图中的名称是_；表示_；表示 DNA 基本组成单位的标号 是_。 (3)构成 DNA 分子基本骨架的组成成分在图中的标号是_。 解析 (1)DNA 分子的空间结构是(规则的)双螺旋结构。(2)图中的名称是碱基 对；表示脱氧核糖；表示 DNA 基本组成单位的是脱氧核苷酸，由一分子脱 氧核糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸组成。(3)构成 DNA 分子基本骨架的组成 成分在图中的标号是磷酸基团和脱氧核糖。 答案 (1)(规则的)双螺旋结构 (2)碱基对 脱氧核糖 (3)