3-2 DNA分子的结构

知识点2
制作DNA双螺旋结构模型
要 点 归 纳
1.制作原理：DNA的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与 脱氧核糖交替连接排列在外侧。碱基排列在内侧，碱基对通 过氢键连接，碱基互补配对。 2．设计模型：绘出DNA模型的设计图；确定制作的 DNA分子双螺旋结构模型的大小(如高度与直径的比例)、维 系立体结构的方法；选择代表磷酸、脱氧核糖、碱基的材料 等。
选项
A
B 人 5种 8种
C
D
生物种类 大肠杆菌 碱基 核苷酸 5种 5种
洋葱 SARS病毒 4种 8种 8种 8种
[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。
第三章
第 2节
学习目标定位
学习目标：1.了解DNA双螺旋结构模型的构建历程。 2．理解DNA分子双螺旋结构的主要特点。 3．明确DNA分子的多样性和特异性。 重点与难点：(1)DNA分子结构的主要特点；(2)制作 DNA分子双螺旋结构模型。
情境导入：DNA是绝大多数生物的遗传物质，现代社会 中，DNA指纹是亲子鉴定、确认罪犯的重要依据。DNA分子 之所以具有这样的作用，与DNA分子的结构有关。DNA分子 结构的发现是生物学发展的里程碑，它是沃森和克里克两位 科学家默契配合、合作研究的成果。
A＋G 规律二：在DNA双链中的一条单链的 的值与另一 T＋ C A＋G 条互补链的 的值互为倒数关系。 T＋ C A＋T 规律三：DNA双链中，一条单链的 值与另一条互 G＋C A＋T A＋T 补链的 值是相等的，也与整个DNA分子中的 的值 G＋C G＋C 相等。
规律四：在双链DNA及其转录的RNA之间，有下列关 系： ①在碱基数量上，在RNA和DNA的单链内，互补碱基的 和相等，且等于双链DNA的一半。即a链上的(A＋T)＝b链上 1 的(A＋T)＝RNA分子中(A＋U)＝ DNA双链中的(A＋T)，a 2 1 链上的(G＋C)＝b链上的(G＋C)＝RNA分子中的(G＋C)＝ 2 DNA双链中的(G＋C)。
[答案] B
[解析] 同一条脱氧核苷酸链中的相邻碱基A与T通过 “—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，如下图所示。
思维拓展升华
思维拓展
关于碱基互补配对规律的有关计算问题
碱基比率数量计算，是本节教材的难点之一，解决此类 问题可根据以下几条规律： 规律一：DNA双链中的两条互补链的碱基相等，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% A＋G A＋C T＋C ＝ ＝ ＝1 T＋C T＋G A＋G
[答案] B
下列有关DNA的叙述中，不正确的是(
)
A．同一生物个体各种体细胞核中的DNA具有相同的碱 基组成 B．双链DNA分子的碱基含量是A＋G＝C＋T或A＋C＝ G＋T C．细胞缺水和营养不足将影响DNA的碱基组成 D．DNA主要存在于细胞核中
[答案]
[解析]
C
DNA是生物的遗传物质，组成一个生物体的各
成才之路· 生物
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
第三章
基因的本质
第三章
第2节 DNA分子的结构
学习目标定位
课堂合作探究
教材问题释疑
课堂巩固练习
课前预习导学
课后强化作业
本节主攻要点
1．DNA分子的双螺旋结构： ①两条链反向平行； 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。
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、同一区段DNA单链的碱基序列： A组 尸体中的DNA ACTGAC 碱基序列 家属提供的 DNA碱基序列 GGTT TGACTG CCAA B组 C组
GGCTTA GCAATCGT TCGA GC
CCGAAT CGTTAGCA AGCA CG
归纳总结 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； 一条螺旋：规则的双螺旋结构。
3．双链DNA分子中碱基数量关系 (1)碱基互补配对原则的应用：在双链DNA分子中，四种 碱基的比例和为1； (2)A＋T＋C＋G＝1；A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T＝A ＋C＝G＋T＝总碱基数的1/2； (3)互补碱基之和的比例[(A＋T):(C＋G)]在已知链、互 补链和整个DNA分子中相等；非互补碱基和的比值[如(A＋ C):(T＋C)]在已知链与互补链间互为倒数，在整个DNA分子 中该比值为1；
课堂合作探究
知识点1
DNA分子的结构
要 点 归 纳
1.DNA的结构单位：脱氧核苷酸(4种)
2．DNA的空间结构：规则的双螺旋结构 (1)DNA双链反向平行：一条走向是5′→3′，另一条走 向是3′→5′，有规则地盘绕成双螺旋。 (2)外侧磷酸与脱氧核糖交替排列，构成基本骨架，碱基 排列在内侧。 (3)碱基互补配对原则：腺嘌呤(A)通过两个氢键和与胸 腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(C)通过三个氢键与胞嘧啶(C)配对。 所以G－C对丰富的DNA比A－T对丰富的DNA更为稳定。
(4)在一个双链DNA分子中，某碱基占碱基总量的百分数 等于每条链中的平均值。
DNA分子中，A与T之间有两个氢键，C与G之间有三个氢 键，因此C—G对相对含量多的DNA分子热稳定性高。
典 例 导 析
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( )
答案：一、 1．DNA双螺旋结构 4．(1)脱氧核苷酸 啶(T) 鸟嘌呤(G) 二、 1．反向平行 2．脱氧核糖 磷酸 碱基 C(胞嘧啶) 2.沃森 克里克 C G A T (2)螺旋 (3)胸腺嘧
胞嘧啶(C)
3．T(胸腺嘧啶)
互 动 探 究
1.在整个双链DNA分子中，嘌呤总数是否等于嘧啶总 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。
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。
问题探究：你知道DNA分子的结构是怎样的吗？ 提示：DNA的结构是一种规则的双螺旋结构。
教材问题释疑
(一)问题探讨 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。 (二)思考与讨论 1．提示：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
二、DNA分子的结构 1．整体：由两条脱氧核苷酸链按________方式盘旋成 双螺旋结构。 2．由________和________交替连接，排列在外侧，构 成基本骨架，________排列在内侧。 3．碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定与________配 对；G(鸟嘌呤)一定与________配对。
(三)模型建构 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．提示：(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)。
种体细胞都共同来源于一个受精卵细胞，故同一生物不同的 细胞，其细胞核中的DNA分子的碱基排列顺序都相同。双链 DNA分子中，由于A＝T、G＝C，故A＋G＝C＋T或A＋C＝ G＋T。由于细胞质中的线粒体和叶绿体内仍含有少量的 DNA，故关于DNA存在部位的描述应为：DNA绝大部分存在 于细胞核内，少量存在于细胞质中。本题考查双链DNA的特 征及DNA存在的部位。
3．制作模型 (1)使用各种材料分别“制作”若干个磷酸、脱氧核糖、 碱基；将各种配件整合在一起，并连接成脱氧核苷酸链；连 接两条脱氧核苷酸链，拼成DNA分子平面结构图；再“旋 转”成双螺旋结构。 (2)根据设计计划，对制作的DNA分子双螺结构模型进行 检查，对模型的不足加以修正。
需要注意的问题 (1)熟悉制作模型用的各种零件代表的物质，写出4种碱基 的字母名称。 (2)两条链的长度、碱基总数一致，碱基互补、方向相反。 (3)磷酸、脱氧核糖、碱基三者之间的连接部位要正确。 (4)制作中各零件连接应牢固，避免旋转中脱落。 (5)各组模型制作以不同数量和顺序的A－T、C－G、T－ A、G－C四种碱基对排列，领悟DNA分子的多样性。
②互补碱基的和占各自碱基总数的比例在有意义链、互 补链中和DNA分子双链中是相等的，且等于RNA中与之配对 碱基的和所占RNA中碱基总数的比例，即a链中(A＋T)占a链 总数的百分比＝b链中(A＋T)占b链总数的百分比＝RNA中 (A＋U)占RNA总数的百分比＝DNA双链中(A＋T)占双链中 碱基总数的百分比，简式为(C＋G)a＝(G＋C)b＝(G＋ C)RNA＝(G＋C)DNA，如mRNA中，A占15%，U占17%， 则在DNA分子的每一条单链中及在整个DNA分子中(A＋T) 都占碱基总数的32%；在mRNA中，在DNA分子的每一条单 链中，及在DNA分子中(G＋C)都占碱基总数的68%。