一、DNA双螺旋结构模型的构建 （阅读教材P47～48） 1．构建者
美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。 2．模型构建历程
二、DNA分子的结构（阅读教材P49～50）
项目 整体 排 列 外侧 内侧 特点 由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋而成 由脱氧核糖和磷酸交替连接组成，构成基本骨架 碱基通过氢键连接形成碱基对 A与T配对、G与C配对 碱基互 补配对
重点聚焦
1．沃森和克里克是怎样发现DNA分子的双螺旋结构的？ 2．DNA分子的双螺旋结构有哪些主要特点？
[共研探究]
阅读教材P47～48沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的故事，回答下列问题： 1．沃森和克里克在构建模型的过程中，借鉴利用了他人的哪些经验和成果？ 提示：(1)当时科学界已发现的证据；(2)英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱；(3)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。
2．沃森和克里克在构建模型过程中，出现了哪些错误？ 提示：(1)将碱基置于螺旋外部。 (2)相同碱基进行配对连接双链。 3．判断正误
(1)在DNA模型构建过程中，沃森和克里克曾尝试构建三螺旋结构模型。(√) (2)沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型过程中，碱基配对方式经历了相同碱基配对到嘌呤与嘧啶配对的过程。(√)
[对点演练]
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分子以4种脱氧核苷酸(碱基为A、T、G、C)为单位连接而成的长链的基础上
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，构建出了科学的模型
解析：选B 沃森和克里克以威尔金斯和富兰克林提供的 DNA衍射图谱的有关数据为基
础，推算出DNA分子呈螺旋结构。
[共研探究]
观察下图，结合制作DNA双螺旋结构模型体验，探讨下列问题：
1．DNA分子的基本组成
(1)DNA分子的元素组成有 C、H、O、N、P。 (2)DNA的基本组成单位是 4种脱氧核苷酸。
(3)若图中的⑥为鸟嘌呤，则④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸。 2．DNA分子的结构
(1)DNA分子是由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)②脱氧核糖和①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)碱基互补配对原则：⑤A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与⑦C(胞嘧啶)配对。
(4)同一条链中，连接相邻两个碱基的结构是—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—；两条链中连接相邻两个碱基的结构是氢键。
3．DNA的相关计算
(1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是 2个；磷酸数∶脱氧核糖数∶含氮碱基数是 1∶1∶1。
(2)在不同的双链DNA分子中：A/T、G/C、(A＋G )/(T＋C)和(A＋C)/(T＋G)的比值无特异性。
(3)在双链DNA分子中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤数等于嘧啶数，即A＋G＝T＋C，(A＋G)/(T＋C)＝1，因此双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的值相同；在单链DNA分子中不存在同样的规律，因为A与T，G与C不一定相等。
4．结合DNA分子的结构特点，归纳DNA分子结构稳定性的原因。
提示：(1)DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。(2)DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架。(3)DNA分子双螺
旋结构的中间为碱基对，碱基之间形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定。(4)DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。
[总结升华]
1．DNA分子的结构及特点
(1)由图1得到以下信息：
a：每个DNA分子片段中，游离磷酸基团有2个??
①数量关系?b：脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数
??c：A—T碱基对有2个氢键，G—C碱基对有3个氢键
?a：单链中相邻碱基间通过—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—连接?
②位置关系?
?b：互补链中相邻碱基间通过氢键相连???氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键
③化学键?
?磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键?
④DNA初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、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。 (3)DNA分子的特性
①稳定性：a.DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；b.两条链间碱基互补配对的方式不变。
②多样性：不同DNA分子中脱氧核苷酸的数量不同，排列顺序多种多样。n个碱基对构成的DNA分子中，排列顺序有2种。
③特异性：每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。 2．碱基间的数量关系分析 项目 双链DNA 1链 A1＝T2 A、T、G、C关系 A＝T G＝C G1＝C2 T1＝A2 C1＝G2 非互补碱基1 2链 规律 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 1/m DNA双链中非互补碱基之和总相nm
和之比， 即(A＋G)/(T＋C) 或(G＋T)/(A＋C) 互补碱基和之比， 即(A＋T)/(G＋C) 或(G＋C)/(A＋T) 某种碱基的比例 (x为A、T、G、C中 某种碱基的百分 含量) 【规律方法】 (1)“三看法”判断DNA分子结构的正误
等，两链间非互补碱基和之比互为倒数 n n n 在同一DNA中，双链和单链中互补碱基和之比相等 某碱基占双链DNA碱基总数的百x1＋x2 2x1 x2 分数等于相应碱基占相应单链的比值的和的一半 一看外侧链成键位置是否正确，正确的成键位置在一分子脱氧核苷酸的5号碳原子上的磷酸基团与相邻核苷酸的3号碳原子之间； 二看外侧链是否反向平行；三看内侧链碱基之间配对是否遵循碱基互补配对原则。
(2)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。
[对点演练]
2．判断正误
(1)DNA的两条核糖核苷酸长链反向平行缠绕成双螺旋结构。( ) (2)DNA的一条单链中相邻的两个碱基通过碱基互补形成的氢键连接。( ) (3)DNA分子的碱基配对方式决定了DNA分子结构的多样性。( )
解析：(1)构成DNA的两条长链为脱氧核苷酸链且反向盘旋，非缠绕。(2)DNA的一条单
2024-2024学年高一生物人教版必修二教学案：第3章 第2节 DNA分子的结构 Word版含答案
