DNA分子的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．模型名称：DNA双螺旋结构模型。
2．构建者：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。 3．模型构建历程
二、DNA分子的结构 1．DNA的结构层次
基本组成元素：C、H、O、N、P ↓
基本组 成物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 ↓
基本组 成单位：脱氧核苷酸(4种) ↓
DNA单链：脱氧核苷酸链 ↓两条
DNA双链：DNA双螺旋结构 2．DNA分子双螺旋结构的特点
(1)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。
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．仔细阅读教材P47～48沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的故事，探究下列问题：
(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X射线衍射图谱；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以相同碱基进行配对连接双链。 2．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。(√)
二、DNA分子的结构
1．观察教材P49图3－11，结合制作模型体验，探讨下列问题：
(1)DNA分子中同一条链和两条链中连接相邻两个碱基的结构有何不同？ 提示：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。
(2)运用碱基互补配对原则分析，在所有的双链DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的值相同吗？在DNA分子的一条链中是否存在同样的规律？
提示：①相同。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，可得(A＋G)/(T＋C)＝1，因此双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的值相同。
②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。 (3)结合DNA分子结构特点，归纳DNA分子结构稳定性的原因。 提示：①DNA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。②DNA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。③DNA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。④DNA分子之间对应碱
基严格按照碱基互补配对原则进行配对。
2．连线(将下列能组成核苷酸的分子进行连线)
DNA分子中的碱基计算规律
1．碱基互补配对原则
2．碱基间的数量关系
3.碱基比例与DNA分子的共性和特异性 (1)共性：
ATGCA＋CA＋G①＝＝1；②＝＝1；③＝＝1 TACGT＋GT＋C(2)特异性：
A＋T
的比值是多样的，是DNA分子多样性和特异性的主要表现。 G＋C
[特别提醒]
(1)在DNA单链中，A与T、G与C也可能相等。
(2)(A＋T)/(G＋C)的比值虽然能体现DNA分子的特异性，但不同的DNA分子中该值有可能相同。
[例1] 如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答：
(1)从主链上看，两条单链________平行；从碱基关系看，两条单链________。 (2)________和________相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。 (3)图中有________种碱基，________种碱基对。
(4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G构成的碱基对共________对。
②在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。 [解析] (1)从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。(3)图中涉及4种碱基，4种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有4种，即A—T、T—A、G—C、C—G。(4)假设该DNA片段只有A、T两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即G—C或C—G碱基对共60个，所以该DNA中腺嘌呤数为1/2×(200－2×60)＝40个，C和G共60对。由于G与C之间有三个氢键，A与T之间有两个氢键，因此，G与C构成的碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。
[答案] (1)反向 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 磷酸 (3)4 4 (4)①40 60 ②G与C
[例2] 一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子上碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链上碱基数目的( )
A．44% B．24% C．14% D．28%
[解析] 画出DNA简图(如图所示)，依题意，列出等量关系： (A1－G1)/G1＝40%→A1＝1.4G1① 而在整个DNA分子中：
(A1＋G1)/200＝24%→A1＋G1＝48② 联立①②得：A1＝28。
整个DNA分子中A1＝T2，因此正确答案是D。 [答案] D
双链DNA分子中碱基数量关系的归纳
(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，A＋G＝C＋T＝A＋C＝G＋T＝总碱基数的1/2。
(3)互补碱基之和的比值[(A＋T)∶(C＋G)]在已知链、互补链和整个DNA分子中相等；非互补碱基之和的比值[如(A＋C)∶(T＋G)]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。
(4)在一个双链DNA分子中，某种碱基的比例等于其在每条链上所占比例的平均值。 ————————————————[课堂归纳]——————————————————
[网络构建]
填充：①双螺旋 ②反向平行 ③交替连接 ④互补配对 [关键语句]
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。 4．在DNA分子中，含G—C碱基对越多的DNA分子相对越稳定。
5．非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，而在整个DNA分子中比值为1。
知识点一、DNA双螺旋结构模型的构建
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 沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的 DNA衍射图谱及有关数据，推出DNA分子呈螺旋结构。
2．制作DNA分子的双螺旋结构模型时，发现制成的DNA分子的平面结构很像一架“梯子”，那么组成这架“梯子”的“扶手”、“扶手”之间的“阶梯”、连接“阶梯”的化学键以及遵循的原则依次是( )
①磷酸和脱氧核糖 ②氢键 ③碱基对 ④碱基互补配对 A．①②③④ B．①③②④ C．③①②④ D．①②④③
解析：选B “扶手”代表DNA的骨架，即磷酸和脱氧核糖交替连接形成的长链，排列在内侧的碱基对相当于“阶梯”，连接“阶梯”的化学键是氢键，碱基间遵循碱基互补配对
2019高中生物第3章第2节DNA分子的结构教案新人教版
