第1课时 DNA分子的结构
学习目标 1．概述DNA分子结构的主要特点。(重点) 2．设计并制作DNA分子双螺旋结构模型。 3．DNA分子中碱基的计算。(难点) [自 主 预 习·探 新 知] 一、DNA分子结构的认识和结构特点 1．对DNA分子结构的认识过程
(1)20世纪30年代后期，瑞典科学家们证明了DNA是不对称的。
(2)1951年奥地利生物化学家查哥夫在定量分析DNA分子的碱基组成后，发现腺嘌呤(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)1952年英国化学家富兰克琳采用X射线衍射技术拍摄到DNA分子结构的照片，确认DNA分子为螺旋结构，而不是由一条链构成。
(4)1953年美国科学家沃森和英国科学家克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型。 2．DNA分子的结构 (1)DNA分子的结构层次
①基本组成元素：C、H、O、N、P ↓
②基本组成化合物：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 ↓
③基本组成单位：脱氧核苷酸(4种)，如图
知识概览(教师用书独具)
(2)DNA分子的结构及特点 Ⅰ.结构
1
Ⅱ.特点
通过图示可知DNA分子的结构特点：
a．立体结构：DNA分子是由①和②(填序号)组成的，它们按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。
b．内部结构：DNA分子中的⑤脱氧核糖和④磷酸交替连接，排列在双螺旋的外侧，构成基本骨架；⑦和⑧碱基排列在内侧。
c．碱基配对：两条链上的碱基通过③和⑥氢键连接成碱基对，并且遵循A—T、G—C配对的规律，称为碱基互补配对原则。
Ⅲ.特性
a．多样性：碱基对的排列顺序千变万化。
b．特异性：是由DNA分子中特定的碱基对排列顺序决定的。 二、设计制作DNA分子双螺旋结构模型及DNA分子的相关计算 1．制作原理：DNA分子双螺旋结构的主要特点。
2．实验目的：通过制作DNA分子双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。
3．材料用具：曲别针、泡沫塑料、纸板、牙签、橡皮泥等。
4．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)、维系立体构型的方式；代表磷酸、脱氧核糖、碱基的材料等。
5．制作模型
选材：选择能代表磷酸、4种碱基和脱氧核糖的材料等 ↓
制作：若干个磷酸、脱氧核糖、碱基 ↓
整合：若干个脱氧核苷酸 ↓
连接：形成脱氧核苷酸链 ↓
构成平面：两条反向平行的单链
2
↓
旋转：DNA分子双螺旋结构
6．DNA分子的相关计算原理：碱基互补配对原则，即双链DNA分子中A＝T、G＝C。
[基础自测]
1．判断对错
(1)DNA彻底水解产物是四种脱氧核苷酸。
(2)DNA分子一条链上相邻的两个碱基通过氢键相连。
(3)DNA分子中G、C碱基的比例越高，分子结构的稳定性越高。
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
(4)DNA分子中的嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。 (5)双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)存在特异性。
提示：(1)× DNA初步水解产物是四种脱氧核苷酸，彻底水解产物是含氮的碱基、磷酸和脱氧核糖。
(2)× DNA分子的两条链碱基之间通过氢键相连，一条链上的两个碱基则通过脱氧核糖、磷酸和脱氧核糖相连。
(3)√ (4)√
(5)× 双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)＝1，不存在特异性。
2．某同学制作一DNA片段模型，现准备了10个碱基T塑料片，8个碱基A塑料片，30组脱氧核糖和磷酸的塑料片，那么还需准备碱基C塑料片数目是( )
A．14 B．8 C．7 D．16
C [因为30组脱氧核糖和磷酸塑料片可制成含15个碱基对的DNA分子模型，而该同学已准备了10个碱基T塑料片，8个碱基A塑料片，这样仅能构成8个A＝T碱基对，剩下的7个碱基对若全为G≡C碱基对，则还需要准备G、C碱基塑料片各7片。]
3．分析某生物的双链DNA分子，发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64%，其中一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30%，则另一条链中腺嘌呤占整个DNA分子碱基总数的比例是( )
【导学号：01632126】
A．17% C．34%
B．32% D．50%
A [假设DNA中共有2N个碱基，根据题干可知：(A＋T)%＝64%，即(A＋T)/2N＝0.64，则(A1＋A2＋T1＋T2)/2N＝0.64，可推出(A1＋T1)/N＝0.64。题干还告诉我们：A1/N＝0.30，则可知T1/N＝0.34，而T1＝A2，所以A2/N＝0.34(即另一条链中的A占该条链碱基总数的34%)，则A2/2N＝0.17，即另一条链中的A占整个DNA分子碱基总数的17%。]
[合 作 探 究·攻 重 难]
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背景材料 DNA分子结构的认识过程及结构特点 坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往的行人，但很少有人注意到它的旋转是顺时针方向还是逆时针方向。
[思考交流]
1．DNA分子是怎样构成的？
提示：DNA分子是由脱氧核苷酸连接成单链，单链之间通过氢键连接起来，形成双螺旋的空间结构。
2．DNA分子的基本单位是什么？ 提示：脱氧核苷酸。
3．DNA是怎样携带遗传信息的？
提示：通过碱基对的排列顺序携带遗传信息。
4．近年来，许多人尝试着用DNA作防伪标记，其原理是什么？ 提示：DNA分子具有特异性。 [归纳总结] 1．DNA分子的结构
(1)平面结构。
①由多个脱氧核苷酸分子聚合形成脱氧核苷酸长链。
②配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，C—G碱基对在DNA中所占的比例越大，DNA分子结构越稳定。
③在同一条脱氧核苷酸链中，相邻2个碱基之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖间接相连。
(2)DNA分子的空间结构。
①DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链，按反向平行(指一条链的起点为磷酸，另一条链
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的起点为脱氧核糖)方式盘绕成双螺旋结构。
②基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成。
③中间的碱基严格按碱基互补配对原则(A与T配对，G与C配对)形成碱基对。 ④DNA分子中，脱氧核苷酸数∶脱氧核糖数∶磷酸数∶含氮碱基数＝1∶1∶1∶1。 2．DNA分子的结构特性
(1)稳定性：脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性：碱基对的排列顺序多种多样。 (3)特异性：每个DNA都有特定的碱基对排列顺序。 好记巧学：DNA结构的“五四三二一” 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。 一种螺旋：规则的双螺旋结构。 [典例通关] 如图是DNA分子的部分平面结构示意图，下列有关叙述不正确的是( )
A．图中4的名称是腺嘌呤脱氧核苷酸 B．构成DNA的核苷酸种类的不同与2有关 C．N元素存在于图中的碱基中
D．从主链上看，两条脱氧核苷酸链反向平行
[技巧点拨] 明确①、②、③、④、⑤的名称，脱氧核苷酸的组成及其与脱氧核苷酸链和DNA之间的关系是解题关键。
B [构成DNA的核苷酸是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸种类的不同与碱基有关，与脱氧核糖
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2024高中生物 第4章 第2节 DNA的结构和DNA的复制 第1课时 DNA分子的结构学案 苏教版必修2
