第2节 DNA分子的结构
【典例导悟】
【典例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。
【规范解答】（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）图中涉及到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×（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
【互动探究】（1）图中的A与A TP中的A有何不同？
（2）该图中的DNA片段最多可形成几种？
提示：（1）图中A为腺嘌呤，而A TP中的A为腺苷。
（2）44种。
【规律方法】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；
一种螺旋：规则的双螺旋结构。
【变式训练】下列关于DNA分子结构的叙述，不正确的是（）
A.一般情况下，每个DNA分子含有四种脱氧核苷酸
B.每个DNA分子中，都是碱基数等于磷酸数等于脱氧核苷酸数等于脱氧核糖数
C.一段双链DNA分子中，若含有30个胞嘧啶，会同时含有30个鸟嘌呤
D.每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个含氮碱基相连
【解析】选D。结合DNA分子结构平面图，不难看出，大多数情况为一个脱氧核糖与一个碱基和两个磷酸基团相连，一个磷酸与两个脱氧核糖相连。
【典例2】（2010·龙岩模拟）某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链（b）上的G占该链碱基总数的比例是
A.35%
B.29%
C.28%
D.21%
【思路点拨】解答该题应从以下三个方面入手：
【自主解答】选A。整个DNA中的A+T占整个DNA碱基总数的44%，则G+C占整个DNA碱基总数的56%，又因为其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链（b)上的C占B链碱基总数的21%,则G（a链上）+C（b链上）占DNA分子碱基总数的21%。因为总的G+C占整个DNA 分子碱基总数的56%，所以G（b链上）+C(a链上）占DNA整个分子碱基总数的35%，推得G占B链碱基总数的35%，所以答案选A。
【互动探究】（1）该DNA分子中腺嘌呤占的比例是多少？
（2）若将该题改为“互补链上的G占该DNA碱基总数的比例”，应为多少？
提示：（1）22%。（2）17.5%。
【变式训练】DNA的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为（）A.0.4、0.6 B.2.5、1.0
C.0.4、0.4
D.0.6、1.0
【解析】选B。根据碱基互补配对原则，在整个DNA分子中，因A=T,G=C，所以(A+G)/(T+C）比值为1.0。在双链DNA分子中，一条链上的（A+G)/(T+C)与另一条链上（T+C）/(A+G)相等为0.4，因而互补链中（A+G)/(T+C)=2.5，互为倒数。
【典例3】（2009·福州高一检测）在制作DNA双螺旋结构模型时，如图为两个脱氧核苷酸的模型。圆代表磷酸，下列正确的是
A.方形可能代表A、T、C、U四种含氮碱基
B.两个圆可用别针（代表共价键）连结，以形成DN A的侧链
C.别针（代表共价键）应连结在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上
D.如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，两个模型方向相同
【规范解答】选C。方形表示的是含氮碱基，有A、T、G、C四种，没有U，圆表示的是磷酸，五边形表示的是脱氧核糖，在DNA单链中，脱氧核苷酸之间通过3，5—磷酸二酯键相连，即别针应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上，而不是两个圆之间，两条DNA单链模型的位置关系应为反向平行。【学业达标训练】
1.下列哪项不是沃森和克里克构建过的模型（）
A.碱基在外侧的双螺旋结构模型
B.同种碱基配对的三螺旋结构模型
C.碱基在外侧的三螺旋结构模型
D.碱基互补配对的双螺旋结构模型
【解析】选B。沃森和克里克最先提出了碱基在外侧的双螺旋和三螺旋结构模型，后来又提出了碱基在内侧的双螺旋结构模型，并且同种碱基配对。最后提出了碱基互补配对的双螺旋结构模型。
2.（2010·南通高一检测）噬菌体ΦX174是单链DNA生物，当它感染宿主细胞时，首先形成复制型（RF）的双链DNA分子。如果该生物DNA的碱基构成是：27%A，31%G，22%T和20%C。那么，RF中的碱基构成情况是（）
A.27%A，31%G，22%T和20%C
B.24.5%A ，25.5%G ，24.5%T 和25.5%C
C.22%A ，20%G ，27%T 和31%C
D.25.5%A ，24.5%G ，25.5%T 和24.5%C
【解析】选B 。双链DNA 中A 与T 配对，可算出A=T=（27%+22%）× =24.5%，那么G=C=25.5%。
3.下列各项中，能正确表示DNA 分子中脱氧核苷酸对的是（ ）
【解析】选A 。DNA 分子中的碱基互补配对原则为：A 与T 配对，G 与C 配对，A 与T 之间形成两个氢键，G 与C 之间形成三个氢键，两条链反向平行，所以A 项正确；B 、D 两项配对方式不对；C 项两条链方向不对。
4.(2010·巢湖高一检测）在某双链DNA 分子的所有碱基中，鸟嘌呤的分子数占22%，则胸腺嘧啶的分子数占（ ）
A.11%
B.22%
C.28%
D.44%
【解析】选C 。双链DNA 分子中，A=T,G=C,鸟嘌呤的分子数占22%，则胞嘧啶的分子数也占22%，A+T 占所有碱基的56%，A=T= ×56%=28%。
5.制作DNA 双螺旋结构模型的目的是加深对DNA 分子结构特点的认识和理解，下列属于制作模型依据的是（ ）
A.人们观察到的DNA 的空间结构
B.沃森和克里克提出的双螺旋结构模型
C.人们确认的DNA 的化学成分
D.人们自行确认的DNA 的分子结构
【解析】选B 。制作DNA 双螺旋结构模型的依据是沃森和克里克提出的双螺旋结构模型，即构成DNA 分子的两条链反向平行；脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧，并按碱基互补配对原则由氢键相连。
6.地球上的生物多种多样，不同生物的DNA 不同，每一种生物的DNA 又具有特异性。决定DNA 遗传特异性的是（ ）
A.脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点
B.嘌呤总数与嘧啶总数的比值
C.碱基互补配对的原则
D.碱基排列顺序
2
1
【解析】选D。生物性状的遗传信息储存在DNA的碱基排列顺序中。DNA分子上一定的碱基排列顺序构成特定的基因，能够最终表达具有一定氨基酸组成的蛋白质，所以说DNA的遗传特异性取决于它的碱基排列顺序，正确选项是D。其余选项，在不同的DNA片段之间没有区别，即所有DNA片段的脱氧核苷酸链都是磷酸与脱氧核糖交替排列，嘌呤总数和嘧啶总数的比值都是1，碱基互补配对原则都是A、T配对，
G、C配对，因此A、B、C三项都不可能成为DNA遗传特异性的根据。
7.某双链DNA分子中共有含氮碱基1 400个，其中一条单链上（A+T）/（C+G）=2/5，问该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（）
A.150个
B.200个
C.300个
D.400个
【解析】选B。双链DNA的一条链中，(A+T)/(G+C)与另一条互补链中（A+T)/(G+C)以及整个DNA分子中（A+T）/(G+C)相等。DNA分子的一条单链上（A+T)/(C+G)=2/5，那么整个DNA分子中（A+T）/(C+G)=2/5，因此可以推导出A+T占DNA分子碱基总数的2/7。双链DNA分子共有含氮碱基1 400个，A=T,则DNA 分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是
8.下列哪项对双链DNA分子的叙述是不正确的（）
A.若一条链中的A和T的数目相等，则另一条链中的A和T数目也相等
B.若一条链中的G的数目为C的2倍，则另一条链中的G的数目为C的0．5倍
C.若一条链中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3
D.若一条链中G∶T=1∶2，则另一条链中C∶A=2∶1
9.下列关于DNA结构的叙述中，错误的是（）
A.大多数DNA分子由两条核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构
B.外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基
C.DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对,C与G配对
D.DNA的两条链反向平行
【解析】选A。绝大多数DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋而成为双螺旋结构，而不是由核糖核苷酸长链盘旋，核糖核苷酸是RNA的基本组成单位。
10.如图所示为DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题。
（1）组成DNA的基本单位是［］______。
（2）若3为胞嘧啶，则4应是_____。两者之间通过_____键相连。
（3）图中8示意的是一条__________的片段。与另一条片段的位置关系是_______。
（4）构成DNA分子的碱基有__________种，但由于______的排列顺序的千变万化，因此构成了DNA分子的多样性。
（5）DNA分子的结构具有稳定性的原因是什么？
【解析】（1）DNA的基本单位是［5］脱氧核苷酸，有4种。
（2）根据碱基互补配对原则，若3为胞嘧啶，则4应为鸟嘌呤，两者之间通过氢键相连。
（3）8为一条脱氧核苷酸链的片段，与另一条片段的关系是反向平行。
（4）构成DNA的碱基只有4种，但碱基对的数量和排列顺序不同，决定了DNA分子的多样性。
（5）DNA分子结构稳定性主要表现在外侧的脱氧核糖和磷酸的相间排列方式稳定不变，内侧碱基配对的方式稳定不变。
答案：（1）［5］脱氧核苷酸
（2）鸟嘌呤氢
（3）脱氧核苷酸链反向平行
（4）4 碱基对
（5）外侧的脱氧核糖和磷酸的相间排列方式稳定不变，内侧碱基配对的方式稳定不变。
【素能综合检测】
一、选择题（本题包括7小题，每小题3分，共21分）
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是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基
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，推算出DNA 分子呈螺旋结构。
2.（2010·鹤壁高一检测）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。“梯子扶手”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，碱基间配对原则为碱基互补配对原则，A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键。
3.由一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是（）
A.三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
B.二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胞嘧啶
C.二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
D.二个磷酸、二个脱氧核糖和一个尿嘧啶
【解析】选C。DNA的化学组成是理解DNA双螺旋结构的基础，每一个脱氧核苷酸都是由一分子磷酸、一分子含氮碱基(有4种)、一分子脱氧核糖组成。由一对氢键连接的脱氧核苷酸包含两个脱氧核苷酸分子，由于一个含有腺嘌呤，则另一个中含有胸腺嘧啶。
4.某生物核酸的碱基组成是嘌呤碱基占58%，嘧啶碱基占42%，此生物不可能是（）
A.噬菌体
B.大肠杆菌
C.人或酵母菌
D.烟草
【解析】选A。噬菌体由DNA和蛋白质构成，DNA为双链，嘌呤数与嘧啶数应相等，在人、酵母菌、大肠杆菌、烟草中既有DNA，也有RNA，且RNA为单链，因此嘌呤数与嘧啶数可能不相等。
5.（思维拓展题）已知一个双链DNA中的碱基对数和腺嘌呤的个数，能否知道这段DNA中的4种碱基的比例和（A+C）∶(T+G)的值（）
A.能
B.否
C.只能知道（A+C）∶（T+G）的值
D.只能知道4种碱基的比例
【解析】选A。在双链DNA分子中A=T,G=C，因此（A+C）∶
(T+G)=1,若已知腺嘌呤的个数，则胸腺嘧啶的个数也就知道，用总碱基数减去腺嘌呤和胸腺嘧啶的个数之和，再除以2即为胞嘧啶或鸟嘌呤的个数。
6.（2010·三明高一检测）在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的42%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的（）
A.21%、12%
B.30%、24%
C.34%、12%
D.58%、30%
【解析】选C。如图在一条链上A+T占
该链所有碱基的比例与另一条链上A+T
占另一条链上所有碱基的比例相等，
并且等于整个DNA分子中A+T占所有碱基的比例。因为整个DNA分子中A+T占42%，在a链中A+T 也占42%，T占30%，则A占12%，G占34%，即b链中C占34%，T占12%。
7.如图是一个DNA分子的片段，从图中能得到的信息是（多选）（）
A.DNA是双螺旋结构
B.碱基严格互补配对
C.嘌呤数等于嘧啶数
D.两条脱氧核苷酸链反向平行
【解析】选A、B、C。由图示可以看出，DNA是双螺旋结构，且两条链之间碱基严格互补配对，即嘌呤数等于嘧啶数；从题中不能看出两条链的方向。
二、非选择题（本题包括2小题，共29分）
8.(14分)如图是DNA片段的结构图，请据图回答：
(1)图甲是DNA片段的______结构，图乙是DNA片段的_________结构。
(2)填出图中部分结构的名称：［2］_______、［5］______。
(3)从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由_______和_____交替连接的。
(4)连接碱基对的化学键是_________，碱基配对的方式为：___与_____配对；_____与________配对。
(5)从图甲可以看出组成DNA分子的两条链的方向是______的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成________的_________结构。
【解析】(1)从图中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面结构，而乙表示的是DNA分子的立体(空间)结构。
(2)图中2表示的是一条脱氧核苷酸长链的片段，而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。
(3)从甲图的平面结构可以看出：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架。
(4)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：A与T配对，G与C配对。
(5)根据图甲可以判断：组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成有规则的双螺旋结构。
答案：(1)平面立体(或空间)
(2)一条脱氧核苷酸长链的片段腺嘌呤脱氧核苷酸
(3)脱氧核糖磷酸
(4)氢键A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鸟嘌呤)
C(胞嘧啶)
(5)反向有规则双螺旋
［实验·探究］
9.(15分）如图为不同生物或生物不同器官（细胞）的DNA分子中A+T/G+C的比值情况，据图回答问题：
（1）猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例大致相同，原因是___________________________________。（2）上述三种生物中的DNA分子，热稳定性最强的是_____。
（3）假设小麦DNA分子中A+T/G+C=1.2,那么A+G/T+C=_____。
（4）假如猪的某一DNA分子中有腺嘌呤30%，则该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的_____。
【解析】（1）猪的不同组织细胞中DNA分子碱基比例大致相同，是因为它们由同一个受精卵经有丝分裂而来。
（2）根据图中数值可判断小麦中G+C所占比例最大，而在A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，所以小麦DNA的热稳定性最高。
（3）只要是双链DNA分子，A+G/T+C的值均为1。
（4）据A+G=T+C=50%，则鸟嘌呤占20%。若所有鸟嘌呤分布在一条链上，则分母缩小一半，一条链上的鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的40%。
答案：（1）不同的组织细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂
（2）小麦（3）1 （4）40%
【精品题库】
1.下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法中，正确的是( )
A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像
B.沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型
C.查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系
D.富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量
【解析】选B。在DNA分子结构构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了DNA衍射图谱；查哥夫发现了A 的量总是等于T的量、C的量总是等于G的量。沃森和克里克在此基础上提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
2.DNA的两条链上排列顺序稳定不变的是（）
A.4种脱氧核苷酸
B.脱氧核糖和磷酸
C.碱基对
D.4种核糖核苷酸
【解析】选B。DNA分子的稳定性表现在脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序及碱基互补配对的方式。
3.已知一个双链DNA分子的G占整个DNA的碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这条链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是（）
A.9%
B.27%
C.28%
D.46%
【解析】选C。根据题意，G占整个DNA分子碱基的27%，依据碱基互补配对原则进行计算C也占27%，G+C=54%，那么，A+T=1-54%=46%，其中一条链A占18%，则此链中T=46%-18%=28%，则另一条链中A=28%。
4.某同学在制作DNA双螺旋结构模型的实验中，按要求制作含20个碱基对的DNA片段。那么该同学需要制作长方形、五边形、圆形塑料片的数量依次为( )
A.20、20、20
B.30、30、30
C.40、40、40
D.20、30、40
【解析】选C。含20个碱基对的DNA片段包括40个脱氧核苷酸，长方形、五边形、圆形的塑料片依次代表碱基、脱氧核糖、磷酸，所以都需要40个。
5.在制作DNA双螺旋模型时，各“部件”之间需要连接。下列连接中错误的是（）
【解析】选B。脱氧核苷酸之间是通过每个脱氧核苷酸的脱氧核糖上的3′碳位的羟基与相邻端脱氧核苷酸的5′碳位的磷酸之间脱水缩合形成3′，5′—磷酸二酯键相连。如图所示。
6.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的全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元素存在于图中的含氮碱基中
D.从主链上看，两条脱氧核苷酸链反向平行
【解析】选B。构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸种类的不同与含氮碱基有关，与脱氧核糖无关，图中2为脱氧核糖，3为含氮碱基。
7.已知多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA是单链的。有人从两种生物中提取出DNA，分析它们的碱基比例如下，请据表分析下列问题：
(1)从生物______的碱基比例来看，它的DNA分子的结构应为_______链，是极少数病毒具有的。
(2)从生物________的碱基比例来看，它代表着大多数生物种类DNA分子的结构，其碱基构成特点为__________。
(3)现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌（生活在高温环境中）的是( )
A.含胸腺嘧啶32%的样品
B.含腺嘌呤17%的样品
C.含腺嘌呤30%的样品
D.含胞嘧啶15%的样品
【解析】双链DNA分子的两条链之间由氢键相连，碱基之间的连接遵循碱基互补配对原则，即A等于T,G 等于C，若A≠T,G≠C,则说明该DNA分子不是双链，而是单链。DNA分子双螺旋结构中，A与T之间可以形成2个氢键，而G与C之间可以形成3个氢键，3个氢键稳定性强，因此，G和C含量多的生物，稳定性大于G与C含量少的生物。
答案：（1）甲单
（2）乙A=T,G=C （3）B
8.如图是DNA分子结构模式图，请据图回答问题：
（1）写出4、5、6的名称：
4.________；
5.__________；
6._____________。
（2）DNA分子两条链上的碱基通过［］______连接起来。
（3）［］_________属于DNA的基本组成单位。
（4）由于［］______具有多种不同的排列顺序，因而构成了DNA分子的多样性。
（5）DNA在细胞内的空间构型为__________，它最初是由_____________提出的。
【解析】图中1、2、3、4代表的碱基分别为C、A、G、T，5为脱氧核糖，6为磷酸，7为胸腺嘧啶脱氧核苷酸，8为碱基对，9为氢键，10为一条脱氧核苷酸单链片段。DNA的基本组成单位为脱氧核苷酸，内部碱基对的排列顺序构成了DNA分子的多样性。DNA的空间结构为规则的双螺旋结构，它最初由沃森和克里克提出。
答案：（1）胸腺嘧啶脱氧核糖磷酸
（2）［9］氢键
（3）［7］胸腺嘧啶脱氧核苷酸
（4）［8］碱基对
（5）规则的双螺旋结构沃森和克里克
DNA的分子结构 教学目的： 1、概述DNA分子结构的主要特点。 2、交流课题研究中搜集的分子结构模型建立过程的相关资料，体验建立DNA双螺旋结构模型的艰辛与曲折，体验科学家的奉献精神，形成勇于创新的科学态度与为科学献身的精神。 3、在尝试模拟制作基础上，结合资料分析DNA双螺旋结构模型的科学性，反思建模过程，体会建模的思想，提高建模能力。 教学重点： DNA的双螺旋结构及其特点的分析 教学难点： 制作DNA结构模型掌握DNA分子的双螺旋结构的特点 课前准备： 制作DNA分子结构模型的构件若干、DNA双螺旋立体模型、多媒体课件、教学学案教学过程： [导入]同学们请看大屏幕： 课件展示：（凶杀案图片）这不只是一个故事------ 一起凶杀案，案情扑朔迷离，犯罪嫌疑人却提供了不在现场的证据。这时法医在现场找到了留在被害人指甲中的一些皮肤组织，想一想你应该如何破案？ （学生回答）从皮肤细胞中提取到DNA，利用DNA鉴定技术协助破案。 对，DNA鉴定技术现已成为警察破案的得力助手。那么为什么DNA可以作为破案的依据呢？ 从上节课的学习我们知道，DNA是人体的遗传物质，同一个人的不同细胞中DNA都是相同的，不同人的DNA则是不同的，这些都与DNA的分子结构有关。这节课就让我们共同来学习第2节DNA的分子结构。（课件展示） [新课]自从认识到DNA是遗传物质以后，人们就开始了对它的深入研究，到20世纪中期，人们已经了解了DNA的化学组成。 请同学们回顾必修1，组成DNA分子的基本组成单位是什么？（脱氧核糖核苷酸） 一、DNA的基本组成单位 （课件展示）脱氧核糖核苷酸结构示意图 师生交流：一分子脱氧核糖核苷酸又是由哪三部分构成：（①磷酸、②脱氧核糖、③含氮碱基） 好，下面请同学们在桌子上的实验材料中找出脱氧核糖核苷酸模型，看看你能找到几种类型，它们之间有什么区别？ （学生回答）4种类型，只在碱基上有区别，有A、G、C、T四种。 下面给同学们2分钟时间，请对照课本识记4种碱基和脱氧核糖核苷酸的名称。 检查提问：好，哪位同学能说一下四种脱氧核糖核苷酸的名称？请学生拿起模型回答。 （课件展示）很好。脱氧核糖核苷酸共有4种碱基，模型中较长一些的代表的是腺嘌呤和鸟嘌呤两种碱基，这是因为它们具有双环结构，较短一些的是胞嘧啶和胸腺嘧啶两种碱基，二者是单环结构。这4种类型的脱氧核糖核苷酸仅在碱基上有所差别，所以我们可以根据碱基为其命名。 如果把脱氧核糖核苷酸和RNA的基本组成单位核糖核苷酸相比，二者有什么区别呢？ （课件展示）脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸结构图，分析区别：学生回答。 五碳糖不同(脱氧核糖和核糖)；
DNA分子的结构 [教学目标] 1．知识目标 概述DNA分子结构的主要特点 2．能力目标 制作DNA双螺旋结构模型 3．情感目标 （1）认同与人合作在科学研究中的重要性 （2）体验科学探索不是一帆风顺的，需要锲而不舍的精神 [教学重点] （1） DNA分子结构的主要特点 （2）制作DNA双螺旋结构模型 [教学难点] DNA分子结构的主要特点 [教学方法]制作模型、探究式教学、多媒体教学 [课前准备] DNA分子结构模型组件、DNA分子结构多媒体课件 [教学过程] 引入新知：（展示沃森和克里克的图片）你们知道这两位科学家吗？ 他们就是因研究DNA而获得诺贝尔奖的沃森和克里克。 今天就让我们重温他们的研究历程，构建DNA模型，分析DNA的结构特点。 探究新知： 一、模型建构 资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的单位是，且每个脱氧核苷酸是由、、构成的。（空白处请同学们回忆并填空） 【模型建构1】: 脱氧核苷酸 资料2：DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链构成的。 【模型建构2】:脱氧核苷酸链 资料3：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：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）的量这一碱基之间的数量关系。 分析刚才所建构的模型是否符合这一科学事实，探究应构建怎样的模型才符合这样的科学事实？
【模型建构3】:DNA双链 资料4：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱。由此可推测出DNA呈螺旋结构。 【模型建构4】:DNA双螺旋结构 二、模型分析 1．【观察】:DNA分子结构模型，思考以下问题： （1）DNA分子中，外侧由什么连接而成？内侧是什么？ （2）两条链之间碱基的连接有什么规律？ （3）构成DNA的两条链有怎样的关系？ 学生归纳得出DNA分子结构主要特点： （1）DNA分子是有条链组成，盘旋成结构。 （2）交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；排列在内侧。 （3）碱基通过连接成碱基对，并遵循原则。 2．比较不同组学生构建的模型，分析它们的不同处，探究DNA多样性的有关问题： （1）不同组的DNA模型有什么不同？ （2）比较各组的第一个碱基对，试分析第一个碱基对的可能情况。 （3）根据上一个问题，探究碱基对数量（n）和碱基对排列方式的关系，建立数学模型。 （4）DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿? 小结新知 巩固新知 [作业布置] 以本节课构建的模型为基础，探究DNA是如何完成复制，形成2个基本完全相同的DNA分子的。
DNA分子的结构及其特点 1.基本单位 DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成。由于构成DNA的含氮碱基有四种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)，因而脱氧核苷酸也有四种，它们分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸。 2.分子结构 DNA分子的立体结构为规则的双螺旋结构，具体为：由两条DNA反向平行的DNA链盘旋成双螺旋结构。DNA分子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。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对(A与T通过两个氢键相连、C与G通过三个氢键相连)，碱基配对遵循碱基互补配对原则。应注意以下几点： ⑴DNA链：由一分子脱氧核苷酸的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸的5号碳原子端的磷酸基团之间通过脱水缩合形成磷酸二脂键，由磷酸二脂键将脱氧核苷酸连接成链。 ⑵5'端和3'端：由于DNA链中的游离磷酸基团连接在5号碳原子上，称5'端;另一端的的3号碳原子端称为3'端。 ⑶反向平行：指构成DNA分子的两条链中，总是一条链的5'端与另一条链的3'端相对，即一条链是3'～5'，另一条为5'~～3'。 ⑷碱基配对原则：两条链之间的碱基配对时，A与T配对、C与G配对。双链DNA分子中，A=T，C=G(指数目)，A%=T%，C%=G%，可据此得出： ①A+G=T+C：即嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等; ②A+C(G)=T+G(C)：即任意两不互补碱基的数目相等; ③A%+C%=T%+G%=A%+G%=T%+C%=50%：即任意两不互补碱基含量之和相等，占碱基总数的50%; ④(A1+T1)/(C1+G1)=(A2+T2)/(C2+G2)=(A+T)/(C+G)=A/C=T/G：即双链DNA及其任一条链的(A+T)/(C+G)为一定值; ⑤(A1+C1)/(T1+G1)=(T2+G2)/(A2+C2)=1/[(A2+C2)/(T2+G2)]：DNA分子两条链中的(A+C)/(T+G)互为倒数;双链DNA分子的(A+C)/(T+G)=1。 根据以上推论，结合已知条件可方便的计算DNA分子中某种碱基的数量和含量。